Laser kann auf eine für den Einsatz im Auto brauchbare Größe verkleinert werden

19. September 2004, 20:05
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Reduziert auf das Wesentliche ...

Als die Carinthian Tech Research (CTR), ein Unternehmen für die Entwicklung von optischen Systemen, Automatisierungs- und Mikrosystemtechnik, vor rund eineinhalb Jahren im Auftrag der AVL List an der Entwicklung der Laserzündung zu arbeiten begann, wusste man nur, dass es funktioniert. Ziel war, diese Technologie so zu komprimieren, dass sie nicht mehr Platz als eine Zündkerze samt Zündspule braucht, und sie so robust zu gestalten, dass sie den Vibrationen und den hohen Temperaturen eines Motors standhält. "Das ist uns durch den Einsatz von neuen Lasertechnologien, durch umfangreiche Materialerprobung und die spezielle Anordnung von Laserkristall und optischen Komponenten auch gelungen", fasst CTR-Projektleiter Gerhard Kroupa zusammen. "Ein konventioneller Laser mit derselben Leistung ist ungefähr zehnmal so groß."

Funktion punktgenau

Voraussetzung waren neue Hochleistungslaserdioden, die in der nötigen Geschwindigkeit entsprechende Energiedichten erzeugen, um jenes Plasma generieren zu können, wo sich das Gemisch entzündet. Innerhalb von fünf bis zehn Nanosekunden muss eine Pulsleistung von 1012 Watt pro Quadratzentimeter aufgebracht werden, und das bis zu 10.000-mal pro Minute.

Ein weiterer Schlüssel war die punktgenaue Spezifizierung auf die Funktion im Motor. Dadurch gewann man Wirkungsgrad und Platz. Zu den größten Herausforderungen zählte auch, die im Winkelsekundenbereich und mit geringsten Toleranzen ausgerichteten Spiegel so zu stabilisieren, dass sie von den üblichen Motorvibrationen nicht irritiert werden. Und: "Die elektrische Ansteuerung war sehr komplex", erzählt Kroupa, "da wir innerhalb einer Zeit von nur 250 Mikrosekunden den Laserkristall aufladen müssen. Wir brauchten also ein Netzteil, das sehr schnell gepulst werden kann, aber mit einer herkömmlichen Zwölf-Volt-Autobatterie betrieben wird und nicht mehr Strom als eine Zündkerze verbraucht."

Die nächsten Entwicklungsschritte: "Ein Design, das die Laserzündung noch einmal kleiner macht, und ein Muster, dass wir es den Motorenherstellern anbieten können." Bei stationären Gasmotoren sieht Kroupa den Einsatz der Laserzündung schon in wenigen Jahren, weil die Kosten weniger Rolle spielen. Für das Auto wird es noch länger dauern, "eine Frage des Preises, nicht der Technik". (hon/DER STANDARD, Print-Ausgabe, 13. 9. 2004)

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