Ford hat sich eine neue Vorkammerverbrennung für verdampften Kraftstoff patentieren lassen. Die Technik soll schädliche Emissionen verringern.
© Ford
Ford entwickelt seine Verbrennungsmotoren weiter. Jetzt hat sich der Hersteller eine neue Vorkammer-Verbrennung für verdampften Kraftstoff patentieren lassen (im Bild ein Shelby-GT500-Motor von 2019 – also noch ohne die neue Vorkammer-Technologie).
Schritt-für-Schritt-Beschreibung der Zuführung der aufgefangenen Kraftstoffdämpfe in das Vorkammer-Verbrennungssystem.
© Ford / United States Patent and Trademark Office
Schematische Darstellung eines Teils der Hauptbrennkammer inklusive Kolben und Ventilen. Unten rechts sind der Gasfuß des Fahrers und das Gaspedal dargestellt.
© Ford / United States Patent and Trademark Office
Die Nummer 310 verweist auf die Vorkammer, in der die Ford-Ingenieure die Kraftstoffdämpfe verbrennen wollen.
Hier stellen die Ingenieure die Verläufe folgender Prozesse dar (von oben): Auffangtank–Entleerungs-Rate, Anzeige zum Überschreiten der höchstmöglichen Kohlenwasserstoffkonzentration, Zünder-Vorkammerzustand, Schätzung der Dampfkonzentration im Auffangtank, Anfrage zur Leerung des Auffangtanks und Masse der Vorkammerladung.
Ford hat sich in den USA eine neue Technologie für Verbrennungsmotoren patentieren lassen. Speziell geht es um ein System, bei dem verdampftes Benzin in einer Vorkammer des Motors verbrennt. Im Motor entstehenden Leck- oder Blow-by-Gase leitet beispielsweise die Kurbelgehäuse-Entlüftung (KGE, englisch PCV: Positive Crankcase Ventilation) weiter. Auch an anderen Stellen entstehende Kraftstoffdämpfe, wie beispielsweise aus dem Tank, möchten die Ford-Ingenieure in der neuen Vorkammer verbrennen. Dies soll den Ausstoß schädlicher Emissionen reduzieren und den Verbrennungsprozess verbessern.
Die unerwünscht entweichenden Blow-by-Gase wandern bei den in modernen Pkw-Verbrennungsmotoren üblichen geschlossenen KGE aus Umweltschutzgründen durch einen Filter und gelangen dann wieder in den Ansaugtrakt. Dadurch ist ein Überwachen der Gesamtemissionen über den Abgasstrang des Motors möglich. Allerdings gilt das System nicht als optimal – das ohnehin dem Motor zugeführte Luft-Kraftstoff-Gemisch vermengt sich mit dem zurückgeführten Kraftstoff, was die Effizienz der Verbrennung verschlechtern kann. Außerdem gibt Ford an, dass ein defektes oder überlastetes Ventil in der KGE zu einem unkontrollierten Entweichen von Emissionen in die Atmosphäre führen kann.
Tank statt Filter
Ford scheint in seinem Patent auf den nötigen Kohlefilter zum Auffangen der Kraftstoffdämpfe zu verzichten. Stattdessen soll sich der flüssige Energieträger in einem kleinen Tank sammeln. Von diesem Tank aus erfolgt die Einspeisung zur Vorkammer-Verbrennung. Die Technik soll die Effizienz des kompletten Verbrennungsprozesses erhöhen und dadurch insgesamt die schädlichen Emissionen senken. Zudem soll die effizientere Verbrennung zu geringeren Kohlenstoffablagerungen an den Ein- und Auslassventilen führen und somit die Langlebigkeit der mechanischen Bauteile verbessern und damit den Wartungsaufwand verringern.
Vorkammer-Verbrennungssysteme sind bei Pkw-Motoren nicht neu –mehrere Hersteller entwickeln sie permanent weiter. So tauchte im April 2023 eine Patentschrift auf, in der sich Porsche ein System mit zwei der Hauptbrennkammer vorgeschalteten Vorkammern hat patentieren lassen. Dank eines dadurch erhöhten Luftanteils im Luft-Kraftstoffgemisch sollen die Effizienz und Leistungsfähigkeit der Porsche-Hochleistungs-Verbrennungsmotoren steigen. Porsche nutzt für die Verbrennung allerdings ausschließlich Sprit aus dem Tank.
Bisher nur ein Patent
Ob Ford sein Patent in der Realität umsetzt, ist offen – erfahrungsgemäß bleiben viele Autohersteller-Patente einfach Patente. Die Chancen auf eine Serienfertigung steigen mit der Höhe der Effizienzgewinne, die sich der jeweilige Hersteller verspricht in Verbindung mit möglichst niedrigen Fertigungskosten. Fords Entwicklung scheint noch am Anfang zu stehen – ob sich der technische Aufwand mit der Vorkammer-Verbrennung von Blow-by-Gasen lohnt, ist noch nicht erwiesen. Das Patent ist allerdings ein ernsthafter Hinweis darauf, dass Ford auch seine Verbrennungsmotoren weiterentwickelt.
