Honda patentiert Vorkammer-Zündung für Motorräder
Honda-Patent: Vorkammer-Zündung mit Hülsendrehschieber zur Abgrenzung der Vorkammer gegen den Brennraum
Links die Schnittzeichnung des Fallstrom-Zylinderkopfs, rechts der Hülsendrehschieber mit Fenster und Bohrungen
Funktionsprinzip: Durch das Fenster des Hülsendrehschiebers zündet die Kerze, durch kleine Bohrungen wirbelt brennendes Gemisch von der Vorkammer in den Brennraum
Antrieb des Hülsendrehschiebers mit Zahnradkaskade vom Zahnrad der Einlass-Nockenwelle
Als in der Formel 1 auf 2014 gleichzeitig mit der Beschränkung des Hubraums auf 1600 ccm ein Benzinlimit von 100 kg pro Rennen eingeführt wurde, kam das einer Reduzierung der Treibstoffmenge um rund einen Drittel pro Rennen gleich.
Eine solche Verbrauchsreduktion gelingt nicht, indem man einfach mit einem so genannt magereren Benzin-Luft-Gemisch fährt. Magerer bedeutet in diesem Zusammenhang, dass im Gemisch mehr Luft und weniger Benzin enthalten sind. Ein solches Gemisch ist schwerer entflammbar, neigt unter Verdichtungsdruck zu unkontrollierter Selbstentzündung und verbrennt mit höherer Temperatur.
Als erstes Team löste Mercedes AMG dieses Problem mit einer Vorkammerzündung. Dabei ist der Brennraum in zwei Teile getrennt. In eine kleine Vorkammer wird Treibstoff eingespritzt. Diese Vorkammer ist über kleine Bohrungen mit dem Haupt-Brennraum verbunden.
Es bildet sich in der Vorkammer ein angereichertes Gemisch (viel Benzin, wenig Luft), im Brennraum ein mageres Gemisch. Entflammt nun die Zündkerze das Gemisch in der Vorkammer, setzt brennendes Gemisch, das durch die Bohrungen in den Brennraum strömt, das abgemagerte Gemisch kontrolliert in Brand.
In Hondas Patentzeichnung ist die Vorkammer nicht durch Bohrungen, sondern durch einen rotierenden Hülsen- oder Walzendrehschieber vom Brennraum getrennt. Mit diesem Drehschieber kann das angereicherte und entflammte Gemisch zu einem genau definierten Zeitpunkt in den Brennraum eingebracht werden.
In Hondas Patent sind zwei Einspritzdüsen zu sehen, eine spritzt in die Vorkammer, die andere in den Brennraum ein. So lässt sich die Zusammensetzung des Gemischs in den beiden Kammern präzise kontrollieren. Die Ingenieure der Formel 1 würden das vielleicht auch so machen, doch das F1-Reglement lässt nur eine Einspritzdüse pro Zylinder zu.
In Hondas Patentzeichnungen ist ein Zylinderkopf mit zwei obenliegenden Nockenwellen, Schlepphebeln und Fallstromeinlass zu sehen – unverkennbar ein Hochleistungs-Sportmotor. Die Drehschieberhülse wird mit einem Zahnradsatz von der Nockenwelle angetrieben und ist mit einem Einlassfenster und mit kleinen Bohrungen versehen. Durch das Fenster gelangt Luft und eingespritztes Benzin in diese Vorkammer, durch die Bohrungen schiesst entflammtes Gemisch in den Brennraum.
Mit diesem nicht unbeträchtlichen technischen Aufwand will Honda eine effizientere Verbrennung erreichen. Eine verbesserte Effizienz kann zur Erhöhung der Leistung oder zur Verminderung des Verbrauchs oder für beides genutzt werden.
Für den Strassenfahrer könnte diese Technik durch verminderten Verbrauch die Betriebskosten senken, ebenso ergibt sich eine Gewichtseinsparung, weil mit einem kleineren Tank die gleiche Reichweite möglich ist. Im Rennsport ist dank kontrollierter Verbrennung eines abgemagerten Gemischs eine Leistungssteigerung möglich bei gleichbleibender Benzinmenge. In der MotoGP sind 22 Liter, in der Superbike-WM 24 Liter Tankinhalt erlaubt.
