Prototyp läuft! Serienfertigung geplant

Der revolutionäre Verbrennungsmotor Omega-1 steht kurz vor der Serienreife. Ein Prototyp läuft bereits auf dem Prüfstand.
Im Januar 2022 schlug die Ankündigung eines revolutionären Verbrennungsmotor hohe Wellen und warf die Frage auf, ob es das Omega-1-Konzept jemals zur Marktreife schaffen wird oder ein computeranimiertes Gedankenexperiment bleibt.

Ein Prototyp läuft bereits auf dem Prüfstand

Wir nahmen Kontakt zu Matthew Riley auf, Erfinder des Omega-1 und CEO des Herstellers Astron Aerospace. Im Gespräch unter vier Augen wollen wir wissen, wie es um die Chancen des Omega-1 steht, den Sprung von der genialen Idee zur Serienfertigung zu schaffen. Riley macht uns Mut. Er verrät, dass er bereits mit einem Global Player zusammenarbeitet und man nach einem ersten lauffähigen Prototypenmotor inzwischen gemeinsam an einer verbesserten zweiten Version arbeitet.

Der Beweis: Unser Schnappschuss zeigt einen der Omega-Prototypen beim erfolgreichen Probelauf
Der Beweis: Unser Schnappschuss zeigt einen der Omega-Prototypen beim erfolgreichen Probelauf

Serienproduktion als Flugzeugantrieb soll in den nächsten 18 Monaten anlaufen

Wer sein Kooperationspartner ist, darf er uns nicht verraten. Da der aktuelle Prototyp rund 3.000 PS leistet, gehen wir allerdings davon aus, dass Astron Aerospace den Omega-Motor zunächst als Flugzeugantrieb zur Serienreife bringen will. Ein cleverer Schachzug – zumindest aus wirtschaftlicher Sicht. Flugzeugturbinen sind komplex und entsprechend teuer. Um sich zu Beginn mit noch überschaubaren Stückzahlen auf dem Markt zu etablieren, scheint die Branche ideal. Innerhalb der nächsten 18 Monate will Riley den Omega-1-Motor auf diesem Weg zur Marktreife führen.

Fest entschlossen: Omega-1 soll Motorräder antreiben!

Aber warum sollte das uns Motorradfahrer interessieren? Ich hake nach. Ob er sich vorstellen kann, den Omega-1-Motor in der ursprünglich angedachten Leistungsklasse mit 160 PS zu bauen, um ihn als Antrieb für ein Motorrad zu nutzen, will ich von Riley wissen. „Hell yeah! I‘m a real motorcycle guy!“, kommt es wie aus der Pistole geschossen. Natürlich habe er als begeisterter Motorradfahrer vom ersten Moment an davon geträumt, den kleinen Kraftprotz in einen Motorradrahmen zu stecken. Der Euphorie in seinen Worten entnehme ich, dass er genau diesen Plan verfolgen wird, sobald sich sein Traum in die Tat umsetzen lässt. Wir hoffen sehr, dass er seinen Worten in Kürze Taten folgen lässt.

Der Omega-1-Motor im Video


Text: Thomas Kryschan, Fotos: Astron Aerospace


#Neuheiten

Omega-1-Motor mit revolutionärem Konzept

Gewicht, Effizienz und Umwelt – Was macht den Omega-1 so viel leistungsstärker, leichter und effizienter als einen Kolbenmotor?
Dass der Wirkungsgrad von Kolbenmotoren nicht der Beste ist, ist kein Geheimnis. Einen beträchtlichen Teil der erzeugten Bewegungsenergie verschlingen Reibung, Wärme, Pumpverluste und der Antrieb von Nebenaggregaten. Nahezu jedes bewegliche Teil erzeugt Reibung. Sie zu minimieren, ist Aufgabe der Schmierstoffe.
Verbrennungsmotor einer KTM
Der konventionelle Verbrennungsmotor einer KTM SXF 250 besteht aus unzähligen beweglichen Teilen
In nahezu jedem Motorradbericht des letzten Jahres war über die Reduzierung der inneren Reibung die Rede, um das Abgasverhalten von Kolbenmotoren zu verbessern. Doch selbst abgesehen von der Reibung an den Kontaktflächen bleiben Ventiltriebverluste, Luftstrombeschränkungen, die Umwandlung der Auf- und Abbwärtsbewegung der Kolben in die Rotationsbewegung der Kurbelwelle und Trägheitsverluste. Hinzu kommt die Arbeit, um Kühlflüssigkeit und Schmiermittel durch den Motor zu fördern. All diese Punkte mindern die Leistung, die für den Antrieb des Motorrads übrig bleibt. Jedes der unzähligen Bauteile erhöht zudem das Gewicht des Motors.
Omega-1-Motor
Vergleichsweise simpel: Zwei Hauptwellen mit rotierenden Scheiben genügen dem Omega-1-Motor. Ein Ventiltrieb und zahlreiche Nebenaggregate sind nicht nötig


Verbrennungsmotor mit revolutionärem Konzept

Ein gänzlich neues Konzept verfolgt ein Verbrennungsmotor mit dem Namen Omega-1, der mit vergleichsweise wenigen Bauteilen auskommt. Außer den Rotationselementen benötigt er keine beweglichen Teile, was die Reibung drastisch reduziert.
Omega-1-Motor
Scheibenweise setzt sich das Motorgehäuse zusammen

Motoröl und Kühlflüssigkeit werden nicht benötigt

Verlustreiche Nebenaggregate, eine Flüssigkeitskühlung und Motoröl im Kurbelgehäuse sind nicht erforderlich, was auch die Pumpverluste auf ein Minimum reduziert. Gekühlt wird der Motor über die Luft, die durch die hohlen Hauptwellen strömt. Einzig zwei Synchronisationszahnräder und die Lager müssen geschmiert werden. Weil durch die Konstruktion kein Öl in den Verbrennungsraum gelangen kann, sollen die Emissionen extrem niedrig sein.
Omega-1-Motor
Die kugelgelagerten Hauptwellen kommen ohne Ölpumpe und Kühlflüssigkeit aus. Blau eingefärbt sind die Scheiben des Kompressors, die roten Scheiben entsprechen dem Kolben des Verbrennungsmotors
Der Omega-1-Motor erinnert an einen Wankelmotor, ist jedoch einfacher aufgebaut. Der Kolben „eiert“ nicht auf einer Exzenterwelle, sondern rotiert perfekt im Kreis, was sehr hohe Drehzahlen ermöglicht. Das 3-D-Modell zeigt zwei hohle Hauptwellen, auf denen sich insgesamt vier Scheiben drehen. Die beiden roten erzeugen den Vortrieb und entsprechen sozusagen dem Kolben.
Brennkammer des Omega-1-Motors
Die Zündung des Gemischs (grün) versetzt die rote Scheibe in Rotation
Ein Nocken auf der Scheibe setzt sie bei jeder Zündung in Schwung. Die beiden blauen Scheiben fungieren als Kompressor und pressen die Verbrennungsluft unter hohem Druck in die Brennkammer.
Kompressor des Omega-1-Motors
Der Nocken der blauen Scheibe komprimiert während einer vollen Umdrehung die Ansaugluft und presst sie in die Brennkammer

Kleines Kraftpaket

Die geringe Zahl der Bauteile macht sich auf der Waage bezahlt. Nur 15 Kilogramm soll der Omega-1-Motor wiegen und dabei eine Leistung von 162 PS bei 25.000 U/min und ein Drehmoment von 230 Nm erzeugen – so der Hersteller. Damit würde er das drehmomentstärkste Serienmotorrad, die Triumph Rocket 3 mit 221 Nm aus 2,5 Litern Hubraum, überbieten. Bei einer Spitzenleistung, die mit der KTM 1290 Super Adventure S vergleichbar ist, wiegt der Omega-1 nur so viel wie ein einzylindriger Zweitaktmotor. Zum Vergleich: Der 931-ccm-Dreizylindermotor der MV Agusta 9.5 hat ein Eigengewicht von 57 kg. Für mehr Leistung soll sich der Omega-1-Motor in Reihe anordnen lassen. Als 4er-Einheit, dann 60 kg schwer, würde das Kraftpaket über 600 PS leisten.
Als 4er-Einheit, dann 60 kg schwer, würde das Kraftpaket über 600 PS leisten.
Die Omega-1-Motoren lassen sich in Reihe schalten. Die gezeigte Konfiguration als 4er-Einheit würde mehr als 600 PS leisten

Kompressor mit bis zur 20 bar Ladedruck

Bisher handelt es sich dabei um rechnerische Werte aus Computersimulationen, denn ein lauffähiges Exemplar des revolutionären Konzepts existiert derzeit nicht. Den enormen Wirkungsgrad soll ein Kompressor ermöglichen, der in das Motorgehäuse integriert ist und über die Synchronisationszahnräder angetrieben wird. Während übliche Turbo- und Kompressormotoren mit Ladedrücken von 0,3 bis maximal 4 bar arbeiten, soll der Omega-1 mit 14 bis 20 bar zwangsaufgeladen werden. Anders scheint die Füllung des verhältnismäßig kleinen Brennraums mit ausreichend Gemisch nicht umsetzbar. Wie hoch die Verdichtung des Motors wäre und welcher Kraftstoff unter diesem Ladedruck verwendet werden soll, ist nicht bekannt.

Spritsparend: Arbeitstakte auslassen

Omega-1-Motor
In der Seitenansicht ist links die blau eingefärbte Kompressorstufe zu sehen, rechts entzünden zwei Zündkerzen das Gemisch in der Brennkammer
Um bei so viel Performance den Verbrauch zu zügeln, kommt eine Technik namens „Skip-Firing“ zum Einsatz, die der Zylinderabschaltung bei Kolbenmotoren entspricht. Während der Motor unter Vollast bei jeder Umdrehung zündet, kann er bei Bedarf auch nur alle fünf, zehn oder fünfzig Umdrehungen zünden. Dadurch sollen hohe Drehzahlen mit sehr geringem Kraftstoffverbrauch möglich sein, beispielsweise im Teillastbereich. Sobald wieder Leistung benötigt wird, erhöht der Motor die Zündrate für nahezu sofortige Leistung, ohne dafür die Drehzahl anheben zu müssen.

Das Omega-Konzept könnte Flugzeugturbinen ersetzen

Omega-1-Motor
Auf der Rückseite des Motors blickt man auf den Auspuff. Da keine Rückstände von Motoröl verbrannt werden, sollen die Emissionen sehr gering sein
Ohne Auf- und Abwärtsbewegung von Kolben und ohne Exzenterwelle, wie beim Wankelmotor, gibt der Omega-1-Motor seine Leistung über die zentral rotierende Antriebswelle ab – wie eine Turbine. Ohne die Nachteile der konventionellen Turbinentechnik wie Lärm, hoher Kraftstoffverbrauch, verzögerte Gasannahme, hohe Rotationsträgheit, Anfälligkeit für Fremdkörperschäden und hohe Herstellungskosten verspricht er sogar das Potenzial, ein Flugzeugtriebwerk sehr viel effizienter anzutreiben. Die hohen Triebwerkskosten aktueller Flugzeuge sind auf die komplexen Bearbeitungs- und Montageprozesse einer relativ großen Anzahl von Teilen zurückzuführen. Hinzu kommt die kostspielige und komplexe Wartung.

Geringe Wartungskosten

Omega-1-Motor Abgas
Seitenansicht mit Auspuff (links) und Ansaugtrakt (rechts)

Die unglaublich einfache Konstruktion des Omega-1-Motors arbeitet ungefähr mit der gleichen Anzahl von Innenteilen wie ein typischer Einzylinder. Die zu erwartenden Verschleißeigenschaften sollen 100.000 Betriebsstunden und mehr zwischen den Überholungszyklen ermöglichen, bei denen nur einfache und kostengünstige Wartungsarbeiten erforderlich sind. Schäden durch Fremdkörper sind durch die geschlossene Gehäusekonstruktion beinahe ausgeschlossen und die Anschaffungskosten sollen nur einen Bruchteil der derzeitigen Turbinenpreise betragen.

Patentschutz

Der Omega-1-Motor ist bereits durch mehrere Patentanmeldungen, vorläufige Anträge und anstehende Patenterteilungen geschützt – auch international. Dazu gehören China, Korea, Indien und andere Gebiete, in denen Autos und Flugzeuge hergestellt werden.

Eine aufregende neue Technologie

Der Omega-1-Motor könnte den Einsatz von Verbrennungsmotoren deutlich effektiver, kostengünstiger und umweltschonender machen. Bei einem Eigengewicht von nur 15 Kilogramm leistet er rund 160 PS. Wird eine höhere Leistung benötigt, können die Omega-Motoren ganz einfach in Reihe geschaltet werden. Es wird Zeit, dass sie den kleinen Kraftprotz endlich bauen!
Text: Thomas Kryschan, Fotos: Astron Aerospace


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