OPOC

Ein Gegenlauf-Gegenzylindermotor setzt zwei Kolben in einen einzigen Zylinder, die sich über einer zentralen Brennkammer gegenüberstehen. Beide Kolben bewegen sich zur Kammer hin, um Kraftstoff und Luft zu verdichten, und fahren dann auseinander, wenn die expandierenden Gase sie auseinandertreiben. Die Kurbelwelle ist so verzahnt, dass beide Kolben gleichzeitig den oberen Totpunkt erreichen. Dieser Aufbau spart den konventionellen Zylinderkopf völlig ein und ersetzt ihn durch den offenen Raum zwischen den Kolbenkronen.

Da jeder Arbeitstakt zwei Kolben statt einem antreibt, erreichen OPOC-Motoren pro Zylinder etwa die doppelte Leistung gegenüber konventionellen Bauarten ähnlicher Hubraumgröße. Ein zweizylindiger OPOC kann die Leistung eines konventionellen Vierzylindersmotorans erbringen. Der Zylinderblock selbst ist vereinfacht, mit Spülöffnungen direkt in die Bohrungswände geschnitten, statt sie durch ein Ventiltrieb im Zylinderkopf zu führen. Kraftstoffeinspritzung und Zündung finden in dieser zentralen Kammer statt, die von beiden Seiten zugänglich ist.

Thermodynamische und mechanische Kompromisse

Die Gegenbewegung macht die Porttiming kritisch. Die Ein- und Ausblasöffnungen müssen sich öffnen und schließen, während sich die Kolben bewegen, was eine genaue Synchronisierung der beiden Kurbelwellen oder ein komplexes Getriebe erfordert, um sie im Takt zu halten. Jeder Verschleiß oder jede Fehlausrichtung ändert das Porttiming und das Verdichtungsverhältnis unvorhersehbar. Die Doppelkolbenbauweise konzentriert auch alle Verbrennungskräfte auf eine einzige Achse, was hohe Spannungen in den Kurbelwellenlagern erzeugt und robustes Auswiegen erforderlich macht.

OPOC-Motoren werden seit den 1920er Jahren erforscht, bemerkenswert in den Junkers-Jumo-Flugmotoren und dem Fairbanks-Morse-Gegenkolben-Dieselmotor. Das moderne Interesse konzentriert sich auf Zweitakt-OPOC-Designs, die den gesamten Ventiltrieb eliminieren und kompakte, leichte Antriebseinheiten für Militärfahrzeuge, Drohnen und Notstromgeneratoren versprechen. Allerdings müssen die Fertigungstoleranzen sehr eng gehalten werden, und das Schmiersystem muss beide Kolbenringssätze zuverlässig erreichen.

Der Hauptvorteil bleibt die Baueffizienz: weniger Teile, geringere Bauhöhe, geringeres Gesamtgewicht. Der Hauptnachteil ist die Fertigungskomplexität und die Notwendigkeit ständiger Synchronisierung zwischen den beiden bewegten Kolben. Das ist der Grund, warum sich OPOC im Mainstream-Automobilbau nie gegen den konventionellen Viertaktmotor durchgesetzt hat, obwohl spezialisierte Anwendungen im Militär und in der Stromerzeugung das Konzept lebendig halten.