Unsere Motoren können alleine atmen

Was war Formel E?

Hallo Interessensgemeinde!

Konzepte zur Verbrauchsreduzierung hat heutzutage fast jeder Hersteller im Angebot. Doch wie neu sind diese Techniken wirklich? In diesem Artikel möchte ich das Konzept „Formel E“ von VW näher beleuchten.

Erste Überlegungen zum Thema „Economy“ wurden 1980 getätigt, im folgenden Modelljahr wurde die Technik bereits in Polo, Golf und Jetta angeboten. Konzerntochter Audi folgte mit dem 80 und 100.

Ziel war es mit einfachen Methoden den Verbrauch der Fahrzeuge zu reduzieren. Als Basis diente im Golf/Jetta I der 1,1l Vergasermotor mit 50PS. Zunächst hob man die Verdichtung an, sie stieg von 8 auf 9,7 an, dies führte zu einer besseren Kraftstoffausnutzung und einer besseren Elastizität. Ferner wurde auch das Getriebe modifiziert. Die Übersetzung des 3. und 4. Ganges wurde so geändert, dass im 3. Gang die Höchstgeschwindigkeit erreicht wurde, im Gegenzug wurde 4. Gang länger übersetzt um die Motordrehzahlen bei hohen Geschwindigkeiten abzusenken. Dieser Gang wurde dann „E-Gang“ benannt.

Am Saugrohr wurde eine Unterdruckleitung abgegriffen, sie diente zur Bestimmung des Momentanverbrauches über die analoge Verbrauchsanzeige im Kombiinstrument.

Allerdings wird die Anzeige nur bei eingelegtem E-Gang aktiviert. Eine weitere Neuerung war die Schaltpunktanzeige. Im Teillastbetrieb informierte sie den Fahrer wann es empfehlenswert war den nächsten Gang einzulegen.

Für eine optimierte Aerodynamik sorgten ein Frontspoiler und Verkleidungen an den A-Säulen, beim Stufenheckmodell Jetta wurde zusätzlich noch ein Heckspoiler verbaut.

Ansonsten glichen Golf/Jetta Formel E dem Basismodell, lediglich die verbesserte Serienausstattung (Analoguhr und Tageskilometerzähler wurden mitverbaut) und der Schriftzug am Heck unterschieden sie noch zusätzlich.

Das ganze Paket kostete beim Golf C 400DM, beim CL und GL Modell 360DM Aufpreis.

Schiebedach, Metallic-Lackierung oder Sportsitze hatten fast den gleichen Aufpreis.

Erbrachten diese Maßnahmen nun den gewünschten Erfolg?

Die technischen Daten bescheinigen einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch und eine höhere Endgeschwindigkeit:

Fahrzeug	Verbrauch* bei konst. 90 / 120 /Stadtzyklus - Höchstgeschwindigkeit
Golf 1,1	6,4l / 8,9l / 9,7l auf 100km – 140 km/h
Golf Formel E	5,2l / 7,2l / 9,6l (7,5l)² auf 100km – 144 km/h

Die Daten wurden den Prospekten „Der Golf“, Stand 1/80 und 1/81 entnommen

*Verbrauchsbestimmung gemäß DIN 70 030 von 7/78 (Grundlage ECE-Empfehlung A70)

²Fahrweise gemäß Schaltpunktanzeige

Das Formel E-Paket war mit allen Ausstattungslinien kombinierbar, zudem konnte man sich auch für 1,6l 54PS Dieselmotor entscheiden. Bei diesem entfiel jedoch die Verbrauchsanzeige und der Motor wurde nicht verändert. Die Verbrauchswerte sanken um durchschnittlich 0,3l auf 100km/h, die Höchstgeschwindigkeit stieg um 2km/h. Zudem war der Aufpreis geringer.

Beim Passat B2 und seinem Stufenpedant Santana wurden noch umfangreichere Änderungen vorgenommen. Im Passat wurde hierzu der 1,6l 75PS Benzinermotor herangezogen, beim Santana hingegen der 1,6l 85PS Benziner (Nach 1/83 wurde der 1,8l 90PS Benziner verwendet).

Allerdings blieben die Motoren bei den Passat/Santana Modellen unverändert, nur das 5-Gang Getriebe wurde nun serienmäßig verbaut. Hier blieb das Konzept, der höchste Gang diente als Drehzahlabsenkender Spargang (E-Gang), die Höchstgeschwindigkeit wurde im 4. Gang erreicht.

Die Verbrauchsanzeige mit integrierter Schaltempfehlung war zu diesem Zeitpunkt Teil der Serienausstattung eines jeden Modells, daher war sie kein besonderes Merkmal des Formel E Paketes.

Die aerodynamischen Verbesserungen ähnelten denen des Jetta, allerdings war die windschnittige Verkleidung für die A-Säule unnötig geworden. Dafür wurden hinter die Scheinwerfer spezielle Verkleidungen verbaut, welche die Luftverwirblungen reduzierten.

Dadurch sank der cW-Wert auf 0,38 ab (Standard-Santana 0,40).

Neu war aber die Start-Stopp-Anlage. Sobald der Motor betriebswarm war konnte man durch Druck auf den Lenkstockhebel den Motor abstellen. Wurden Gas- und Kupplungspedal betätigt oder der Schalthebel in Richtung 1. Gang bewegt, so sprang der Motor wieder an.

Die Anlage konnte auch vollständig deaktiviert werden.

Der Aufpreis für das Formel E Paket betrug 465DM, dafür allerdings auch das 430DM teure 5-Gang Getriebe. Der „echte“ Aufpreis für aerodynamische Verbesserungen und Start-/Stopp-Anlage betrug somit 35DM. Auch hier war das Paket mit allen Ausstattungslinien kombinierbar, allerdings nur mit 1,6l/1,8l Motor.

Auch hier zeigte sich der Erfolg:

Fahrzeug	Verbrauch* bei konst. 90 / 120 /Stadtzyklus - Höchstgeschwindigkeit
Santana 1,6³	6,0l / 7,9l / 11,3l auf 100km – 166 km/h
Santana Formel E	5,8l / 7,7l / 11,3 (8,9l)² auf 100km – 170 km/h

Die Daten wurden dem Prospekt „Der Santana“, Stand 1/82 entnommen

*Verbrauchsbestimmung gemäß DIN 70 030

²Fahrweise gemäß Schaltpunktanzeige

³Fahrzeug ist mit aufpreispflichtigen 4+E-Getriebe ausgerüstet

Anfang 1985 wurde allerdings das Formel E Konzept verworfen, es konnte nicht mehr geordert werden. Im Golf und Jetta der zweiten Generation wurde es grundsätzlich nicht mehr angeboten.

Schuld war die geringe Akzeptanz der Kunden, Kritik von Seiten der Presse sowie ein falsches Zeitalter. Die Auswirkungen der Ölkrise waren überwunden und Rohstoffschonendes Verhalten nicht im Fokus der medialen Aufmerksamkeit. Die gelbe Verbrauchsanzeige wurde häufig mit der ebenfalls gelben Fernlichtkontrollleuchte verwechselt (VW hatte hierfür eine Ausnahmegenehmigung) und es gab Klagen über unberechtigtes Aufleuchten. Das Start-/Stoppsystem wurde von den Kunden als unzuverlässig gebrandmarkt, man fürchtete sich vor langen Ampelstarts.

Nachdem 1985 die Technik nicht mehr in Großserie verwendet wurde experimentierte man weiterhin damit herum. Im Öko-Golf/Jetta II wurden die Techniken erweitert und verfeinert, im Ecomatic-Golf III schließlich realisiert, doch auch dieser blieb ein Misserfolg.

Aufgrund des immer stärkeren Interesses an niedrigerem Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen trat eine Renaissance für die Spritspartechnik der Formel E-Modelle ein.

Heutige BlueMotion-Modelle verfügen ebenfalls über eine Start-Stopp-Anlage, Momentanverbrauchsanzeige und Schaltempfehlungen im Bordcomputer, Leichtlaufreifen, aerodynamische Verbesserungen (Kühlergrill Polo 9N3 BlueMotion), Tieferlegungen etc..

Nicht nur VW belebte die Methoden wieder, auch andere Hersteller wie BMW, Mercedes, Citroen, Opel etc. bieten wieder diese Techniken an.

Quellen:

Die Bilder wurden von www.doppel-wobber.de bereitgestellt – Herzlichen Dank dafür!

VW-Prospekte und Preislisten

- Der Golf 1/80, 1/81

- Der Golf Formel E 1/81

- Der Jetta 1/82

- Der Santana 1/82

Internet:

- http://de.wikipedia.org/wiki/Formel_E

- http://www.doppel-wobber.de/wbb2/Modell_153_VW-Golf-Formel-E.html

- http://home.arcor.de/tilmangrund/page_formele.html

- http://www.volkswagen-classic.de/.../golf-1-limousine#/3/

- www.doppel-wobber.de/wbb2/Modell_153_VW-Golf-Formel-E.html

Der HCCI Motor - Aus Zwei mach Eins

Hi

In diesem Blog haben wir ja schon so einiges über interessante Motortechniken aus der Vergangenheit, der Gegenwart und der Zukunft geschrieben.

Eine weitere zukünftige Technik stellt das HCCI-Verfahren da. HCCI steht für Homogeneous Charge Compression Ignition (dt. Homogene Kompressionszündung). Typisch für dieses Verfahren ist, daß der Motor mit einem homogenen Gemisch arbeitet (Gleiches Verhältnis von Luft zu Kraftstoff) welches durch eine hohe Verdichtung und die damit deutlich ansteigende Temperatur zur Selbstzündung gebracht wird. Die Selbstzündung findet dabei ausschließlich im Teillastbereich statt, in der Warmlaufphase oder bei Vollast wird auch weiterhin das Gemisch mit einer Zündkerze entzündet.

Die absolut homogene Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs ist die Grundvoraussetzung damit überhaupt eine kontrollierte Selbstzündung möglich ist. Denn nur so wird sichergestellt das die Verbrennung im gesamten Brennraum gleichzeitig beginnt. Wäre das nicht der Fall würde der Motor zu klopfen beginnen, was gegebenenfalls zu seiner Zerstörung führen kann.

Die große Schwierigkeit besteht darin den genauen Zündzeitpunkt zu kontrollieren, was zum einen durch Temperaturfühler für jeden Zylinder einzeln und eine Variable Ventilsteuerung (VVT) ermöglicht werden soll.

Schadstoffe wie Stickoxide (NOx) oder Rußpartikel können fast vollständig vermieden werden, was eine weniger komplexe Abgasnachbehandlung als bei herkömmlichen Selbstzündern ermöglicht. Einzig die Emissionen von Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannter Kohlenwasserstoffe (HC) erhöhensich sich dadurch. Weswegen auf eine Abgasnachbehandlung nicht vollständig verzichtet werden kann.

Derzeit arbeitet einige Hersteller aber auch Universitäten an einer Lösung HCCI in Serienfahrzeugen einzusetzen.

Als Beispiel sei hier GM genannt. Der HCCI Motor von GM baut auf dem bewährten 2.2L Motor aus der L850 Baureihe auf und leistet bis zu 185 PS. Der Verbrauch soll trotz gestiegener Leistung um 15% geringer sein als bei einem konventionellen 2.2L Motor.

Dieser Motor fuhr auch bereits in Testfahrzeugen, jeweils ein Saturn Aura und ein Opel Vectra wurden mit einem Erprobungsmotor ausgestattet. In Tests waren bereits max. 96 Km/h im HCCI-Modus möglich, der Zyklus soll aber nach Möglichkeit auch auf weitere Geschwindigkeitsbereiche ausgeweitet werden.

Gerüchten zu Folge soll der neue 1.4L Turbomotor, wie er im Astra erstmals eingeführt wurde, einer der ersten Motoren bei GM sein die die neue Technik nutzen sollen. Als erstes Fahrzeug in dem ein serienmäßiger HCCI-Motor verbaut werden soll, wurde der Insignia genannt. Wann nun die Technik Einzug in die Serie halten soll ist aber noch nicht bekannt.

Gruß Oli

Quellen:

www.autosieger.de/article13128.html

http://www.heise.de/.../...rscher-demonstrieren-HCCI-Motor-457952.html

www.wired.com/autopia/2007/08/gms-hcci-engine/

http://www.themotorreport.com.au/.../...ression-ignition-petrol-engine

http://green.autoblog.com/.../

http://de.wikipedia.org/wiki/HCCI

http://en.wikipedia.org/wiki/GM_Family_0_engine#HCCI

http://www.motorauthority.com/.../...o-debut-hcci-sparkless-technology

Fünf

Hallo, liebe Zielgruppe!

Noch bevor ich mich der Formel E widme, komme ich Euch jetzt mit der Zahl 5. Und zwar nicht mit der schwäbischen Idee der fünf Zylinder, sondern mit der britischen Erfindung des Fünftaktmotors. weiterlesen

verschiedene Atemübungen

Hallo, liebe Zielgruppe!

In aller Regel wird bei einem Otto- oder Dieselmotor mit einer Nockenwelle gesteuert, wann die Ventile wie weit geöffnet werden. Das hängt von der Form der Nocken auf der Nockenwelle ab. Sehr vereinfacht: Je breiter die Nocken sind, desto länger ist das betreffende Ventil offen, je höher der Nocken ist, desto weiter wird das Ventil geöffnet. Wie weit Ventile geöffnet werden hat Einfluß darauf, wie gut Zylinder gefüllt werden. Wie lange Ventile geöffnet werden hat Einfluß auf den Drehmomentverlauf, ebenso die genauen Zeitpunkte des Öffnens und Schließens und ob und wie sich die Öffnungszeiten auf Ein- und Auslaßseite überschneiden, sie also alle offen sind. weiterlesen

Länger!

Hallo, liebe Zielgruppe!

Auf die Länge kommt es eben doch an Und das nicht nur beim weiterlesen

Mehr Hubraum für weniger Spritverbrauch

Hallo, liebe Zielgruppe!

Die Grundsteinlegung für großvolumiges Sparen stammt aus den USA. Dort wurde man in den 1970ern durch die Ölkrise dazu gezwungen, sparsamere Autos zu bauen. Allerdings entwickelten die Amis in der Regel nicht zu diesem Zweck neu, sondern trimmten die vorhandenen Motoren mittels Drosselung und längeren Getriebeübersetzungen auf Sparsamkeit. Das war aber noch nicht das, worum es hier gehen soll, nämlich eine Hubraumerweiterung für niedrigeren Spritverbrauch. weiterlesen

Leichter durchatmen

Hallo, liebe Zielgruppe!

Ich denke, wir haben alle im Physikunterricht die Arbeitweise des Viertakt-Hubkolbenmotors beigebracht bekommen: Erster Takt: Durch das offene Einlaßvetil ansaugen; Zweiter Takt: Verdichten; Dritter Takt: Verbrennen ; Vierter Tekt: Durch das offene Auslaßventil ausstoßen. Einigen wird es aufgefallen sein, daß es in den Takten 1 und 4 auch geringfügig anders geht und heutzutage bis auf wenige Ausnahmen auch ist. weiterlesen

Jederzeit Vollhybrid probieren

Hallo, liebe Zielgruppe!

Fans und Freunde des Toyota Prius kennen dieses Tool meistens schon, aber ich will es Euch auch nicht vorenthalten: Den Prius Driving Simulator. weiterlesen

Valvematic

Valvematic – Kontinuierliche Ventilhubsteuerung

Valvematic ist ein von Toyota entwickelter Mechanismus zur kontinuierlichen Verstellung des Ventilhubes der Einlassventile von Verbrennungsmotoren.

In weiten Lastbereichen wird der Motor nicht mehr über eine Drosselklappe sondern lediglich über den Hub der Einlassventile gesteuert. Lediglich im Standgas und bei niedrigen Lastanforderungen wird die Luftzufuhr noch über eine zusätzliche Drosselklappe reduziert.

Durch die Entdrosselung und die Möglichkeit den Ansaugtrakt geometrisch/strömungstechnisch anders zu gestalten lassen sich Pumpverluste vermeiden sowie das Drehmoment- und Ansprechverhalten der Motoren optimieren. Das Drehmoment sowie die maximale Leistung steigen gegenüber dem selben Motor ohne Valvematic an. Die Drehmomentkurve hebt sich dabei in weiten Bereichen über den konventionellen Motor und ermöglicht somit eine gleichmäßigere und kräftigere Beschleunigung.

Der Valvematic-Mechanismus arbeitet dabei unabhängig von den VVT-i Nockenwellenverstellern. Die Valvematic-Aktuatoren werden dabei im Motor zwischen der Einlassnockenwelle und den Einlassventilen positioniert. Stark vereinfacht ausgedrückt ist Valvematic ein Kipphebel mit variabler Dicke.

Je nach Verdrehwinkel des Valvematic-Stellers kann die Nockenwelle das Ventil weiter oder weniger weit nach unten drücken. Der Valvematic Mechanismus ist zur Reduktion der Reibungsverluste wie auch die Schlepphebel mit einer Rolle ausgerüstet.

Die Baugröße des Valvematic-Mechanismus ist dabei so klein gehalten, daß die Baugröße der Zylinderköpfe der damit ausgerüsteten Motoren beibehalten werden konnte.

Valvematic ist eine neue Technologie und findet Ihren Einsatz bis jetzt nur in der ZR Motorenbaureihe. Es ist jedoch geplant, bis Ende 2010 weitere Motoren mit dieser Technik auszustatten.

Valvematic Motoren enthalten ein „A“ im zweiten Teil des Motorcodes. Folgende Leistungssteigerungen konnten durch Valvematic erreicht werden:

1,6L, 4 Zylinder: 1ZR-FE -> 1ZR-FAE

124PS -> 132PS

157NM -> 160 NM

1,8L, 4 Zylinder: 2ZR-FE -> 2ZR-FAE

132PS -> 147PS

173NM -> 180 NM

2,0L, 4 Zylinder: 3ZR-FE -> 3ZR-FAE

143PS -> 158PS

194NM -> 196NM

Der direkte Vergleich, des nur in Japan erhältlichen, Toyota Noah, welcher mit dem 3ZR-FE und 3ZR-FAE erhältlich ist lässt den Vorteil im Treibstoffverbrauch erkennen: Der Motor ohne Valvematic emittiert 173g CO2/km, die Valvematic-Maschine um 9g weniger, also 164g CO2/km. Dies entspricht einer Reduktion von ca. 5,5%, nur durch Änderung des Motors.

Die Möglichkeit den Motor durch das gesteigerte Drehmoment mit niedrigeren Drehzahlen zu betreiben lässt, trotz verbesserter Fahrleistungen die Einsparung größer werden. So sinkt z.B. der Treibstoffverbrauch des Auris um 9% von 7,1l/100km auf 6,5l/100km ab, die Beschleunigungsdauer von 0-100 ist aber trotzdem um 0,4sec auf 10,0sec abgesunken.

Eine Kombination der D4-S Direkteinspritzung mit Valvematic scheitert derzeit noch an Platzproblemen. Ein weitere Miniaturisierung der Technologie, oder der Einsatz in größeren Motoren lassen jedoch auf weitere Leistungssteigerungen hoffen. Ein 3ZR-FAE in Kombination mit D4-S würde ca. 170PS produzieren können, eine beachtliche Leistung für einen Saugmotor dieser Größe bei 6000 RPM.

Neuer, elektrischer Kompressor von CPT: Eine echte Alternative zu Turbolader und Kompressoren?

Eines Vorweg: Bei diesem elektrischen Kompressor handelt es sich nicht um die bei ebay und co. angebotenen ''Ventilatoren'' die einfach zwischen dem Ansaugrohr vor dem Luftfilter geklemmt werden und Mehrleistung sowie einen geringeren Kraftstoffverbrauch versprechen, sondern um einen echten Verdichter.

Das VTES genannte System (Variable Torque Enhancement System) vom Londoner Entwickler CPS (Abkürzung von Controlled Power Technologies) ist im Grunde der Verdichter eines Abgasturboladers, der jedoch eben nicht durch eine Antriebsseite von Abgasen angetreben wird, sondern von einem starken Elektromotor.

Das System verspricht bereits ab Standgas ein wesentlich höheres Drehmoment sowie geringere Emissions- und Verbrauchswerte. weiterlesen