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Unsere Motoren können alleine atmen

Sat May 14 16:36:18 CEST 2011    |    rpalmer    |    Kommentare (10)    |   Stichworte: Audi, Formel E, Golf, Jetta, Kraftstoffverbrauch, Polo, Verbrauch, Verbrauchsoptimierung, Verdichtung, Volkswagen, VW

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.
[bild=1]

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. [bild=2]

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:

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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. [bild=3]
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:

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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

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

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


Sat Jul 24 23:26:03 CEST 2010    |    KKW 20    |    Kommentare (3)    |   Stichworte: Aus Eins mach Zwei, HCCI, Zukunftstechnologie

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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


Sun Jul 04 01:36:21 CEST 2010    |    Achsmanschette51801    |    Kommentare (19)    |   Stichworte: 5, Atkinson, Miller

Hallo, liebe Zielgruppe!

[bild=1]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. [mehr]Eigentlich wollte der britische Ingenieur James Atkinson mit der im Jahre 1882 vorgestellten Erfindung das Patent des Nikolaus August Otto auf den nach ihm benannten Viertaktmotors umgehen, indem er die vier Takte eines Ottomotors in einer Kurbelwellenumdrehung unterbrachte. Die Konstruktion hatte schon eine gewisse Ähnlichkeit im Zylinder selbst, allerdings hatte Atkinson einen völlig anderen Kurbeltrieb konstruiert, bei dem der Pleuel nicht direkt auf der antreibenden Kurbelwelle saß, sondern diese indirekt antrieb. Hier ist das Prinzip gut dargestellt: http://www.animatedengines.com/atkinson.shtml

Das Besondere am Atkinson-Motor ist die Tatsache, daß die beiden oberen sowie die beiden unteren Totpunkte des Kolbens innerhalb eines Arbeitszyklus in verschiedener Höhe liegen und somit die vier Takte verschieden lang sind. Die unterschiedliche Länge betrifft nicht nur den Hub, sondern es dauert auch auf der Zeitachse verschieden lang. Durch den verschieden großen Hub in den einzelnen Takten hat man zwangsläufig einen verschieden großen Hubraum. Das verdichtete Volumen ist kleiner als das Volumen der Explosion. Der Motor konnte die geringere Klopfneigung niedriger Verdichtung mit dem höheren Wirkungsgrad und der niedrigeren Abgastemperatur höher verdichteter Motoren in sich vereinigen.

[bild=2]Der US-Amerikaner Ralph Miller meldete 1947 ein Prinzip mit ähnlichem Effekt zum Patent an. Es basierte ebenfalls auf dem Ottomotor, der Unterschied war allerdings im Ventiltrieb zu finden: Das Einlaßventil wurde bis in den Vertichtungstakt hinein offen gelassen und so ein Teil des Gemisches vor dem wirklichen Verdichten wieder aus dem Zylinder herausgedrückt oder das Einlaßventil wurde schon während des Ansaugens geschlossen, um das Ansaugen des Gemisches verfrüht aufzuhalten. Oft wird dieses als fünfter Takt gesehen und man spricht vom Fünftakter. Die Vorteile der geringeren Klopfneigung, des höheren Wirkungsgrades und der niedrigeren Abgastemperatur blieben erhalten. Die Abgase sind zudem wie auch beim Atkinsonmotor weniger schadtoffhaltig als die eines Otto- oder gar eines Dieselmotors. Ein Nachteil besteht allerdings auch: Aus gleichem Hubraum wird weniger Leistung generiert als beim Ottomotor. Zudem ist es relativ drehmomentschwach bei niedrigen Drehzahlen und das nutzbare Drehzahlband ist relativ früh wieder am Ende. Ersteren Nachteil kann man mittels Aufladung kompensieren.

[bild=3]Erstmals in einem Serien-PKW eingesetzt wurde dieses Prinzip ab Ende 1994 im Mazda Xedos 9 in Gestalt eines 2255cm³-V6 mit Vierventiltechnik, der mittels Aufladung eine Leistung von maximal 155 kW/211 PS bei 5300/min bietet. Mazda wendet das Prinzip heute noch in einer nur in Japan verkauften Version des 2 mit einem Saugmotor an, dort werden die konzeptionellen Nachteile im Drehmomentverlauf durch eine Stufenlose Automatik kompensiert. Der japanische Normverbrauch liegt bei nur 4,4 l/100 km.

Das Prinzip des Fünftakters findet außerdem bei den Hybridmodellen von Lexus, Mercedes-Benz und Toyota Anwendung. Die Drehmomentschwäche im unteren Drehzahlbereich wird dort durch die Elektromotoren des Hybridstranges kompensiert, die schon bei sehr niedrigen Drehzahlen nahe Null ein großes Drehmoment bereitstellen. Darüberhinaus sind die Hybridmodelle mit Automatikgetrieben ausgestattet.

Für die Richtigkeit übernehme ich keine Gewähr, da die Quellen, über die ich verfüge, sich gegenseitig in Teilen widersprechen, insbesondere in dem Absatz, den ich über Ralph Millers Vorstoß geschrieben habe. Ich bin daher für Richtigstellungen Eurerseits dankbar.

Quellen: www.wikipedia.org , www.motorlexikon.de , www.animatedengines.com , www.studentenpilot.de , www.xedos-community.de , www.priuswiki.de
Bildquelle: www.wikipedia.org


Fri Mar 05 01:40:56 CET 2010    |    Achsmanschette51801    |    Kommentare (20)    |   Stichworte: Alfa Romeo, Atmen, BMW, Fiat, Honda, Multiair, Valvetronic, Vanos, variabel, Ventile, VTEC

Hallo, liebe Zielgruppe!

[bild=6]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. [mehr]Bei Wikipedia ist Letzteres folgendermaßen formuliert:

Zitat:

Die Überschneidungszeiten beeinflussen die Motoreigenschaften grundlegend. So hat ein Motor mit geringer Überschneidung ein eher hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, aber eine geringere maximale Leistung, die bei hohen Drehzahlen erreicht wird. Durch große Überschneidung wiederum lässt sich eine höhere Maximalleistung erreichen, jedoch auf Kosten des Drehmoments bei niedrigen Drehzahlen.
[...]
Grundsätzlich bewirkt eine lange Überschneidungszeit, dass das ausströmende Abgas das über das Einlaßventil einströmende Frischgas mitreißt und so der Zylinder gründlich gespült wird; es befindet sich dadurch in der Folge mehr frisches Gas im Zylinder, was beim Verbrennen ein höheres Drehmoment und damit eine höhere Leistung bewirkt. Bei hohen Drehzahlen kommt es hierbei jedoch zu Verlusten durch Überströmen in den Auspuff. Bei niedrigen Drehzahlen bewirkt eine große Überschneidung hingegen, dass bereits ausgestoßenes Abgas zurück in den Brennraum gesaugt wird, was auf diese Weise zwar wie eine (geringe) interne Abgasrückführung wirkt, jedoch durch Abmagerung des Frischgases ein geringeres Drehmoment bis hin zu Verbrennungsaussetzern im Leerlauf verursacht.

[bild=2]Da ein Verbrennungsmotor also einen relativ großen Drehzahlbereich arbeiten muß - selbst bei PKW kommt eine Verzehnfachung zwischen Leerlauf und Höchstdrehzahl vor, bei Motorrädern oder Rennwagen kann es das zwanzigfache sein - , muß ein Kompromiß gefunden werden.

Um die Umgehung dieses Kompromisses geht es heute hier: Die variable Ventilsteuerung.

Sie ermöglicht es, die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile sowie deren Hub zu ändern, um von den verschiedenen Vorteilen verschiedener Ventilsteuerungsabstimmungen last- und drehzahlabhängig zu profitieren.

[bild=8]In den späten 1960ern wurde von dem Italiener Giovanni Torazza ein System für eine hydraulische Nockenwellenphasenverstellung entwickelt, das von Fiat zum Patent angemeldet wurde, da von Fiat das Potenzial zur Effizienzssteigerung erkannt wurde.
Im Modelljahr 1980 wurde erstmals eine mechanische Nockenwellenverstellung in einem Serien-PKW verkauft, dem nur auf dem amerikanischen Markt angebotenen Alfa Romeo Spider 1750 cc. 1983 verkaufte auch Alfa Romeo die ersten Serien-PKW mit einer elektronisch gesteuerten variablen Ventilsteuerung und auch in Europa. Bis hierhin wurde allerdings nur die Nockenwelle(n) in Relation zur Kurbelwelle verdreht, um die Phasen zu verlagern. Ventilhub und Öffnungslänge blieben gleich.

[bild=7]Ebenfalls 1983 führte der japanische Hersteller Honda eine variable Ventilsteuerung unter dem Namen VTEC im Motorradbau ein. Im Gegensatz zu den Fiat- und Alfa-Motoren wurden hier allerdings auch die Länge der Öffnungszeit der Ventile und der Ventilhub verstellt, noch nur auf der Einlaßseite.
Das VTEC-System funktioniert über zusätzliche Nocken, die zusätzliche Kipphebel ansteuern und nach dem Umschalten die Ventile länger und weiter öffnen. Bei nur einer Nockenwelle kann wegen Platzproblemen zur Konfliktvermeidung mit den Zündkerzen nur die Einlaß- oder nur die Auslaßseite verstellt werden. Da es auf der Einlaßseite deutlichere Vorteile bringt, wurde es dort eingesetzt.

1989 fand VTEC und damit die drehzahlabhängige Hub- und Öffnungsdauerverstellung mittels einer zweiten Nockenwelle den Weg zur Auslaßseite und Honda baute es in den nur in Japan verkauften Integra ein.

1990 brachte Honda das System in die USA (Acura NSX) und nach Europa (Civic, CRX, NSX).

[bild=4]In meinen ersten CRX wurde der 1,6-Liter-VTEC-Motor B16A1 mit 110 kW/150 PS nachträglich für den Erstbesitzer eingebaut (Original gab es die Kombination nicht) und ich hatte auch meinen Spaß damit. Mein Urteil über den Motor: Legt schon bei niedrigen Drehzahlen <1500/min los, man kann ihn auch locker so fahren, daß er nicht über 2000/min hinauskommt, bzw. könnte, wenn die Übersetzung denn länger wäre 😉 Er wird auch nicht müde, wenn man ihn an der 8000er Markierung vorbeidrhet. Eine leichte Schwäche von ca. 4000/min bis zum VTEC-Umschalten bei 4800/min, wo er dann wieder loslegte, kann man ihm nachsagen. Das leichte Absacken ist aber fast nicht merkbar, weil es ziemlich kontnuierlich vonstatten geht. Der beim Umschalten hinzukommende Schub ist etwas deutlicher. Der B16A1 war zu seiner Zeit der leistungsstärkste (110 kW/150 PS) und drehmomentstärkste (144 Nm im Maximum) Motor in der Klasse der in Deutschland angebotenen PKW-Saugmotoren bis 1,6 Liter Hubraum. Das Drehmomentmaximum der 1,6-Liter-Motoren von Lada, Mazda und VW der Zeit wurde von diesem Honda von 2500 bis 8000/min durchgehend übertroffen. Sparsam war der Motor auch noch. Den Spritkonsum dieses leistungstärksten Autos, das ich je besaß, konnte ich nur mit Nissan Micra (40 kW/55 PS) und Fiat Panda (33 kW/45 PS) unterbieten.

1991 waren es auch die Leute von Honda, die die variable Ventilsteuerung gezielt zur Verbrauchssenkung und zur Erhöhung der Effektivität im unteren Drehzahlbereich einsetzten. Das VTEC-E wurde wieder nur mit einer Nockenwelle und auf der Einlaßseite eingesetzt.
Bei niedrigen Drehzahlen wurde das erste Einlassventil vollständig geöffnet, während das zweite minimal (0,65mm) geöffnet wurde. Dadurch wurde ein besseres Luft-Benzin-Gemisch erreicht, was ein sehr mageres Gemisch ermöglichte. Wenn die Motordrehzahl erhöht wurde, wurde das bis dahin nur minimal geöffnete zweite Einlassventil an das vollständig öffnende erste Einlassventil gekoppelt, um ein ausreichend fettes Gemisch für höhere Last zu gewährleisten. Diese Koppelung der Ventile wurde vom Steuergerät beeinflusst. Es berechnete den Umschaltpunkt anhand von Motordrehzahl und -last, Fahrgeschwindigkeit und Kühlmitteltemperatur. Wenn der Motor unter Volllast lief, wurde das Ventil bei 2700/min zugeschaltet, bei Teillast erst bei 3300/min.
Das Ergebnis war einer der sparsamsten PKW-Benzinmotoren seiner Zeit, der Normverbrauch im Civic konnte sich mit den Dieselkompaktwagen mehr als messen, der Normverbrauch nach DIN für den Civic VEi mit 66 kW/90 PS und 129 Nm an der Kurbelwelle lag bei 5,9 l/100 km (51,68 kWh/100 km). Die sparsamsten Kompaktwagen mit Diesel seiner Zeit (Citroen ZX, Ford Escort und Opel Astra) lagen bei 5,6 l/100 km (54,88 kWh/100 km) nach Norm und hatten mit 42 kW/57 PS und 105 Nm (Opel), 44 kW/60 PS und 110 Nm (Ford), und 47 kW/64 PS und 118 Nm (Citroen) deutlich weniger Leistung und auch weniger maximales Drehmoment. Nur Renault war 1992 in der Lage, einen Kompaktwagen mit Diesel zu produzieren, der sowohl bei der Leistung als auch beim Literverbrauch - nicht Energieumsatz in kWh - ebenbürtig war.

1995 brachte Honda eine dreistufige Variante des VTEC heraus, bis dahin war VTEC nur zweistufig.

[bild=3]BMW kam mit der Einführung der variablen Nockenwellen etwas später. 1992 hatten die Münchener bei den kleineren Sechszylindern eine Verstellung der Einlaßnockenwelle unter dem Namen "VANOS" eingeführt, 1998 kam die zweite Nockenwelle hinzu. Die besondere Innovation war die 2001 auf den Markt gebrachte Valvetronic. In der Suddeutschen Zeitung stand dazu folgendes:

Zitat:

Die Funktion der Drosselklappe, jenes Bauteils, das, so BMW, “seit der Erfindung des Otto-Motors in weiten Betriebsbereichen dessen freie Atmung behindert”, wird ersetzt durch den stufenlos verstellbaren Einlassventilhub – für den bayerischen Hersteller das “größte Motorenprojekt” in seiner Geschichte.

[bild=5]Inzwischen sind wir noch einen Schritt weiter und wieder bei Fiat. Die Italiener haben unter dem Namen Multiair ein System entwickelt, das ohne Einlaßnockenwelle auskommt. Die Steuerung der Einlaßventile ist elektrohydraulisch. Der Vorteil ist, daß die Steuerung noch genauer, noch feinfühliger sein kann. Im Teillastbetrieb öffnen sich die Einlaßventile teils mehrfach in einem einzigen Ansaugtakt. Hierdurch wird eine weitere Effizienzssteigerung ermöglicht. Im Jahre 2009 kam Multiair im Alfa Romeo MiTo erstmals auf den Markt.

Ich bin mal gespannt, was noch so kommt 🙂

Quellen: www.de.wikipedia.org , www.sueddeutsche.de , www.kfz-lehrmittel.de , www.motorlexikon.de , www.autonews.de, www.alfa-romeo.com


Sun Jan 31 00:58:10 CET 2010    |    Achsmanschette51801    |    Kommentare (63)    |   Stichworte: Formel E, Getriebe, Overdrive, Schongang, Spargang, Übersetzung

Hallo, liebe Zielgruppe!

Auf die Länge kommt es eben doch an 😉 Und das nicht nur beim [mehr]Einparken, sondern auch bei der Übersetzung des Getriebes.

Zunächst einen kurzen Abstecher in die Grundlagen:
Ein handelsüblicher Verbrennungsmotor kann nur über einen relativ kleinen Bereich wirklich arbeiten, deswegen braucht er mehrere Übersetzungsstufen, um den gesamten Bereich der geforderten Geschwindigkeiten von Schrittempo bis teils weit über 200 km/h abdecken zu können. So weit, so gut. Ich denke, das muß nicht weiter vertieft werden.

Verbrennungsmotoren arbeiten grundsätzlich am effizientesten, wenn bei relativ geringer Drehzahl relativ viel Gas gegeben wird. Warum das so ist, möchte ich jetzt nicht erörtern, darüber werde ich in Zukunft einen Artikel in diesem Blog verfassen.

Jetzt kombiniere ich die beiden Absätze. Ich wollte auf den Schongang, Spargang, Schnellgang oder auch Overdrive hinaus.

In den 1950ern und 1960ern wurde bei einigen (insbesondere englischen) Limousinen und Coupés ein Zusatzgetriebe eingebaut, das nur die Aufgabe hatte, die Motordrehzahlen für höheren Komfort bei Überlandfahrten mit höherer Geschwindigkeit abzusenken. In Sportwagen fand es auch seinen Weg, dort aber eher, um den Spagat aus enger, "sportlicher" Getriebeabstufung und hohen erreichbaren Geschwindigkeiten zu erleichtern. Die Verlängerung der Übersetzung wurde in aller Regel vom Cockpit aus zugeschaltet, meist mit einen Schalter nahe dem Schalthebel oder dem Lenkrad. Bei meinem ehemaligen 1981er Honda Civic SL wurde der Overdrive durch eine zusätzliche Position für den Wählhebel für das stufenlose Automatikgetriebe aktiviert, die sich zwischen dem "normalen" Fahrgang und der Neutralstellung befand. Man sollte ihn erst ab 45 km/h einlegen.

In den 1950ern oder 1960ern waren vier Gänge schon relativ viel, drei Gänge die Normalität. Im Zuge der Weiterentwicklung wurde es einfacher, mehr Gänge in ein Getriebegehäuse zu verpflanzen, so daß das Overdrivegetriebe mehr und mehr überflüssig wurde und inzwischen im PKW-Bau nicht mehr verwendet wird. An Dreigangschaltgetriebe kann ich mich persönlich gar nicht erinnern, als ich etwa 1990 anfing, mich für Autos intensiver zu interessieren, gab es Viergangschaltgetriebe nur noch bei billigen Einsteigerautos, Fünfgangschaltung war auch bei Kleinwagen Standard und vereinzelt gab es Sechsganggetriebe. Inzwischen sind die Vierganghandschaltungen außer vielleicht bei Exoten nicht mehr bei Neuwagen anzutreffen. Sechsgangschaltungen haben sich bis hin zu den Kleinwagen vorgearbeitet und sind in höheren Klassen der Normalfall, wenn es denn überhaupt ein Schaltgetriebe sein soll.

Automatikgetriebe hinkten hier vielfach etwas hinterher, wenn ich das so sagen darf. Meine beiden Audis (100 und 200, beide Typ 43) hatten noch Dreigangautomaten, als mein Interesse sich den Autos intensiver zuwandte, waren Viergangautomaten Standard und die ersten Fünfgangautomaten wurden eingeführt. Heute gibt es Viergangautomaten nur noch bei einigen Kleinwagen, in der Luxusklasse gibt es inzwischen Automatikgetriebe mit 8 Gängen.

Ich bin schon wieder abgeschweift. Zurück zur Geschichte:
Als in den 1970ern das Öl künstlich verknappt wurde ("Ölkrise"😉, mußten Konzepte zum Spritsparen her. Vielfach besann man sich neben anderen Dingen auf die oben genannten Grundlagen und spendierte den Fahrzeugen einen zusätzlichen Spargang, der die Drehzahl herabsetzte und damit den Spritverbrauch senkte. In den Bedienungsanleitungen vieler Autos fand sich dann ein Satz mit einer etwas ungewohnten Aussage wieder, z.B. "Die Höchstgeschwindigkeit wird im 4. Gang erreicht" bei Autos mit 5 Gängen.

Manchmal bekam der letzte Gang eine andere Bezeichnung, die speziell auf den Sparcharakter dieses Ganges hinweisen soll, z.B. gab es statt 1, 2, 3, 4, 5 und R die Beschriftungen 1, 2, 3, 4, E und R. Volkswagen hat seinerzeit alle Modelle mit zusätzlichem Spargang angeboten und im Rahmen des "Formel E" genannten Konzeptes auch weitere Energiesparmaßnahmen angeboten. Die Formel E gab es aber auch beim Konzernbruder Audi, dort allerdings nicht in allen Modellen, auch wenn es in allen Modellen ein X+E-Getriebe zu kaufen gab.

[bild=2]Anekdote dazu: Während in meiner Kindergarten- und Grundschulzeit in unserer Garage ein VW Passat Variant GT5 stand, stand in der nebenan ein hellblauber Fünftürer-Passat mit dem Schriftzug "FORMEL E", der allerdings etwas anders aussah als dieser Schriftzug hier. Davon habe ich leider kein Bild gefunden. Ich werde mich noch einmal auf die Suche machen, da ich einen kompletten Artikel über die Formel E schreiben möchte.

In der folgenden Zeit war Benzin wieder billiger zu haben und Schongänge waren nur noch vereinzelt wirkliche Spargänge - wenn denn überhaupt noch vorhanden. Oft erreicht man in den letzten beiden Gängen etwa die selbe Endgeschwindigkeit, so habe ich es auch bei meinem ehemaligen 1985er Nissan Micra, bei Omas 1990er Nissan Primera erlebt und erlebe dies auch jetzt beim Fiat Panda 1000. Hintergrund war wieder weniger das Spritsparen als der zusätzliche Komfort. Fahrt mal Tempo 150 mit einem Panda 1000 oder Nissan Micra K10 im 4. und im 5. Gang. Der Unterschied ist doch erheblich.
Auch bei Automatikgetrieben gab es Schongänge, wie ich anhand eines Mazda 323 BG im Bekanntenkreis gesehen habe. Hier ist er mutmaßlich dafür da, um den wandlerautomatiktypischen Mehrverbrauch einzudämmen. Meine beiden Mazda 323 aus der selben Baureihe aber mit Schaltgetriebe touchieren auch im 5. von fünf Gängen den roten Bereich des Drehzahlmessers.

Gegen Schongänge bei Schaltgetrieben haben viele Automagazine gewettert, da diese das Temperament im letzten Gang einschränken. Ja, es ist schon so, daß die Beschleunigung im letzten Gang schwächer wird, wenn dieser ein Spargang ist. Aber wozu kann man bei einem Handschaltgetriebe von Hand schalten? Fast jeder Führerscheininhaber in Deutschland kann es und wer es nicht kann, bekommt eine Einschränkung auf Automatikgetriebe in die Fahrerlaubnis eingetragen. Oder wird offenbar Mitarbeiter in einem Automagazin. Da viele potentielle Kunden den meinungsmachenden Schwachsinn (sorry, aber ist doch so!), den fast alle Automagazine verbreiten, glauben, sank die Nachfrage nach Sparkonzepten erheblich.

Inzwischen feiern Spargänge eine Art Renaissance. Inzwischen spielt eben auch für Autotester der Spritkonsum eine größere Rolle. Da der nutzbare Drehzahlbereich heutzutage ein ganzes Stück größer ist als vor 30 oder 40 Jahren, braucht die Abstufung nicht mehr so eng zu sein, so daß es sogar PKW mit Fünfganggetriebe gibt, wo die Höchstgeschwindigkeit im 3. Gang erreicht wird. Häufiger wird die Höchstgeschwindigkeit aber im vorletzten Gang kurz vor der Nenndrehzahl erreicht.

Gern würde ich meine beiden Mazda 323 mit einer längeren Übersetzung ausrüsten, zumindest den Dreitürer. Mit einem anderen Getriebe dieser Baureihe hätte ich auch dort ein 4+E


Thu Nov 19 20:32:11 CET 2009    |    Achsmanschette51801    |    Kommentare (41)    |   Stichworte: BMW, BMW eta, Hubraum

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. [mehr]

Die Idee dahinter ist, daß man bei hubraumstärkeren Motoren für die gleiche Leistung weniger Drehzahl braucht, denn die Formel, laut derer die Leistung eines Hubkolbenverbrennungsmotors äquivalent zu dem Produkt aus Hubraum, Drehzahl und Brennraumfüllung ist, gilt weiterhin.

[bild=3]Wir schrieben das Jahr 1983, als BMW diese Idee fertigentwickelt hatte und der Öffentlichkeit vorstellte. Als Basis diente der Zweiliterreihensechszylinder M20B20, der schon seit 1977 seine Dienste in den Vorgängerfahrzeugen der damals aktuellen Modelle E28 und E30, nämlich E12 und E21, verrichtete. Die Bohnrung wurde von 80 auf 84mm vergrößert und es kam eine neue Kurbelwelle mit 81 mm Hub zum Einsatz, die auch in den zeitgleich eingeführten Dieselmodellen von BMW werkelte. So kam dieser Motor auf 2693 statt 1990 cm³ Hubraum. Man optimierte mittels Nockenwelle (kürzere Öffnungszeiten) und Ansaugkanälen (länger) den Motor auf eine möglichst hohe Leistungsabgabe bei niedrigen Drehzahlen. Das Ergebnis konnte sich sehen lassen: Schon bei Leerlaufdrehzahl standen 175 Nm zur Verfügung, das sind 76% des Maximums von 230 Nm, das bei 3250/min anlag. Dagegen konnte auch der hauseigene, parallel entwickelte Turbodiesel (220 Nm) nicht anstinken, der allerdings höher drehen konnte. Die maximale Leistung des neuen Motors lag auf dem Niveau des ursprünglichen Zweiliters.

[bild=5]Auf den Markt kam der Motor, der den Namen "eta" (Der griechische Buchstabe eta wird in der Wissenschaft als Formelzeichen für den Wirkungsgrad genutzt) bekam, zunächst zum Modelljahr 1984 im BMW 525e. Ab Modelljahr 1985 wurde er auch mit einem geregelten Katalysator ausgestattet und fand seinen Weg in den BMW 325e, wo dieser Motor mit 8,4 l/100 km den niedrigsten Normverbrauch aller 3er mit Katalysator bis zum Ende der E30-Baureihe hatte. Selbst ein später 316i E30 liegt allen Modernisierungen zum Trotz mit 8,5 l/100 km leicht darüber.

Auf www.e30.de steht zu dem Trimmen auf Sparsamkeit folgendes, das ich der hiesigen Leserschaft nicht vorenthalten möchte:

"Für einen 2,7L großen Sechszylinder der bis zu 193km/h in einem nach heutigen Maßstäben nicht gerade windschlüpfrigen Automobil der Mittelklasse ermöglicht, sind das beachtliche Werte. Doch sie sind keine Zauberei, sondern vielmehr das gekonnte Abstimmen vieler Details auf einen günstigen Wirkungsgrad.

Erreicht wurde der günstige Verbrauch durch folgende Maßnahmen:.

[bild=4]Der Hubraum wurde um 35% vergrößert, die Nenndrehzahl um 27% abgesenkt und die Hinterachsuntersetzung um 18% verlängert. Durch die niedrigen Betriebsdrehzahlen und dem erforderlichen höheren Motormoment arbeitet der Eta-Motor von vorneherein in wirkungsgradgünstigen Bereichen. Durch die Absenkung der Drehzahl konnte zudem die Vorspannung der Ventilfedern zurückgenommen werden, das senkte, zusammen mit 3 eingesparten Nockenwellenlagern, den Leistungsbedarf des Nockenwellentriebes um nahezu 50%. Durch ein pneumatisch gesteuertes Bypassventil an der Drosselklappe konnte die Leerlaufdrehzahl auf 700 min-1 abgesenkt werden, ohne daß der Motor beim Zuschalten von Verbrauchern abzusterben drohte. Längere Saugrohre begünstigen die Luftfüllung des Brennraumes im unteren Drehzahlbereich und erhöhen zusätzlich das Drehmoment. Durch den Einsatz der kennfeldgesteuerten Motronic der zweiten Generation von Bosch kann der Motor mit Normalbenzin an der Klopfgrenze betrieben werden, was die Kraftstoffausbeute weiterhin erhöht. Durch die Schubabschaltung bis 900 min-1 herunter beim Loslassen des Gaspedals konnte der Verbrauch weiter abgesenkt werden.

Man tat das damals elektronisch Machbare und verzichtete bewußt auf mechanisch filigrane Konstruktionen. Das trägt ebenso zur enormen Lebenserwartung des Eta-Triebwerkes bei wie das extrem niedrige Drezahlniveau und der verschleißoptimierte Zylinderkopf. Laufleistungen von 400.000 km sind deshalb keine Seltenheit."

[bild=2]Da der Normverbrauch nur theoretisch ist, habe ich alle 3er BMW der Baujahre 1983 bis 1990 (ich wollte Vorgänger und Nachfolger ausschließen.) mal durch spritmonitor.de habe laufen lassen. Die Ergebnisse sprachen sich zwar nicht für den 325e als sparsamsten Benzin-E30 aus, aber weit weg ist er davon nicht.
Bei den 316 standen 8,53 l/100 km als Durchschnitt, bei den 318 waren es 8,82 l/100 km, dann kamen schon die 325e mit 8,92 l/100 km, es folgt mit dem 318iS und 9,38 l/100 km wieder ein Vierzylinder und schon etwas abgeschlagen folgen die weiteren Sechszylinder 323i (10,11 l/100 km) , 320i (10,19 l/100 km) und 325i (10,66 l/100 km, inklusive 325iX) . Die LPG-Versionen habe ich hier bewußt weggelassen, um die Vergleichbarkeit nicht zu gefährden. Beim E28 war der 525e zu schwer vom 520er zu trennen, da es beide mit 90 kW bei spritmonitor gibt. Außerdem ist die Datenbasis sehr klein.
Über die gesamte Bauzeit gab es den "Eta"-Motor in drei Leistungsstufen mit 90 kW/122 PS, 92 kW/125 PS und 95 kW/129 PS.

1987 wurde die Produktion der Eta wieder eingestellt. Warum? Eigentlich ganz einfach: Der Eta paßte nicht zum Konzept und zum Image der Marke BMW. Der typische BMW-Kunde wollte eher sportliche Motoren und daher war er für den Eta und seine niedrigen Drehzahlen nicht der richtige Ansprechpartner. Der Eta war eher für die komfortorientierte Kundschaft gemacht, für diese Klientel waren E28 und E30 aber von der Karosse her eher zu sportlich knapp geschnitten und eine Kombiversion suchte man damals bei BMW vergebens.

[bild=1]Jetzt mache ich einen größeren Sprung in der Zeit. Das Auto, das sich vor allem durch seinen geringen Spritkonsum auszeichnet, bekam dieses Jahr einen Modellwechsel. Im Zuge dessen wurde für noch geringeren Spritkonsum unter Anderem ein größerer Verbrennungsmotor eingebaut. Der Gedankengang hierfür ist der selbe, den vor mehr als einem Vierteljahrhundert auch die Herrschaften in der BMW-Entwicklung hatten: Mehr Hubraum bringt mehr Drehmoment bringt weniger benötigte Drehzahl für die gleiche Leistung bringt geringeren Verbrauch. Allerdings gingen die Japaner nicht so weit wie die Münchener damals. Das Mehr an Hubraum wird im Toyota Prius auch im etwa gleichen Verhältnis in mehr Maximalleistung umgesetzt, die u.A. zu einer in Europa konkurrenzfähigeren Höchstgeschwindigkeit führt. Die niedrigeren Motordrehzahlen bei weniger als Vollgas haben einen mitentscheidenden Anteil daran, daß der Normverbrauch des Prius nochmals um fast 10% gesenkt werden konnte. spritmonitor.de ist diesbezüglich noch nicht sehr aussagekräftig, da der Prius III noch kein ganzes Jahr auf dem Markt ist und sich daher noch fast alle Prius III in der Einfahrphase mit erhöhtem Spritverbrauch befinden und noch keiner alle Jahreszeiten mitgemacht hat. Wir werden sehen, was es gebracht haben wird. Ich gebe allerdings zu, daß ich da wegen der Mehrleistung etwas skeptisch bin, ob und wenn ja inwieweit das hierzulange klappt. Wir werden es erleben.

Quellen: www.e30.de ; www.bmwe28.de ; wikipedia ; ...


Sun Nov 01 14:47:37 CET 2009    |    Achsmanschette51801    |    Kommentare (23)    |   Stichworte: Downsizing, Ventile

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. [more]

Carl Benz experimentierte schon um 1900 herum mit dem Prinzip, mehr als ein Einlaßventil und/oder mehr als ein Auslaßventil zu benutzen. Darum soll es hier und heute gehen.

[bild=7]Zunächst die ursprüngliche Frage: Warum überhaupt mehr als zwei Ventile pro Zylinder? Der Grund des Einsetzens von mehreren Ventilen ist ein ähnlicher wie der Grund für Aufladung ( siehe hier ): Zwei in aller Regel kreisrunde Ventile können die Fläche der in aller Regel ebenfalls kreisrunden Zylinderoberseite nicht sehr gut abdecken. Das Benutzen von mehreren Ventilen kann dies deutlich verbessern - wenn auch lange nicht perfekt. Folge der größeren Querschnittfläche ist eine bessere Füllung des Brennraums im ersten Takt und ein leichteres Ausatmen im vierten Takt. Damit ist aus dem gleichen Grundmotor etwas mehr Drehmoment und entsprechend bei gleichen Drehzahlen mehr Leistung herauszuholen - oder entsprechend das gleiche Drehmoment und die gleiche Leistung bei etwas geringerem Hubraum oder bei etwas geringeren Drehzahlen. Bei der Mehrventiltechnik handelt es sich daher quasi die älteste Form von Downsizing 😉 Daduch, daß der Motor gegen weniger Widerstände beim Durch- vor allem beim Ausatmen ankämpfen muß, spart man zudem etwas Sprit. Für Mehrventiltechnik bei aufgeladenen Modellen gilt im Prinzip das selbe, weil bei gleichem Ladedruck mehr Brennraumfüllung ermöglicht wird und Turbos beim Auslassen nicht nur mehr Menge, sondern durch das leichtere Ausatmen nochmals mehr Bewegungsenergie an den Lader schicken.

Der einzige Nachteil von mehr als zwei Ventilen pro Zylinder ist die etwas aufwendigere Konstruktion.

[bild=8]Ich habe lange versucht, herauszufinden, welches das erste in Serie gefertigte Automobil mit mehr als zwei Ventilen pro Zylinder war. Etwas Älteres als die Rennwagen von Alfa Romeo und Opel (1913) habe ich leider trotz intensiver Suche nicht finden können. Hier verfügte der Opel über eine obenliegende Nockenwelle und der Alfa Romeo über derer zwei. Ein Jahr später (1914) produzierte Opel das Gerät, das heute als "Green Monster" bekannt ist und aus 4 Zylindern mit Vierventiltechnik 260 PS schöpfte. Dieses beeindruckende Gerät habe ich hier als Bild gewählt. Da es sich aber hier um Rennfahrzeuge handelt, will ich diese nicht weiter vertiefen.

[bild=6]Für "normale" Straßen-PKW war der BMW M1 ein Vorreiter (ich konnte nicht herausfinden, ob er wirklich der Erste war) bei der Verwendung von mehr als 2 Ventilen pro Zylinder. Seinerzeit war der größte Motor im BMW-Regal der Sechszylinder-Reihenmotor mit 3210 cm³ Hubraum, der es als Sauger auf 147 kW/200 PS (633CSi, 733i) oder als Turbo auf 185 kW/252 PS (745i) brachte. Paul Rosche, intern als "Nocken-Paule" bekannt, bekam den Auftrag, für einen Sportwagen einen auch unter hohen und wechselnden Belastungen standfesten (und dabei nicht zu versoffenen 😉) Motor auf Basis des bekannten Sechszylinders aus dem Hause BMW zu konstuieren, was ihm offenbar gut gelang. Er vergrößerte den Hubraum um 243 cm³ und besann sich auf die Vierventiltechnik. Ergebnis war ein Reihensechszylinder mit 204 kW/277 PS, der als Basis für eine gesamte Fahrzeugfamilie diente.

[bild=3]In den folgenden Jahren wurde Mehrventiltechnik haupsächlich bei den sportlichsten Modellen einiger Baureihen (z.B. VW Golf GTI 16V oder Opel Kadett GSi 16V) angewandt. Die Sportmodelle, die mehr auf Leistung bei höhern Drehzahlen getrimmt sind, tragen eine große Mitverantwortung daran, daß Mehrventilern grundsätzlich ein schlechter Durchzug aus unteren Drehzahlen angedichtet wurde. Dies ist aber mehr eine Sache der Motorabstimmung. Es herrschen für die Abstimmung annähernd die gleichen Bedingungen bei Zwei- und Mehrventilern. Beide können so abgestimmt werden, daß der Motor besser bei niedrigen Drehzahlen oder bei höheren Drehzahlen arbeitet.

[bild=4]Honda schaffte es im Jahre 1983 mit dem Civic III als erster, eine Volumenmodellreihe der Kompaktklasse durchgehend mit mehr als zwei Ventilen pro Zylinder anzubieten. Man setzte da meist auf drei Ventile pro Zylinder (zweimal Einlaß, einmal Auslaß), nur das spätere Topmodell Civic CRX 1.6i-16 verfügte über vier Ventile pro Zylinder. Honda konzentrierte sich allerdings darauf, daß hohe Drehzahlen für Entwicklung von Drehmoment nicht notwendig waren. Die Fahrzeuge ließen sich auch im Drehzahlkeller sehr gut fahren. Das Einzige, was hohe Drehzahlen erzwang, was die doch nicht sehr lange Übersetzung der Getriebe.

[bild=1]Wir schrieben das Jahr 1993, als Mercedes-Benz den logischen Schritt tat, auch Dieselmotoren mit vier Ventilen pro Zylinder auszustatten und in die Modelle W/S124 und W202 einzusetzen. Dieselmotoren profitieren von Mehrventiltechnik in gleichem Maße wie Ottomotoren. Bei ihnen ist aber die Leistungsgewinnung über mehr Drehzahl prinzipbedingt nicht gut möglich, wohingegen Ottomotoren alternativ auch diesen Schritt gehen könnten.

[bild=2]1994 führten Audi und Ferrari als weitere Evolutionsstufe die Fünfventiltechnik in serienmäßigen PKW ein. Diese konnte sich allerdings in der Großserie auf Dauer nicht wirklich durchsetzen, da der Gewinn an Kanalquerschnitt gegenüber Vierventilern in keinem sehr guten Verhältnis mit der aufwändigeren Kostruktion stand. Drei oder vier Ventile pro Zylinder sind deutlich einfacher anzusteuern als derer fünf. Vielleicht erleben wir noch ein Aufleben der Fünfventiltechnik, wenn die Nuancen an Vorteilen wichtiger werden und/oder der Kanalquerschnitt einen größeren Anteil am Ventildurchmesser ausmachen kann. Außerdem werden Ventilsteuerungen mit der Elektrifizierung derselben zunehmend offener für derartige Konzepte.


Tue Oct 27 04:11:18 CET 2009    |    Achsmanschette51801    |    Kommentare (14)

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. [more]

[bild=2]Was kann er?
Der Prius Driving Simulator kann schon mal (leider) kein Deutsch. Das ist aber auch nicht nötig, denn er ist ziemlich selbsterklärend.
Mit dem Prius Driving Simulator ist es möglich, jeden Fahrzustand des Prius-Antriebes zu simulieren. Von Vollgas bis Vollbremsung, Rückwärtsfahrt, Motorbremse, Parken, alles ist drin.
Darüberhinaus zeigt der Simulator die Zustände und Drehzahlen im Planetengetriebe des Prius an.
Zuguterletzt haben wir in dem Simulator auch das Display des Ur-Prius.

Er basiert auf dem ersten Prius, der ersten und nur als Rechtslenker verkauften Version der Baujahre 1997 bis 1999 (intern NHW10) mit einem 43 kW/58 PS leistenden Benzinmotor und 30 kW starkem Elektroanteil.

Im Priuswiki steht zu dem Modell:

"Im Dezember 1997 begann der Verkauf der ersten Generation des Toyota Prius in Japan. Der Benzinmotor verfügte über eine Leistung von 43 kW (58 PS), die beiden Elektromotoren 30 kW (40 PS).

Die Hybrid-Batterie war noch aus einzelnen Rundzellen hergestellt, die Batterie-Baueinheit inkl. Steuerung und Lüfter nahm sehr viel Platz hinter der (nicht umklappbaren) Rückbank ein. Das Hybridsystem war so programmiert, dass die Ladung der Batterie Vorrang vor Fahrleistung hatte. Deswegen leuchtete bei hohen Geschwindigkeiten öfter die Schildkröte auf und die Höchstgeschwindigkeit verringerte sich von 160 auf 130 km/h. Bei Presse und Fachwelt erntete dieses Auto zunächst mehr Gelächter als Beachtung.

Diese erste Prius-Generation wurde in Deutschland nur in sieben Exemplaren als Rechtslenker-Version importiert."

[bild=1]Was kann er nicht?
Klar, Lenken 😉
Bergauf- und Bergabfahrt sind in dem Simulator ebenfalls nicht vorgesehen, heben sich im Alltag aber gegenseitig auf.
Nachtanken ist mit dem Simulator auch nicht möglich. Allerdings hat man bis zu 1500 km Zeit zum Probieren, bis der Tank leer ist. Der Prius wird aber vollgetankt gestartet.

Leider funktioniert die Seite, wo man ihn auf verschiedene Einheiten (km, Miles, km/h, mph, km/liter, mpg (miles per gallon)) einstellen kann, derzeit nicht richtig. Daher hänge ich ihn hier zum Download 60,1 kB) an.

Viel Spaß!


Thu Oct 15 14:53:08 CEST 2009    |    Multimeter33084    |    Kommentare (6)

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.

[bild=1]

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.

[bild=2]

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.

[bild=3]

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.

[bild=4]

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.


Thu Oct 01 11:14:02 CEST 2009    |    Spiralschlauch190    |    Kommentare (57)    |   Stichworte: Elektrischer Kompressor, Hybrid, Kompressor, Turbo

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. [mehr]

Das System bietet sich als Alternative für Mild-Hybrid-Systeme an, so CPT und natürlich als Ersatz bzw. Ergänzung für herkömmliche Turbolader und Kompressoren. Jedoch nicht als Alternative bei einem Vollhybridfahrzeug, bei dem ein Turbolader an einem Benzinmotor des Systems keinen Sinn ergibt, durch das Vorhandensein eines leistungsstarken Elektromotors.

VTES ist für fast alle Fahrzeuge, mit oder ohne Turbo/Kompressor universell einsetzbar, bei dem genügend Platz für eine feste Montage durch die mitgelieferten Halterungen vorhanden ist. Betrieben wird das VTES System über das 12V Bordnetz. Der VTES Lader ist Luftgekühlt. Ein spezieller 12V Akku für den Betrieb des Kompressors wird auch mitgeliefert, der ebenfalls über das Bordnetz gespeist wird.

Das System hat auch ein kleines Zusatzsteuergerät, das den Kompressor der jeweiligen Gaspedalstellung bzw. den Daten der Motorsteuerung nach regelt.

Ein Bypass Ventil wird auch mitgeliefert, wenn das Fahrzeug als Twin-Turbo System betrieben werden soll. Das würde z.B. bei Turbofahrzeugen Sinn ergeben, denn durch den Wegfall des Turbos müsste man z.B. einen neuen Krümmer fertigen und das würde auch zusätzliche Kosten verursachen.

Die einfachste Anwendungsmöglichkeit bestünde somit bei einem Saugbenziner.

Einige Daten zum VTES Kompressor:

Max. möglicher Ladedruck: 1,45 bar
Max. Drehzahl: 70.000U/min
Zeit bis zum erreichen der max. Drehzahl von 0 U/min: 0,35s
Stromaufnahme bei Leerlauf: 1.5 Ampere
Stromaufnahme bei voller Beschleunigung: 350 Ampere
Stromaufnahme bei Reisegeschwindigkeit: 220 Ampere
Volle Betriebsfähigkeit bei Temperaturen zwischen -40° und +125° Celsius

Die erste Serienanwendung findet das VTES System beim chinesischen Autokonzern Chery. Der 1.6l ACTECO Motor (ACTECO Motorenreihe wurde/wird in Kooperation mit der österreichischen Motorenentwicklungsfirma AVL aus Graz entwickelt) wird als Weiterentwicklung beim Nachfolger des Chery Tiggo Anfang 2010 angeboten werden.

Das System wurde zudem bereits bei zwei Volkswagen Motoren erfolgreich getestet (aktueller VW Passat).

Beim 2.0 TSI Motor erhöhte sich die Leistung auf 214PS bei einem max. Drehmoment von 400NM zwischen 1050-5100U/min. Der CO² Ausstoß verringerte sich von 194g/km auf 159g/km.

Der 2.0 TDI Motor hatte statt 170PS nunmehr 200PS, bei einem max. Drehmoment von 430NM zwischen 1200-2900U/min. Der CO² Ausstoß sank hierbei von 165g/km auf nur 138g/km.

Weitere Informationen zum VTES System gibt es unter diesem Link auf der Hersteller-Homepage von CPT: Klick

Über die weiteren Interessanten Entwicklungen von CPT wie das SpeedStart System, das HyBoost System oder TIGERS werde ich auch demnächst berichten. 😉


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