Verbrennungsmotoren - Prof. Thomas Koch

Der Leiter des Instituts für Kolbenmaschinen (IFKM) stellt drei übergeordnete Ziele in den Fokus seiner Forschung: die CO₂-Bilanz von Verbrennungsmotoren weiter zu verbessern, die sonstigen Emissionen zu eliminieren und das Gesamtsystem durch Vereinfachungen zu optimieren.

Kein Gegeneinander, sondern Miteinander von Elektro- und Verbrennungsmotor

„Der Verbrennungsmotor wird, meist als Hybridantrieb, auch künftig seine wichtige Rolle für Mobilität und Energieversorgung behalten“, sagt Thomas Koch. „Nicht der effiziente Energiewandler Verbrennungsmotor ist ein Auslaufmodell, sondern fossile Kraftstoffe werden langfristig verschwinden. Ferner gibt es auch kein Gegeneinander von Elektro- und Verbrennungsmotor, sondern ein Miteinander“, betont er. „Der Verbrennungsmotor ist langfristig überall dort gefragt, wo bezahlbar ein hohes Maß an Arbeit verrichtet werden muss, und dort, wo keine grüne elektrische Energie zur Verfügung steht.“

Das einst schlechte Image als Umweltverschmutzer habe der Verbrennungsmotor abgelegt: „Durch den Einsatz von modernsten Katalysatoren und Partikelfiltern weisen Abgase von jüngeren Pkw unter vielen Betriebszuständen weniger Feinstaubmasse und Emissionen auf als die Umgebungsluft“, so der Experte. „Zudem hat sich die Luftqualität in den vergangenen Jahren weiter signifikant und kontinuierlich verbessert. Der Beitrag von modernsten Verbrennungsmotoren kann mittlerweile als fast immissionsneutral gewertet werden.“

Wichtigstes Forschungsgebiet des Maschinenbauers ist die Nutzung von nicht fossilen Kraftstoffen, auch reFuels genannt. Hierzu gehören Kohlenwasserstoffe als Benzin- und Dieselkraftstoffersatz, die bereits CO₂ aus der Luft binden. Zudem können beispielsweise reiner Wasserstoff oder auch Ammoniak als Energieträger genutzt werden. Das Nutzen nicht fossiler Kraftstoffe müsse mit einer weiteren Erhöhung der Effizienz des Antriebssystems einhergehen, so Koch. Circa 50 Prozent Antriebswirkungsgrad seien bereits heute bei modernsten Nutzfahrzeugen erreicht und seien auch für Pkw Antriebe realisierbar.

Weitere Forschungsthemen des Experten sind das kontinuierliche Verbessern der motorischen Energieumwandlung, die Analyse der Abgasnachbehandlungsvorgänge und wichtiger Motorvitalsysteme, die Abläufe der Zündung, das Optimieren von Blockheizkraftwerken und das Forschen an Restwärmenutzungskonzepten.

Dafür setzen er und sein Team am IFKM modernste optische Messtechniken, ein sehr umfangreich ausgerüstetes Prüffeld sowie modernste Simulationswerkzeuge ein. Das IFKM verknüpft Grundlagenforschung und anwendungsorientierte Fragen und arbeitet dazu mit Partnern aus der Industrie, etwa Fahrzeug-, Motoren- und Komponentenhersteller, aber vor allem mit vielen Beteiligten aus der Wissenschaft zusammen.

Thomas Koch leitet seit 2013 das Institut für Kolbenmaschinen des KIT und arbeitet in Forschung, Lehre und Innovation zu verbrennungsmotorischen Belangen. Zuvor war er bei der Daimler AG in der Nutzfahrzeugmotorenentwicklung tätig. Er ist zudem im wissenschaftlichen Beirat der Motortechnischen Zeitschrift MTZ und in verschiedenen Programmausschüssen internationaler Konferenzen aktiv. (afr, red)

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Fotonachweis:
Foto Optische Analysemethoden: IFKM, KIT
Portät Prof. Thomas Koch, IFKM: IFKM, KIT