Die Motoren von Achates Power Inc.

Was steckt hinter den Motoren von Achates? Jedenfalls keine Spur von “revolutionierender Entwicklung”. Bauart und Verbrennungsverfahren sind mehr als hundert Jahre alt.

Die VDI nachrichten brachten in der Ausgabe vom 26. Januar 2018 unter der Überschrift „Schaulaufen mit Trägheitsmoment“ einen Bericht zur Detroit Motor Show 2017. Im Zusammenhang mit den Pickups von Ford wurden Informationen zu den Motorentwicklungen von Achates Power, Inc., Sorrento Valley, USA vermittelt, die nach Prüfung einiger Dokumente von Achates nicht haltbar sind. Darüber hinaus entsprechen Definitionen von Achates nicht den Erläuterungen zu den Motoren.

Zwischen dem ersten Gegenkolben-Versuchsmotor von v. Oechelhaeuser und Junkers und den Entwicklungen der Achates Power Inc. liegen 125 Jahre. Der hier gezeigte Großmotor von 1911 konnte eine Leistung von 550 bis 735 kW abgeben.
750/1000 WPS-Junkers-Maschine M 15, direkt umsteuerbar, für Versuchszwecke in der Versuchsanstalt von Professor Junkers, Aachen – Gebaut von der Maschinenbau-AG vorm. Gebr. Klein, Dahlbruch (Foto: Archiv B. Junkers)

Eine einwandfreie Beschreibung der Achates-Motoren wird nur möglich, wenn zunächst die Bauart und die Verbrennungsverfahren (es sind zwei!) betrachtet werden sowie dann die jeweils verwendeten Kraftstoffe. In den VDI nachrichten ist zu lesen: “Der Achates-Motor wird mit Benzin betrieben. Bei ihm ist die Verdichtung allerdings so weit erhöht, dass die Verbrennung nicht durch eine Zündkerze initiiert werden muss, sondern wie beim Diesel durch die Kompressionsenergie erfolgt …”.

Dazu ist folgendes zu sagen: Es gibt nicht nur einen, sondern zwei verschiedene Achates-Motoren – einen Dieselmotor und einen Ottomotor. Der Achates-Dieselmotor arbeitet wie ein klassischer Dieselmotor mit der Verdichtung von Luft, der Einspritzung der gesamten Kraftstoffmenge und Selbstzündung. Der Achates-Ottomotor arbeitet mit Fremdzündung nach dem Zündstrahlverfahren. Ungewöhnlich daran ist nur, dass die Ingenieure von Achates, ausgehend von hochpräzisen Bauteilen der Benzineinspritzung und der elektronischen Motorregelung, offenbar eine Lösung gefunden haben, das Zündstrahlverfahren auf leicht entflammbare Kraftstoffe anzuwenden.

Die Lösung ist relativ einfach: Der Ottomotor von Achates (OPGCI – opposed-piston gasoline compressed ignition)  saugt Luft an, in die nur so viel Kraftstoff eingespritzt wird, sodass ein Magergemisch entsteht, das bei der Verdichtung keine Selbstzündung (Klopfen) auslöst. Kurz vor dem oberen Totpunkt erfolgt dann eine zweite Einspritzung, die als Zündstrahl die Zündung auslöst (vgl. Anhang 1). Um es nochmals festzuhalten: Das ist Fremdzündung, also Ottoverfahren. Das Stichwort “mager” (lean) taucht in den Dokumenten von Achates immer wieder auf, ist folglich von ausschlaggebender Bedeutung.

Die Grundlagen dafür hat Rudolf Diesel bei den von Krupp und MAN finanzierten Versuchen in Augsburg gefunden, aber nicht weiter verfolgt. Das Verfahren wurde Krupp und MAN mit DRP 109186 vom 27. Januar 1899 geschützt. Fast 120 Jahre später wird es immer noch bei den sogenannten Wechselmotoren verwendet, deren Betriebsart von flüssigen (Dieselverfahren) auf gasförmige (Ottoverfahren) Kraftstoffe und umgekehrt umgeschaltet werden kann.

Der mit Benzin betriebene Achates-Motor ist ein Ottomotor.

Der Dreizylinder-Gegenkolbenmotor von Achates soll bei einem Hubraum von 2,7 Liter eine Leistung von „knapp 200 kW“ abgeben können. Eingebaut in einen Pickup vom Typ Ford F.150 soll der Kraftstoffverbrauch bei 6,4 Liter liegen. (Quelle: VDI-N, Foto Achates)
Der Dreizylinder-Gegenkolbenmotor von Achates soll bei einem Hubraum von 2,7 Liter eine Leistung von “knapp 200 kW” abgeben können. Eingebaut in einen Pickup vom Typ Ford F.150 soll der Kraftstoffverbrauch bei 6,4 Liter liegen. (Quelle: VDI-N, Foto Achates)

Nun zur Bauart: Achates verwendet für beide Motoren die bereits 1877 von Ferdinand Kindermann entwickelte Gegenkolbenbauart, die später von Wilhelm v. Oechelhaeuser und Hugo Junkers in Dessau gemeinsam zu betriebsreifen Großmotoren weiter entwickelt wurde. Die Bauart ist unter den Begriffen “System Junkers” und “Junkersmotor” in die Technikgeschichte eingegangen. Damit sind auch die Aussagen in der US-amerikanischen Presse, dass es sich bei der Bauart um eine deutsche Entwicklung aus dem Zweiten Weltkrieg handele, widerlegt.

In den VDI nachrichten ist dazu zu lesen: “Tests müssen jedoch noch erweisen, ob das Achates-Prinzip Marktchancen hat, denn Gegenläufermotoren laufen in der Regel unruhig …”. Woher diese Aussage (Annahme?) stammt ist unklar. Klar ist jedoch, dass sie nicht stimmt. Gegenkolbenmotoren haben einen idealen Massenausgleich und laufen daher besonders ruhig (vgl. Anlage 2). Über die bei Doxford in England hergestellten Großmotoren dieser Bauart berichtete die englische Fachzeitschrift “The Motor Ship”, dass ein so ausgezeichneter Massenausgleich erreicht wurde, dass ein Bleistift aufrecht auf dem unter Volllast laufenden Motor stehen blieb.

Bei den Achates-Motoren handelt es sich um schlitzgesteuerte Zweitaktmotoren in der klassischen Gegenkolbenbauart mit zwei Kurbelwellen, die über Zahnräder miteinander verbunden sind. In beide Kolben sind Mulden eingelassen, so dass sich ein fast idealer Verbrennungsraum ergibt, der – wie Junkers schon vor rund 125 Jahren erkannte – die geringsten Wärmeverluste aufweist.

Zusammenfassung

Die Aussagen von Achates, wiedergegeben in den VDI nachrichten, bei dem mit Benzin betriebenen Motor handele es sich um einen Dieselmotor, sind nicht haltbar. Der Motor arbeitet per Definition nicht mit Selbstzündung, sondern mit Fremdzündung. Zu allen anderen Argumenten von Achates erfolgt im Zusammenhang mit dieser Klarstellung keine Stellungnahme.

© 2018 PR Pressebüro Reuß

Anhänge

Anlage 1

OPGCI:
An Evolution that Revolutionizes the Internal Combustion Engine (by Fabien Redon and Steve Ciatti)

Auszug aus “Gasoline Compression Ignition”:

“Delphi and Argonne have both demonstrated that gasoline can be combusted with a high compression ratio, under lean conditions and without throttling, and can be ignited without a spark plug. The key is to provide the right pressure, temperature and fuel distribution in the cylinder. The development of gasoline direct injection systems has enabled GCI – gasoline can be injected into the cylinder at the right time to create a generally lean mixture [die nicht zündfähig ist!], complemented with a final injection just before combustion [das ist der Zündstrahl!] to create the right fuel-ratio locally for ignition.”

Anmerkungen hierzu:

  1. Der Ablauf des beschriebenen Verbrennungsprozesses entspricht genau dem Zündstrahlverfahren.
  2. Es wird ein Magergemisch verdichtet, das nicht zündfähig ist, und mit der Einspritzung einer weiteren Menge Kraftstoffs die Zündung ausgelöst.
  3. Das ist keine Selbstzündung wie Achates sie beschreibt, sondern Fremdzündung über von außen zugeführte Energie.
  4. So arbeiten große Wechselmotoren seit Jahrzehnten mit Gas als Kraftstoff; zu finden in zahlreichen BHKW und KWK-Anlagen sowie als Schiffsantriebe.

Fazit:

Von einer revolutionierenden Entwicklung bei Verbrennungsmotoren kann keine Rede sein und eine Zündung des mageren Kraftstoff-Luft-Gemisches findet nicht aufgrund der Kompressionswärme statt. Der “OPGCI” von Achates ist ein Ottomotor.


Anlage 2

“Deutsche Schiffs-Dieselmotoren” (Deutsche Verlagswerke Strauss, Vetter & Co., Berlin 1935)

Auszug aus dem Beitrag “Junkers-Dieselmotoren in der Schiffahrt” (S. 123ff):

“Das Junkers-Gegenkolbenprinzip schafft verbrennungstechnisch die denkbar günstigsten Verhältnisse. Hervorragende Spülung [Es geht um Zweitaktmotoren], günstigster Verbrennungsraum, Langhubigkeit auch bei hohen Drehzahlen trotz geringer Kolbengeschwindigkeit geben eine kaum zu erreichende Ausnutzung des Brennstoffes und sichern besonders hohen Nutzeffekt. Der Fortfall jeglicher Steuerungsvorgänge erhöht die Betriebssicherheit und Lebensdauer der Maschine.

Durch die Gegenläufigkeit ihrer Kolben und die Art ihrer Anlenkung an die Kurbelwelle ergibt sich, daß nicht nur die Arbeitszylinder, sondern auch die Grundplatte frei von den bei Dieselmotoren an und für sich hohen Zug- und Druckkräften sind, da diese fast restlos direkt auf die Kurbelwelle wirken, ohne Reaktionskräfte auszulösen, wie dieses bei Einkolbenmaschinen der Fall ist (…). Diese Teile sind daher praktisch unbeansprucht und können daher sehr leicht gehalten werden.

Aber nicht nur de Arbeitsdrücke, sondern auch die Massendrücke der hin und her gehenden Teile eines  j e d e n  Zylinders sind fast restlos ausgeglichen. Deshalb besitzt schon eine Einzylinder-Junkers-Gegenkolben-Dieselmaschine einen sehr ruhigen und erschütterungsfreien Gang, wie ihn andere Bauarten nur in Vierzylinder-Anordnung erreichen können.”

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