Die MWI-Technologie

Die Technologie stellt ein mikrowellenbasiertes Raumzündverfahren dar, welches in allen Verbrennungskraftmaschinen, die mit flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff versorgt werden, verwendbar ist. Diesel-, Kerosin-, Alkohol-, Benzintreibstoffe sowie regenerative Kraftstoffe wie E-Fuel und Blue Diesel kommen in Frage.

Mit der Technik des MWI-Raumzündverfahrens können innermotorisch neueste EU-Vorgaben in puncto Verbrauch und Schadstoffreduktion erfüllt werden.

Ein großer Vorteil der MWI-Technologie liegt darin, dass die bisherigen Motorkonstruktionen nicht verändert, sondern lediglich das Zündsystem ausgetauscht werden muss.

Die Vorteile der MWI-Technologie in der Zusammenfassung:

drastische Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs
(theoretisch bis zu 30% erreichbar) bei gleich bleibender Motorleistung. Derzeit werden bei ersten Versuchsreihen, an unterschiedlichsten Betriebspunkten, eine Reduzierung von 13-20% gemessen, wobei das Optimierungspotential noch nicht ausgeschöpft ist.

hoher Rückgang der Schadstoffemission
Senkung schädlicher Emissionen im signifikant zweistelligen Prozentbereich durch sicheren Motorbetrieb in optimierten Kennfeldbereichen (z.B. NOX, CO, CO2, HC und PM). Es liegen aktuell (2018) noch keine verifizierte Messergebnisse zu den Schadstoffen vor, jedoch ist bei einer Kraftstoffreduzierung von beispielsweise 15% auch von einer CO2-Reduktion von 15% auszugehen. Genauso ist von einer Reduktion von CO auszugehen, da bei der  Kraftstoffreduzierung abgemagert wird und folglich bei der Verbrennung eine höhere Sauerstoffkonzentration vorliegt. Die Verbrennungstemperaturen sind zwischen 60 K und 120 K vergleichsweise kälter als bei der Funkenzündung. Mit der Reduzierung der Verbrennungstemperatur ist weiterhin von einer Reduzierung des thermischen NOx auszugehen.

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Anwendungsgebiete

Entwicklungsverlauf

2018 – AUSBLICK

Die MWI AG führt in 2018  ein umfangreiches Versuchsprogramm durch.  Für alle flüssigen Kraftstoffe (auch synthetische) sollen Verbrauchs- und Schadstoffdaten ermittelt werden. Darüber hinaus werden wesentliche Aussagen der MWI AG durch externe Prüfstellen verifiziert.
Die Miniaturisierung der Mikrowelleneinheit sowie Optimierung des Energieverbrauchs sind weitere technische Ziele der MWI AG. Außerdem ist geplant, die MWI-Technologie in Test-Fahrzeuge zu implementieren.

2017 – SERIENMOTOR

Auf dem eigens entwickelten Motorprüfstand betreibt die MWI AG einen 2-Zylinder-Motor der neuesten Motorengeneration. Ziel des Prüfstandes ist es, beim Nachweis einer Kraft- und Schadstoffreduktion einen direkten Vergleich mit modernsten Motorkonzepten herstellen zu können.

Der Verbrennungsmotor wird von einem Siemens Elektromotor bis zum Eigenbetrieb geschleppt, um dann vom selben Elektromotor (Generatorprinzip) auf die eingestellten Testparameter gebremst zu werden. Einer der beiden Zylinder wird hierbei mit der originalen Funkenzündung, der andere mit der MWI-Mikrowellenzündung betrieben. An beiden Abgaskrümmern werden jeweils Temperatur und Lambdawerte gemessen. Mit dem originalen Motorsteuergerät wird der Zylinder mit der Funkenzündung betrieben und für den Zylinder mittels Mikrowellenzündung eigene Betriebsparameter generiert. Ziel hierbei ist es, Abmagerung und Einspritzzeiten des Kraftstoffes zu regeln und zu messen.

Die beiden Druckanstiegskurven in der nachstehenden Abbildung sollen verdeutlichen, dass beim Einspritzen der gleichen Menge an Kraftstoff pro Zylinder durch die Mikrowellenzündung deutlich mehr Leistung als durch die Funkenzündung nutzbar freigesetzt wird. In Abhängigkeit der jeweiligen Einstellparameter ist die Druckanstiegskurve der Mikrowellenraumzündung steiler als die der Funkenzündung. Dies bedeutet: die MWI-Verbrennung läuft schneller und damit effektiver ab. Die gelben Kurven zeigen höhere Maximaldrücke, während deren Flächenintegral veranschaulicht, dass insgesamt mehr Leistung als unter der blauen Kurve abgegeben wird. Gleichzeitig ist die mikrowellenbasierte Verbrennung in Zylinder 1 kälter als im Vergleichszylinder 2 mit Funkenzündung.

Die aufgezeigte Leistungssteigerung des Motors erklärt sich aus der „kälteren und schnelleren Verbrennung“.
Eine Leistungssteigerung durch die Mikrowellenraumzündung wäre sicherlich im Rennsport von Interesse.

Die MWI AG verfolgt derzeit überwiegend das Ziel der Kraftstoff- und Schadstoffreduktion. Dieses Ziel wird durch Abmagerung, genaugenommen durch Einspritzen einer geringeren Menge an Kraftstoff pro Arbeitshub erreicht. Die Einspritzmengen können sehr präzise für jeden Zylinder separat eingestellt werden.

Das MWI Raumzündverfahren ist bereits heute in der Lage, die EU-Vorgaben von 2021 bis 2030 zu erfüllen!

2016 – VERSUCHSREIHE HATZ DIESELMOTOR

Aufgrund der Erfahrungen zu Mikrowelleneinkopplung und zur Impedanzanpassung, die an der Strömungskammer gesammelt wurden, konnten wichtige Einstellparameter auf den Einzylinder-Dieselserienmotor (Hatz ID-41) übertragen werden. Um die bauartbedingte Selbstzündung des Motors zu verhindern, wurde durch Ausdrehen des Kolbens der Brennraum vergrößert und damit die Kompressionstemperatur verringert. Weiterhin war es notwendig, eine Gewindebohrung zum Brennrauminneren nachzurüsten, um so Mikrowellenenergie mittels der MWI-Mikrowelleneinkopplung in den Brennraum zu leiten. Der Injektor musste bauraumbedingt entfernt und der Treibstoff über eine Saugrohreinspritzung dem Brennraum zugeführt werden.

MWI entschied sich für den Hatz-Dieselmotor als ersten Versuchsmotor, da dieser robust aufgebaut ist und Fehlzündungen wesentlich leichter als ein Otto-Motor wegstecken kann. Nachteil der Änderungen am Motor war, dass auf Verbrauchsmessungen und Schadstoffmessungen weitestgehend verzichtet werden musste.

Mit Betreiben des ersten Motors mittels Mikrowellenzündung konnten wertvolle Erfahrungen gesammelt werden, die für den nächsten Entwicklungsschritt in einen 2-Zylinderserienmotor übertragbar waren. Mit dieser Versuchsreihe konnte aufgezeigt werden, dass MWI in der Lage ist, einen Motor gesichert mit Mikrowellenenergie fremd zu zünden. Auch konnten wir nachweisen, dass es möglich ist einen Allstoffmotor mit verschiedensten Kraftstoffen (Diesel, Benzin) zu betreiben.

2014 bis 2016  – STRÖMUNGSPRÜFSTAND

Mit dem Strömungsprüfstand ist die MWI in der Lage, einen Motor zu simulieren und mikrowellenbasierte Zündungen und Verbrennungen hervorzurufen. Die Verbrennungen können durch einen Lochkolben optisch erfasst werden. Der Brennraum des Strömungsprüfstands ist meist identisch mit dem Brennraum des aktuellen Versuchsmotors, der auf dem Motorprüfstand parallel dazu betrieben wird.

Mit dem Strömungsprüfstand zündet und verbrennt MWI bei atmosphärischem Druck. Bisher konnten auf dem Prüfstand die Kraftstoffarten Benzin, Diesel und Kerosin gesichert gezündet werden. Wir erhalten vom Strömungsprüfstand zuverlässige Aussagen zur Zündfähigkeit von Kraftstoffen und deren Verwendbarkeit im Versuchsmotor.

2011  – DBU FÖRDERPROJEKT

Vorprojekt zur Abschätzung des Potentials der MWI-Mikrowellenzündung mit Förderung des Vorhabens durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt.
Dieses Projekt ebnete den Weg für den nächsten wichtigen Schritt, der Entwicklung eines Strömungsprüfstandes. Ohne die Unterstützung der DBU hätte die Idee der Mikrowellenzündung nicht weiterentwickelt werden können.

2009 bis 2010  – ERSTER PRÜFSTAND

Mit überschaubaren Mitteln und engagierten Partnern baute MWI den ersten Prüfstand, um erste technische Versuche und Messungen durchführen zu können. Mit diesem Prüfstand konnte erstmals gezeigt werden, dass Mikrowellenzündungen technisch möglich sind. Die Anlage konnte noch keine stabilen reproduzierbaren Zündungen erzeugen.

2006  – CYBER ONE AWARD

2006 belegte die MWI AG den zweiten Platz des Cyber One Wettbewerbs und schaffte damit den Grundstein für die Technologieentwicklung.
Die Preisverleihung des CyberOne 2006 erfolgte durch Rudolf Leidig (bwcon), sowie Prof. Dr. Hans-Jörg Bullinger (Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft i.R.)

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Schutzrechte

Bis 2018 hat die MWI AG weltweit insgesamt 50 Schutzrechte angemeldet. Weitere sind in Vorbereitung.