Keine wirkliche Innovation wird bei Verbrennungsmotoren angewandt
Da hat man zig hoch moderne Assistenzsysteme, Head-Up Displays, Scheinwerfer aus LED-Clustern, intelligente Fahrwerke und sogar optische Verbindungen werden genutzt, mit dem die Elektronik kommuniziert.
Bei den Verbrennungsmotoren gibt`s alte Ware. Man baut sie immer noch, wie vor 30 Jahren.
Dabei gibt es ein paar neue Wege, welche die Motoren sparsamer, zuverlässiger, leistungsfähiger und zugleich emissionsärmer machen.
Laserzündung
Will man nicht, oder kann man es nicht?
Beste Antwort im Thema
In der aktuellen Ausgabe der MTZ (04/2016) ist ein interessantes Interview mit zwei anerkannten Experten der Motorenentwicklung, nämlich
Prof. Dr.-Ing. Stefan Pischinger, Direktor des Instituts für Thermodynamik der RWTH Aachen University und Leiter des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen sowie Geschäftsführer der FEV GmbH, Aachen
und
Prof. Dr.-Ing. Michael Bargende, Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart, zunächst als Inhaber des Lehrstuhls für Verbrennungsmotoren, seit 2011 Inhaber des Lehrstuhls für Fahrzeugantriebe.
Zu zukünftigen Zündsystemen sagen sie:
Frage: Ein auf hohe Lambdawerte abgemagertes Gemisch beim Ottomotor zuverlässig zu zünden, ist die Crux. Rechnen Sie mit einem Durchbruch alternativer Zündverfahren?
BARGENDE: Wenn wir einerseits von 200 kW/l sprechen, sind wir bei sehr hohen Aufladegraden und sehr hohem Zündspannungsbedarf. Der wird so hoch sein, dass wir Schwierigkeiten haben werden, überhaupt noch einen Zündungsrückzug im Klopffall zu realisieren. Die Volllastzündung wird immer anspruchsvoller, durch Aufladung und eventuell auch neue Kraftstoffe. Andererseits haben wir in den homogenen oder geschichteten Teillastverfahren einen „Raumzündungsbedarf“. Beides hat seine besonderen Ansprüche. Unter dem 200-kW-pro-l-Prinzip sehe ich alle diskutierten Alternativen vor einer ganz großen Herausforderung. Egal, welche es jetzt ist. Weder Corona- noch Laserzündung halte ich in diesen Volllastbereichen für geeignet. Ganz abgesehen davon hat eine Laserzündung einen enormen Energiebedarf. Und die Coronazündung ist sehr stark von der Brennraumform abhängig. Ihr bereiten variable Ventilsteuersysteme sogar schon Schwierigkeiten.
PISCHINGER: Dann schlägt der Funken sonst wohin, nur nicht dorthin, wo er hin soll.
BARGENDE: Ganz genau – gerade unter diesem Aspekt, wenn überhaupt, sehe ich nur die Plasmazündung als mögliche Alternative zur Funkenzündung.
PISCHINGER: Zudem hat man in der Teillast und im Magerbetrieb bereits festgestellt, dass viele dieser innovativen Zündsysteme unter hoch turbulenten Randbedingungen oft gar nicht den erhofften Vorteil bringen. Bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten und Turbulenzen wird die auf ein großes Gemischvolumen verteilte Energie alternativer Zündsysteme dissipiert – die Flamme wird förmlich ausgepustet. Ausgerechnet Magermotoren benötigen aber hohe Turbulenz für höhere Brenngeschwindigkeiten in der späteren Verbrennungsphase. Dieses Phänomen beobachtet man sowohl bei der Plasma- als auch bei Coronazündsystemen.
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Zitat:
@slv rider schrieb am 24. März 2016 um 09:16:32 Uhr:
nennt sich power to gas? und wird schon gemacht?
Power to gas ist eine energetische Katastrophe. Aus 1kWh Strom werden 0.8 kWh Wasserstoff, was zusammen mit CO2 und nochmal 40% Verlusten Methan ergibt. Somit kommt die Hälfte der Energie im Methan an. Wenn man das zurückverstromt landet man bei 30% Wirkungsgrad bezogen auf die eingesetzte Stromenergie. Erdgas kostet den Endverbraucher etwa 4.5 Cent/kWh. Windstrom wird mit 8 Cent/kWh vergütet, Solarstrom liegt über 30 Cent/kWh mittlerer Vergütung. Mit Power2Gas und 50% Wirkungsgrad kostet dich jede kWh Strom2Gas somit aus Wind erzeugt etwa 16 Cent, aus Solar über 60 Cent. Auch ein sparsames Hybrid-Auto wie der Prius mit seinen 5l/100km Super läge bei 44 kWh je 100km als Gasbedarf.
Da sind selbst die ganz billigen adiabatischen Druckluftspeicher als CAES ohne Kompressorwärme-Speicherung deutlich besser. Erst wenn wir nicht mehr von denen brauchen, dann kann man langsam über Power2Gas nachdenken. Und mit ganz spitzem Bleistift rechnen, ob nicht was anderes als Methan in Summe sinniger ist. Methanol zum Beispiel.
Zitat:
@Friesel schrieb am 24. März 2016 um 09:26:22 Uhr:
Ungefähr das ist es ja, was VW mit den kleinen Motoren versucht. Leider macht er da die Rechnung ohne den Menschen, denn dank Turbo haben diese Motoren unheimlich viel durstige Leistung. Würde man die wirklich nur nutzen zum kurzen Beschleunigen, ich denke er wäre sparsamer zu fahren. Das gleiche macht ja, nur besser, genau der Hybrid. Einen Motor den ich lange in guten Verbrauchsbereichen halten kann, den ich sogar Drehmomentschwach, dafür auch Verbrauchsarm (Attkinson) konstruieren kann, und die Leistung kommt dann aus den E-Motoren. Die Hybride zeigen leider immernoch, wie es sparsam, einfach und vor allem haltbar funktioniert. (Ich kenne mehr DSGs und Turbos die kaputt gehen, als Hybride)
Na ja, die Gemeinschaft der Autofahrer ist ja keine homogene Masse. Deswegen sagte ich ja, bei passendem Fahrprofil. Klar, für den Heizer ist das nix. Und Hybrid, klar geht das Prinzip in die gleiche Richtung, aber ich denke das ein Hybrid in Summe doch aufwendiger und teurer ist. Bei dem von mir beschriebenen Downsizer Idealprofil (fließende fahrweise, mittlere Geschwindigkeiten und wenig Stadt, kurze Überholmanöver. Als Landei würde ich sagen häufiges Profil im ländlichen Bereich) wird der Hybrid im Verbrauch kaum besser sein aber einen höheren Invest bedeuten.
Und zum Thema Haltbarkeit, ich weiß nicht, ob VW hier der Maßstab sein kann. Der 1.4T von Opel, seines Zeichens auch noch MPFI, ist mir als äußerst robustes und haltbares Triebwerk bekannt. Ihm fehlt untenrum zwar die Spritzigkeit, dafür ist der Verbrauch ebenfalls akzeptabel, zumindest mal im Insignia hat er das VW Pendant im Passat deklassiert.
Zitat:
@GaryK schrieb am 24. März 2016 um 12:04:31 Uhr:
Zitat:
@slv rider schrieb am 24. März 2016 um 09:16:32 Uhr:
nennt sich power to gas? und wird schon gemacht?Power to gas ist eine energetische Katastrophe. Aus 1kWh Strom werden 0.8 kWh Wasserstoff, was zusammen mit CO2 und nochmal 40% Verlusten Methan ergibt. Somit kommt die Hälfte der Energie im Methan an. Wenn man das zurückverstromt landet man bei 30% Wirkungsgrad bezogen auf die eingesetzte Stromenergie.
Man muss das in Geld umrechnen, Wirkungsgrad alleine ist da nicht Zielfuehrend.
Pete
gab´s da nicht pilotprojekte wo wasserstoff direkt dann in das erdgasnetz gepumpt wurde (ein gewisser anteil a H ist technisch akzeptabel).
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Hi,
kann man machen,nach der Methanisierung auch komplett ins Netzt speisen und normal verbrennen.
Langfristig (2050) will man aber ja auch bei Heizungen weg vom Gas.
Moin
slv rider
Jop, und ist positiv abgeschlossen worden. War bei uns hier oben, zumindest eines. H2 bis zu 10%, aber wesentlich mehr ist auch Machbar. Spart man sich das Verdichten.
LtL
Du beschreibst genau meine Strecke, die ich jeden Tag fahre. Kaum besser ist hier ungefähr 2-3 Liter weniger als alle anderen Arbeitskollegen mit ähnlichem Profil. :-)
Zitat:
wird der Hybrid im Verbrauch kaum besser sein aber einen höheren Invest bedeuten.
Das erste Wort ist hier immer das beste. Wird. Komisch das diese Worte immer fallen, wenn es um Hybride geht. Wir wissen zwar nichts über ihn, aber er wird sicher nicht sparsamer sein. Ich kann dich beruhigen, er ist sparsamer, auch auf der AB kann man ihn sparsamer bewegen. Prinzipbedingt.
Moin
BJörn
Moin,
jetzt 13.Seiten zu dem Thema. Das nenne ich "Innovation"!!!🙂
Moin
Nein, das nennt man Forum.
Moin
Björn
Zitat:
@Reachstacker schrieb am 24. März 2016 um 12:38:15 Uhr:
Man muss das in Geld umrechnen, Wirkungsgrad alleine ist da nicht Zielfuehrend.
Guter Hinweis, habs mal ergänzt. Bei 8 Cent/kWh EEG Vergütung für Windgas bzw. 32 Cent/kWh für Solargas und 50% Wirkungsgrad der Strom2Gas-Erzeugung liegt der Liter Super mit seinen 8.9 KWh Brennwert somit bei 0,08/0,5*8,9 und damit bei 1,42€ (Netto, ohne jede Steuer), aus Solar flockige 5,69€. Das lohnt sich erst, wenn Ökostrom sehr oft im Jahr für weniger als 4 Cent/KWh zu haben ist. Erdgas liegt für Endverbraucher in DE bei 4,4 Cent/kWh, was also 40 Cent je Liter Superequivalent ist. Durch die fixe Solarstromförderung über 20 Jahre kannst du so einen Kurs die nächsten 15 Jahre komplett vergessen.
Und angesichts 50% Verlust bei der Speicherung und Umwandlung ist auch ein Akku auf einmal keine so dumme Idee. Ok, nicht für die 500km Wochenend-Langstreckenfahrt zur Schwiegermutter ...
Für den Heimbereich werden übrigens Stromspeicher kommen - egal ob Akku oder Redox Flow Cell. Bei 10-15 Cent/kWh Solarstrom und 30 Cent/kWh Endverbraucherpreis rechnet sich das mittlerweile. Sogar ganz ohne staatliche Förderung. Vorteil ist, dass die Speicherdichte im Gegensatz zum PKW vollkommen egal ist. Gewicht/Volumen juckt keinen, ausschließlich die "Euro Invest je kWh" zählen.
Zitat:
@allesgeht schrieb am 24. März 2016 um 13:29:57 Uhr:
Moin,jetzt 13.Seiten zu dem Thema. Das nenne ich "Innovation"!!!🙂
Und das meiste davon ist OT. :-/
Innovations-Verschleppung, das ist das Thema. Bzw. Konzepte die in der Schublade liegen und nicht angewandt werden, aus welchen Gründen auch immer!
Wir waren schon bei "rechnet sich nicht" was z.B. "Freevalve" oder "variable geometrische Verdichtung" angeht. Viel mehr als 40% wie aktuell sowohl beim Diesel als auch beim Otto erreicht geht nunmal in dieser Größe nicht.
carnot bestimmt die grenze. im labor und erst recht auf der straße.
@GaryK
Und das weißt du aus der Praxis woher? Der Wirkungsgrad lässt sich weiter steigen. Zumal es auch andere Kraftstoffe gibt, CNG z.B.
Es wird hier doch keiner behaupten, dass wir alle in Zukunft elektrisch fahren. Also muss man auch den Verbrennungsmotor richtig stark verbessern.
Zitat:
@Friesel schrieb am 24. März 2016 um 13:19:37 Uhr:
LtL
Du beschreibst genau meine Strecke, die ich jeden Tag fahre. Kaum besser ist hier ungefähr 2-3 Liter weniger als alle anderen Arbeitskollegen mit ähnlichem Profil. :-)Das erste Wort ist hier immer das beste. Wird. Komisch das diese Worte immer fallen, wenn es um Hybride geht. Wir wissen zwar nichts über ihn, aber er wird sicher nicht sparsamer sein. Ich kann dich beruhigen, er ist sparsamer, auch auf der AB kann man ihn sparsamer bewegen. Prinzipbedingt.
Bitte kläre mich auf wieso das Prizipbedingt so sein muß, gerade im Hinblick, das die Zahl 2-3l auf einen Vorteil von 30-40% Minimum hinweist. Der Hybrid wird primär nach wie vor von einem Verbrenner angetrieben. Natürlich kann man hier einige Prozent holen, aber auch mit Atkinson macht man aus 280g Feld kein 220g/kWh Feld. Da wir von einem fließenden Fahrweise gesprochen haben, ist Rekupation nur marginal möglich. Dafür mußt du einen E-Motor + Batteriepaket hinzukaufen. Um es mal ein wenig auf die Spitze zu treiben, als damals der Astra Eco 4 auf den Markt kam, gab es einen Verbrauchschallenge. Der beste lag bei knapp unter 2l/100km aber unter 3l war wohl ganz gut machbar und das im Prinzip mit einem Wald und Wiesen Diesel. Möchtest du behaupten, das ein Hybrid dies nenneswert unterbieten kann (natürlich energieäquivalent umgerechnet)?
Nun denn, ich weiß zwar nicht welchen Hybrid du dein eigen nennst, aber es gibt mehrere Erklärungen für deine Beobachtung, die nix mit dem Hybrid direkt zu tun haben müssen z.B.
- die Fahrweise deiner Kollegen und dir muß nicht identisch sein, deswegen ist hier die erste Unsicherheit. Da müsste man mal Fahreuge tauschen und versuchen möglich so wie immer zu fahren
- beim Verbrauch ist das Antriebskonzept nur ein Teil des ganzen. Wenn ich z.B. den Prius nehme weiß dieser eine exzellenten cw Wert auf. Auch hier kann eine Erklärung liegen gerade auf der AB. Es wäre also, zunächst eigentlich notwendig herauszufinden, was die verschiedenen Motorkonzepte im gleichen Fahrzeug verbrauchen.
- Der Motor nach Atkinson muß nicht zwangsläufig an einen Hybrid gekoppelt sein, es ist zwar Vorteilhaft, da er die Drehmomentschwäche diese Konzeptes kaschiert, jedoch müßte streng genommen eine Trennung vorgenommen werden, will sagen Hybrid ist nicht gleich Atkinson
Nicht das wir uns falsch verstehen, der Hybrid ist eine tolle Sache und Toyota hat hier gute Arbeit geleistet und bei der Fahrweise der meisten Leute ist er wirklich hilfreich, jedoch können die auch nicht zaubern und die Gesetzte der Physik überlisten. Deswegen ist der Vorteil stark Fahrprofil abhängig und in Profilen, in denen der Hybrid selten zum Einsatz kommt, kann auch der Vorteil nicht so groß sein😉
Zitat:
@LtLTSmash schrieb am 24. März 2016 um 14:17:44 Uhr:
Bitte kläre mich auf wieso das Prizipbedingt so sein muß, gerade im Hinblick, das die Zahl 2-3l auf einen Vorteil von 30-40% Minimum hinweist. Der Hybrid wird primär nach wie vor von einem Verbrenner angetrieben. Natürlich kann man hier einige Prozent holen, aber auch mit Atkinson macht man aus 280g Feld kein 220g/kWh Feld. Da wir von einem fließenden Fahrweise gesprochen haben, ist Rekupation nur marginal möglich.
Scheint möglich zu sein. Siehe Anhang.