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Funktionsweise des Mercedes Diesottomotors
Hallo ,
vor kurzem has Thomas Weber von Mercedes den revolutionären Diesottomotor vorgestellt. (S. Anhang)
Das Ergebnis dieser „Hochzeit unter der Haube“ ist ein Vierzylinder mit nur 1,8 Litern Hubraum, der die Stärken des emissionsarmen Ottomotors mit den Verbrauchsvorteilen des Dieselantriebs verbindet. Trotz deutlicher Hubraumverkleinerung – das so genannte „Downsizing“ ist einer der wesentlichen Stellhebel für die Verbrauchsreduzierung – entwickelt das kompakte Triebwerk souveräne Leistung und Laufkultur auf Oberklasseniveau. Der Leistung von 238 PS und dem maximalen Drehmoment von 400 NM steht ein Verbrauch zusammen mit der Hybridkomponente von weniger als 6 Liter Benzin pro 100 Kilometer gegenüber. Dieser Wert bezieht sich nicht etwa auf einen Klein- oder Kompaktwagen, sondern auf ein Fahrzeug mit Mercedes-typischem Komfort- und Sicherheitsniveau im Format einer heutigen S-Klasse.
Die wichtigste technologische Merkmale sind:
Downsizing durch Zylinder- und Hubraumreduzierung,
Turbo-Aufladung für souveräne Leistung,
Benzin-Direkteinspritzung als weiterer Beitrag zur Kraftstoffeinsparung,
Raumzündverbrennung, ein dem Diesel ähnliches Brennverfahren,
variabler Ventiltrieb,
variables Verdichtungsverhältnis, das zu einem weiteren Verbrauchsvorteil beiträgt, sowie – je nach Kundenbedarf und Einsatzzweck – ein Hybridmodul mit integriertem Starter-Generator, das den Antrieb noch sparsamer macht.
Beim Start und bei Volllast wird das Benzin-Luft-Gemisch wie bei einem konventionellen Ottomotor per Zündkerze zur Explosion gebracht. Die kontrollierte Selbstzündung (homogene Verbrennung), auf die der DiesOtto innerhalb eines Arbeitstaktes automatisch umschaltet, erfolgt im Teillastbereich, also bei niedrigen und mittleren Drehzahlen. Dadurch entsteht ein sehr geringer Ausstoß an Stickoxiden durch die homogene Verbrennung bei reduzierten Reaktionstemperaturen. Die weitere Abgasreinigung übernimmt beim DiesOtto Antrieb ein serienüblicher Dreiwege-Katalysator. Um die einzelnen Teilsysteme zu einem Antriebskonzept zu vereinen, ist außerdem eine hocheffiziente Motorsteuerung und –regelung umgesetzt worden Der heutige Ausblick in die Zukunft des Verbrennungsmotors macht das große Potenzial deutlich und zeigt, dass das neue Antriebskonzept mittelfristig realisierbar ist. Einige der integrierten Teillösungen sind bereits bei Mercedes-Benz in Serie, wie beispielsweise die Benzin-Direkteinspritzung. Andere werden bis zur Umsetzung der Komplettlösung sukzessive in Serienmotoren einfließen.
Im Frühjahr 2008 soll der C 180 Kompressor durch den C 180 Turbo abgelöst werden. Die Basis bildet weiterhin der M271 mit 1,8 Liter Hubraum. Ob er schon mit Benzindirekteinspritzung ausgestattet sein wird, ist bisher nicht bekannt.
Um solche Verbrauchsvorteile bei dieser Leistung zu erzielen setzt Mercedes u.a. auf die Raumfeldzündung mit variablem
Verdichtungsverhältnis.
Meine Frage ist nun, wie die Mercedes Forscher die variable Verdichtung realisieren?
Aus meiner Sicht gibt es für eine solche variable Verdichtung nur 2 vernünftige Wege:
Miller bzw. Atkinson Ventilsteuerung wie sie Mazda und Toyota schon in ähnlicher Weise in Serie haben: Variable Ventilsteuerung
Wenn es tatsächlich so ist, dann ist die eigentliche Innovation nur in der Kombination dieser Prinzipien mit moderner Motorsteuerung und Direkteinspritzung mit Turboaufladung zu sehen?
Was ist Eure Meinung dazu?
Gruß
Mece
Beste Antwort im Thema
Wie gesagt, für das Leben nach Euro 5 muss man sich auch für (Direkteinspritzungs-)Ottomotoren noch was einfallen lassen.
Ohne die Diskussion hier nochmal führen zu wollen, da gibt's genug andere Threads, halte ich von Wasserstoff als Energieträger überhaupt nichts! Kerngründe:
* Verwertbarer freier Wasserstoff existiert nicht auf der Erde. Der muss gewonnen werden in Verfahren, wo jede Stufe mit Energieverlusten behaftet ist. Die Energie dafür muss "irgendwo" herkommen, in Mitteleuropa stehen dafür aber schwerpunktmäßig nur fossile Enerqiequellen zur Verfügung. Alternative Energiequellen geben dafür heutzutage nicht genug her und werden es auch nie. Es ist einfach berechenbar, dass man weder soviel Windkraftwerke aufstellen kann, noch dass die verwertbare Sonnenenergie - die Fläche für die Solargalvanik muss ja irgendwo herkommen - jemals dafür ausreichen werden.
Solange wir über Kernfusionstechnologie verfügen - und dafür müssen Politiker und Industrie ihren Arsch in Bewegung setzen und da mal ernsthafte Geldmittel reinpumpen - haben wir keine sichere Energiequelle die den Luxus so eines extrem verlustbehafteten Energieträgers erlauben würde.
* Wasserstoff an sich ist als Medium ekelig zu handhaben. Einzig tiefkalte Flüssigspeicherung erlaubt interessante Energiedichten, ist aber unbrauchbar für Fahrzeuge wo der Tank nicht interhalb sehr kurzer Zeitintervalle genutzt wird, leergefahren wird. Ansonsten blasen die unvermeidbaren Verdampfungsverluste den Wasserstoff innerhalb weniger Tage einfach in die Umwelt.
* Wenn ich sehr dass z.B. in diesem Wasserstoff-BWM "der Sportlichkeit halber" der Wasserstoff dann einfach in einem Verbrennungsmotor wieder mit massiven Wirkungsgradverlusten einfach verfeuert wird fällt mir nichts mehr ein. Ein wesentlich effizientere Brennstoffzelle passt nicht zum Image. :rolleyes: Noch so eine Alibi-Technologie-Studie.
Diese Wasserstoff-Hype ist eine massive Fehlentscheidung, ändert nichts an der Energieproblematik. Wenn letztere gelöst ist und man unbedingt Verbrennungsmotoren nutzen will (was sehr fragwürdig wäre) kann man mit dem Energieüberschuss genauso gut Treibstoffe dafür synthetisieren, die den Treibstoffen aus fossilen Quellen entsprechen und hält sich den ganzen technologischen Ballast der H2-Technik im Fahrzeug und die Infrastruktur vom Hals. Kernproblem ist aber preisgünstige und sichere Energie im großen Umfang.
Gruss
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27 Antworten
Hi,
dazu gab es schon mal ein anders Thema.
Eine variable Verdichtung hat nix mit der Ventilsteuerung zu tun. Wobei auch der Diesotto ne variable Ventilsteuerung bekommen soll!
Um die Verdichtung zu verändern muß die größe des Brennraums verändert werden. Nur so kann das Benzin-Luft Gemisch so stark komprimiert werden um sich selbst zu entzünden.Natürlich nicht immer sondern nur in bestimmten Betriebszuständen.
Wie genau das technisch zu bewerkstelligen ist weiß ich jedoch nicht,es gibt wohl nur 2. Möglichkeiten:
Entweder die Kurbelwelle ist beweglich oder der Kolben/Pleul läßt sich irgentwie verstellen.
Evtl. könnte man noch den Zylinderkopf beweglich machen,aber das stelle ich mir noch komplizierter vor als die beiden anderen Möglichkeiten ;)
Gruß Tobias
Für mich ist unabhängig von dem technischen Komplexitisimus der da gebaut wird eher die Frage, wie die kühne Aussage zustande kommt, dass man damit einen S-Klasse-Mercedes mit 6l/100km bewegen können soll.
Entweder müssen wir "bewegen" neu definieren, oder die haben einen Trick gefunden ein paar Grundkonstanten des Universums zu umgehen, die Thermodynamik auszutricksen.
Sorry, für mich ist das ein unseriöuser "schaut mal wir tun was für die Ökologie, und das sogar mit High-Tech"-Auftritt.
Gruss
Zitat:
Original geschrieben von Turbotobi28
Hi,
dazu gab es schon mal ein anders Thema.
Eine variable Verdichtung hat nix mit der Ventilsteuerung zu tun. Wobei auch der Diesotto ne variable Ventilsteuerung bekommen soll!
Um die Verdichtung zu verändern muß die größe des Brennraums verändert werden. Nur so kann das Benzin-Luft Gemisch so stark komprimiert werden um sich selbst zu entzünden.Natürlich nicht immer sondern nur in bestimmten Betriebszuständen.
Wie genau das technisch zu bewerkstelligen ist weiß ich jedoch nicht,es gibt wohl nur 2. Möglichkeiten:
Entweder die Kurbelwelle ist beweglich oder der Kolben/Pleul läßt sich irgentwie verstellen.
Evtl. könnte man noch den Zylinderkopf beweglich machen,aber das stelle ich mir noch komplizierter vor als die beiden anderen Möglichkeiten ;)
Gruß Tobias
Hallo Tobias,
wenn du dir die Links genau anschaust, wird ersichtlich, dass es egal ist ob man die Brennraumgröße verändert, oder deren Füllung über die Ventilsteuerung verändert. Die Kompression kann man mit beiden Verfahren verändern, dies kannst Du am einfachsten mit einer Luftpumpe ausprobieren.
-Hohe Verdichtung: Luftpumpenventil mit dem Finger zuhalten und pumpen
-Niedrige Verdichtung: Pumpenkolben 1/3 reindrücken, dann erst das Ventil mit dem Finger zuhalten und weiterdrücken
Im übrigen glaube ich nicht, dass Mercedes ein zusätzliches bewegliches Teil in den Motor einbaut, das hassen die Motorenentwickler wie der Teufel das Weihwasser.
Gruß
Mece
Hi,
@Mece
so wie du beschrieben änderst du die Luftmenge und mußt auch entsprechend die Menge an eingespritzten Kraftstoffs verändern. Es geht aber gerade darum die Kraftstoffmenge nicht zu erhöhen,eher im gegenteil :) Es soll ja schließlich erreicht werdendas sehr wenig Kraftstoff benötigt wird und dieser noch dazu vollständig verbrennt! Und das soll mit der Selbstzündung erreicht werden.
@ martins42
Die heutigen Motoren haben einen sehr schlechten Wirkungsgrad, mindestens 70% der Energie die im Kraftstoff steckt geht verloren. Da ist also noch ne Menge Potential drin. Ich glaube zwar auch nicht das sie es schaffen werden ne S-Klasse auf 6,8l zu bringen,vielleicht im Prüfzyklus,aber bestimmt net auf der Straße. Wie man seine Auto´s auf die Din Norm optimieren kann zeigt uns ja derzeit BMW mit tollen Verbrauchswerten die nur leider in der Praxis niemand erreicht ;)
In Zukunft werden aber auch die goßen Modelle wieder kleiner und leichter werden müssen,dann ist in Kombination aller Spritspartechnologien meiner Meinung sogar weniger als 6l Verbrauch möglich!
Aber ehrlich gesagt was ne S-Klasse braucht ist mir schnuppe solange es auch ein Modell für jedermann gibt das vielleicht nur 3-4 l braucht!
Gruß Tobias
Hallo Tobias,
der Wirkungsgrad jeder Wärmekraftmaschine ist nun mal über Carnot-Zyklus begrenzt. Klar gibt es Verbesserungspotentiale, aber die machen eben keine Größenordnung aus.
Unter der Analyse moderner Diesel kann man diese Grenzen gut abschätzen, die kann man auch mit Hightech-Spielereien nicht weiter dehnen.
Wie gesagt, das ich für mich ein Selbstdarstellungs-"Produkt".
Ciao
Zitat:
Original geschrieben von Turbotobi28
Hi,
@Mece
so wie du beschrieben änderst du die Luftmenge und mußt auch entsprechend die Menge an eingespritzten Kraftstoffs verändern. Es geht aber gerade darum die Kraftstoffmenge nicht zu erhöhen,eher im gegenteil :) Es soll ja schließlich erreicht werdendas sehr wenig Kraftstoff benötigt wird und dieser noch dazu vollständig verbrennt! Und das soll mit der Selbstzündung erreicht werden.
@ martins42
Die heutigen Motoren haben einen sehr schlechten Wirkungsgrad, mindestens 70% der Energie die im Kraftstoff steckt geht verloren. Da ist also noch ne Menge Potential drin. Ich glaube zwar auch nicht das sie es schaffen werden ne S-Klasse auf 6,8l zu bringen,vielleicht im Prüfzyklus,aber bestimmt net auf der Straße. Wie man seine Auto´s auf die Din Norm optimieren kann zeigt uns ja derzeit BMW mit tollen Verbrauchswerten die nur leider in der Praxis niemand erreicht ;)
In Zukunft werden aber auch die goßen Modelle wieder kleiner und leichter werden müssen,dann ist in Kombination aller Spritspartechnologien meiner Meinung sogar weniger als 6l Verbrauch möglich!
Aber ehrlich gesagt was ne S-Klasse braucht ist mir schnuppe solange es auch ein Modell für jedermann gibt das vielleicht nur 3-4 l braucht!
Gruß Tobias
Hallo Tobias
nicht nur ich ändere die Luftmenge, auch in deiner Version mit verändertem Hub würde sich die Luftmenge ändern.
Wie in den Links beschrieben wird durch den Miller Prozess der Wirkungsgrad und die Abgaswerte verbessert.
Da bei der Selbstzündung von Benzin eine viel homogenere Verbrennung erreicht wird, muß ich nicht zwangsläufig mehr
Kraftstoff einspritzen um die gleiche Leistung zu erreichen. Es ist beim Miller Prozess auch zu beachten, dass durch die schlechtere Zylinderfüllung ein Kompressor oder Turbolader das schlechter Dehmoment ausgeglichen werden muß.
Gruß
Mece
Hi,
ich bin kein Fachmann, aber alles was ich bisher lesen konnte deutet eindeutig auf ne variable Verdichtung über ne Veränderung des Hub´s. Wie auch die das bewerkstelligen!?
Solange das Ergebnis und die Lebensdauer stimmt kann es mir aber ja auch egal sein wie genau die technischen Spezifikationen sind ;)
Also ich finde 6,8l für ne S-Klasse absolut nicht unrealistisch,man kann sich im nachhinein natürlich dann immer darüber streiten ob jetzt der Din Normverbrauch,ein Mindestverbrauch oder ein realistischer Alltagsverbrauch gemeint war!?
Mein Sportcoupe (200K Motortyp M271) bin ich auf der Autobahn auch schon mit ca. 5,8l gefahren. Im Alltag zwischen 8 und 9l.
Natürlich ist ne S-Klasse nochmal ne ganze ecke größer und schwerer,aber in der kombination sparsamer Diesotte + Hybrid und längerer Getriebübersetzung sollte das durchaus in kurzer Zeit realisierbar sein.
Hab nochmal schnell nachgegooglt der Weltrekord liegt derzeit bei ca. fünftausend Kilometer mit einem Liter Sprit, da sollte also selbst für ne S-Klasse ne 3 vor dem Komma drin sein ;)
Gruß Tobias
Ich könnte mir vorstellen, dass sich ein variables Verdichtungsverhältnis über die dem Motor zugeführte Luftmenge realisieren läßt. Aber so funktioniert doch eine normale Aufladung. Dadurch ist doch das Verdichtungsverhältnis veränderlich.
Gibts schon Irgendwo Direkteinspritzer mit Turbo????
Viel schlimmer ist der Wärmehaushalt in den Griff zu bekommen.
Grüße
Hi,
als Verdichtungsverhältnis bezeichnet man, das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Raum nach der Verdichtung. Daran erkennt man es hat nix mit der Menge der zugeführten Luft zu tun sondern rein mit der Größe es Brennraums.
Und um diese größe zu ändern muß man nun mal den Hub verändern.
Gruß Tobias
Zitat:
Original geschrieben von Turbotobi28
Hi,
als Verdichtungsverhältnis bezeichnet man, das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Raum nach der Verdichtung. Daran erkennt man es hat nix mit der Menge der zugeführten Luft zu tun sondern rein mit der Größe es Brennraums.
Und um diese größe zu ändern muß man nun mal den Hub verändern.
Gruß Tobias
Genau! So ist auch mein Verständnis der Verdichtung.
Die angesaugte oder zwangszugeführte Luftmenge beschreibt lediglich den Füllungsgrad oder auch Liefergrad genannt.
Aber es gibt bereits ein System der variablen Verdichtung, afaik von SAAB.
Dort wird tatsächlich der ZK auf einer längsseite mittels Gelenk oder Scharnier befestigt und die gegenüberliegende Seite hebt je nach gewünschter verdichtung etwas ab. Wie das genau funktioniert weiß ich auch nicht, aber es bewegt sich was ;)
Habe das Teil leider noch nie zerlegt gesehen, könnte mir aber vorstellen dass die Brennraumandichtung nicht gerade einfach zu bewerkstelligen ist, naja muss ja nur 2 Jahre lang heben danach zahlt ja wie üblich der dumme Kunde.
Zitat:
Original geschrieben von mida
Zitat:
Original geschrieben von Turbotobi28
Hi,
als Verdichtungsverhältnis bezeichnet man, das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Raum nach der Verdichtung. Daran erkennt man es hat nix mit der Menge der zugeführten Luft zu tun sondern rein mit der Größe es Brennraums.
Und um diese größe zu ändern muß man nun mal den Hub verändern.
Gruß Tobias
Genau! So ist auch mein Verständnis der Verdichtung.
Die angesaugte oder zwangszugeführte Luftmenge beschreibt lediglich den Füllungsgrad oder auch Liefergrad genannt.
Aber es gibt bereits ein System der variablen Verdichtung, afaik von SAAB.
Dort wird tatsächlich der ZK auf einer längsseite mittels Gelenk oder Scharnier befestigt und die gegenüberliegende Seite hebt je nach gewünschter verdichtung etwas ab. Wie das genau funktioniert weiß ich auch nicht, aber es bewegt sich was ;)
Habe das Teil leider noch nie zerlegt gesehen, könnte mir aber vorstellen dass die Brennraumandichtung nicht gerade einfach zu bewerkstelligen ist, naja muss ja nur 2 Jahre lang heben danach zahlt ja wie üblich der dumme Kunde.
http://www.hako-didactic.de/deutsch/produkte/prod01/457.html
Zitat:
Original geschrieben von mida
Zitat:
Original geschrieben von Turbotobi28
Hi,
als Verdichtungsverhältnis bezeichnet man, das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Raum nach der Verdichtung. Daran erkennt man es hat nix mit der Menge der zugeführten Luft zu tun sondern rein mit der Größe es Brennraums.
Und um diese größe zu ändern muß man nun mal den Hub verändern.
Gruß Tobias
Genau! So ist auch mein Verständnis der Verdichtung.
Die angesaugte oder zwangszugeführte Luftmenge beschreibt lediglich den Füllungsgrad oder auch Liefergrad genannt.
Aber es gibt bereits ein System der variablen Verdichtung, afaik von SAAB.
Dort wird tatsächlich der ZK auf einer längsseite mittels Gelenk oder Scharnier befestigt und die gegenüberliegende Seite hebt je nach gewünschter verdichtung etwas ab. Wie das genau funktioniert weiß ich auch nicht, aber es bewegt sich was ;)
Habe das Teil leider noch nie zerlegt gesehen, könnte mir aber vorstellen dass die Brennraumandichtung nicht gerade einfach zu bewerkstelligen ist, naja muss ja nur 2 Jahre lang heben danach zahlt ja wie üblich der dumme Kunde.
http://www.hako-didactic.de/deutsch/produkte/prod01/457.html
http://motorlexikon.de/?I=2799&R=K
http://www.fsb.hr/.../...anizam_s_varijabilnim_stupnjem_kompresije.pdf
http://www.kfz-tech.de/VarVerdichtungZ.htm
hoffe das hilft!
Hallo,
die Überlegungen sind ja alle schön und gut.
Aber der DiesOtto wird keinen besseren Wirkungsgrad als ein moderner Diesel erreichen, da ist einfach die Thermodynamik davor. Falls ich was übersehen habe das das ermöglicht, belehrt mich bitte. Bin gespannt, wie der Carnot-Zyklus neuerfunden wird.
Falls die 6l/100km nicht eh reines Marketing-Blabla sind, dann sind die dem Hybridsystem geschuldet, liessen sich mit einem Dieselaggregat in der Kombination genauso gut erreichen.
Ich seh den Sinn des technischen Aufwands nicht.
Gruss
Hi,
der Grund für den Aufwand sind die besseren Abgaswerte des Benziners. Um die Zukünftigen Abgasnormen mit einem Diesel einhalten zu können sind immer aufwendigere Abgasnachbehandlungen nötig.
Außerdem im Selbstzünderbetrieb es Diesotto könnte der Motor durchaus ähnliche Wirkungsgrade erreichen wie der Diesel.
Ich denke 6 Liter Normverbrauch sind in wenigen Jahren durchaus zu erreichen. Praxisverbräuche sind was anderes;)
Und die Wirkungsgrade von Verbrennungsmotoren sind noch immer nicht wirklich gut da ist noch ne Menge Luft nach unten.
Der Weltrekord liegt bei mehr als 3000km (dreitausend) mit einem Liter Benzin. Ich denke da dürfte selbst bei nem richtigen Auto noch sehr große einsparungen möglich.
Gruß Tobias