- Startseite
- Forum
- Wissen
- Fahrzeugtechnik
- Motoren & Antriebe
- Keine wirkliche Innovation wird bei Verbrennungsmotoren angewandt
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.
Ähnliche Themen
556 Antworten
Zitat:
@Cupkake schrieb am 24. März 2016 um 23:14:29 Uhr:
1. Methan ist besonders geeignet für Magerbetrieb
> Darum Laserzündung (um das Gemisch zuverlässig zu zünden)
Hat den Vorteil, das die Stickoxidbildung auch zurückgeht.
Nochmal: Wo ist der Vorteil am Magerbetrieb? Geringe Verbrauchsvorteile in Teillast bei definitiven Kosten für LNT Kats. Und bei CNG ist der Vorteil einer Direkteinspritzung SEHR übersichtlich. Gas diffundiert nunmal wie die Sau, was die Zeit für ne saubere Gemischbildung dramatisch senkt. Klassische Direkteinspritzer brauchen die 200 bar nur um gewaltig Oberfläche in kurzer Zeit zu schaffen, damit die Kraftstoff-Verdampfung halbwegs stattfinden kann. Bei LPG/CNG sinnlos. Vor allem wenn es sich um Turbos handelt, die Ventilüberschneidung ist bei denen ausreichend dicht an "irrelevant". Womit Spülverluste entfallen. Im Atkinson/Miller Cycle eines wirkungsgradoptimierten Motors ist die Überschneidung eh bei Null.
Zudem: Methan brennt etwa nahe Lambda=1 am schnellsten ab. Lastanfettung wäre somit nicht nur überflüssig, sondern dämlich.
Und was das Thema Methan angeht: Ich weiss dass es 25x aktiver ist als CO2. Nur bleibts (a) nicht auf Dauer als Methan in der Atmosphäre und (b) wirds kaum emittiert. Oder bläst du jeden Abend deinen Tank leer weil sich das Zeug über Nacht nicht hält? Und nebenbei, Hochdrucktanks kosten eine erwähnenswerte Volumenarbeit. Die Kompressionsenergie ist verloren.
Der Hybrid ist wg. des techn. Zusatzaufwandes nur eine Zwischenlösung für techn. nicht versierte Freaks. Eine sinnvolle Zwischenlösung bis zur staatl. Förderung und Vervielfachung des Ladestat.-Netzes kann nur die Pflege und Erhaltung seines bisherigen Fahrzeugs sein.Mehr an Ressorcen und Energie kann kein Neufahrzeug einsparen.
Die künftige Lösung zeigt Tesla mit dem Modell S, Allradantrieb ohne Getriebe .In 3,2sek auf 100, kostenlos laden auf Lebenszeit(an Tesla Säulen), 8Jahre Garantie ohne Laufleistungsbegrenzung. Bei den in den Threads genannten moderaten Fahrmodis wäre eine Laufleistung/Akkuladung von mind. 500km möglich.
Leider verhindert die dt. Autolobby den E-Antrieb.
Zitat:
In 3,2sek auf 100,
Und wozu braucht man das?
Schafft doch nur noch mehr kritische Situationen, wenn Otto Normalverbraucher das permanent "auskostet".
Wie ich es schon geschrieben habe.
Bei E-Autos wird mir aktuell mit den "Vorzügen" der Unvernuft Werbung/Marketing betrieben.
Doppelpost kann weg.
Naja solange Tesla solche Preise hat sehe ich da keine Zukunft im Massenmarkt. Für das Geld kann ich lange tanken gehen mit 3000€ schlurre.
Mal sehen wie es mit dem model3 aussieht. Aber über umgelegt Eier brauchen wir noch diskutieren.
Zitat:
@Rainer_EHST schrieb am 25. März 2016 um 12:18:06 Uhr:
Zitat:
In 3,2sek auf 100,
Und wozu braucht man das?
Schafft doch nur noch mehr kritische Situationen, wenn Otto Normalverbraucher das permanent "auskostet".
Wie ich es schon geschrieben habe.
Bei E-Autos wird mir aktuell mit den "Vorzügen" der Unvernuft Werbung/Marketing betrieben.
"Brauchen" ist nicht die Frage. Die Nachfrage der Verbraucher erzeugt doch die zunehmenden Leistungen.
Aus regenerierbaren Energieträgern , oder Sonne und/oder Wind mit hohen Wirkungsgraden ohne CO2 Emission und somit weitgehend ohne Klimarelevanz erzeugte Energie sollte das Ziel mobilen Lebens sein.
Und was Dein Hinweis zur Werbung betrifft, so werden doch ständig neue stärkere, schwerere, größere Verbrenner erfolgreich vermarktet. Die Autolobby schert sich nicht um Klima oder Akku-Innovation. Da wird gelogen und betrogen ohne das der Konsumtrottel aufmuckt.
@GaryK
Was du über Direkteinblasung schreibst stimmt nicht.
Was Magerbetrieb bringt? Kraftstoffeinsparung? :rolleyes: CNG ist nicht so problematisch bei Stickoxiden. Zumal es dafür auch wieder eine Lösung gibt. Optische Zündverfahren z.B.
CNG ist Diesel und Benzin weit überlegen.
Der Heise Artikel ist ziemlicher Müll. Wenn du z.B. LPG flüssig einblasen würdest, so wäre die aufzuwendende Verdampfungswärme für gerade mal 15K Temperaturabsenkung gut. Der Unterschied zwischen Sommer und Winter bei der Ansaugtemperatur ist höher. Die Verdichtung bringt natürlich was. Allerdings lässt die Verdichtung wieder Stickoxide steigen, da höherer Wirkungsgrad eine höhere Spitzentemperatur erfordert. Und diese ist nunmal adiabate Kompressionswärme plus Flammtemperaturzuschlag. Willst du die Spitze vermeiden, musst du gasballast fahren, was dich magerer werden lässt. Und das wiederum bedeutet einen SCR/LNT Kat am Ende, der ganz gut kostet. Den musst du erst mal durch Minderverbrauch einsparen.
Bei Stickoxiden ist die homogene Durchmischung einer der wesentlichen Vorteile gasförmiger Brennstoffe. Und da ists bei üblichen Drehzahlen vollkommen egal wie dieser in den Brennraum kommt.
Ja, die Ingenieure von Bosch etc. haben keine Ahnung, du aber den vollen Durchblick. :rolleyes:
Das Diagramm kommt von Bosch direkt. Direkteinblasung mit Vorteilen, jedoch ohne das Problem von Feinstaub, wie bei Benzin.Direkteinspritzung.
Zur Reichweite von CNG-Autos gibt es auch Lösungen.
Nur eine von mehreren.
Stickoxiden > Laser/Corona-Zündung. Problem gelöst.
Zitat:
Schadstoffsenkung und Effizienzsteigerung durch Laserzündung
Im Mittelpunkt des Projekts steht ein spezieller Typ von Laserzündkerzen, die aufgrund ihrer Funktionsweise als „passiv gütegeschaltet“ bezeichnet werden. Sie sind sehr robust, können daher den Vibrationen und hohen Temperaturen eines Motors standhalten und sind zudem vergleichsweise kostengünstig. Diese Zündkerzen sind in der Lage, Licht-Impulse auszusenden, die in winzigen Abständen – zwischen 60 und 250 Mikrosekunden – aufeinander folgen. Wird eine solche Impulskette auf einen bestimmten Punkt im Brennraum fokussiert, entsteht ein leuchtendes Plasma, das eine Temperatur von nahezu 100.000 Grad Celsius hat. Innerhalb einiger hundert Nanosekunden kühlt sich das Plasma ab und sendet eine Druckwelle aus. Diese setzt sich mit Überschallgeschwindigkeit im Brennraum fort und führt schließlich zur Zündung des Gasgemisches, das den Plasmakern umgibt.
Unter geeigneten technischen Randbedingungen ist es nach diesem Prinzip möglich, Moto-ren mit einem höheren Anteil an Luft im Brennraum zu betreiben. Mit solchen Motoren lässt sich die Effizienz – also das Verhältnis von erzeugter Energie zum Brennstoffverbrauch – steigern oder der Anteil giftiger Stickoxide im Abgas deutlich reduzieren. „Dr. Sreenath Gupta vom Argonne National Laboratory in den USA hat kürzlich nachgewiesen, dass Laserzündung die Chance bietet, stickstoffhaltige Abgase um bis zu 70 Prozent zu senken“, erklärt Sebastian Lorenz.
Kein Gasmotor hat ein Feinstaub-Problem, es sei denn der verbrennt nennenswert Öl. Und ja, ich kenne mich auch beruflich ganz gut mit dem Thema "Stickxoide" aus. In dem Artikel wird nicht zwischen den Vorteilen gasförmiger Brennstoffe (egal wie) und einer Direkteinspritzung dieser differenziert. Bei Gasturbinen liegt der NOx Nachteil flüssiger Brennstoffe locker bei Faktor 8-10 aufwärts und das bei ähnlichen Wirkungsgraden, somit vergleichbarem Temperaturprofil. Auch ne Wassereinspritzung hilft deutlich, aber schließt bei weitem nicht die Lücke. Typischer Presse-Artikel. Mit viel Dusel hat der Redakteur die Hälfte verstanden.
Und beim Thema Plasmazündung: bis zu 70% klingt toll. Ändert aber nichts daran, dass trotzdem ein Kat hermuss. Lambda=1 billig, Lambda > 1 massiv teurer. Einen ähnlichen Effekt wie ne Plasmazündung (Start der Flammausbreitung gleich mitten im Brennraum statt von oben nach unten bedeutet effektiv doppelt so schneller Abbrand) haben Motoren mit verringerter Kolbengeschwindigkeit. Weit billiger als das Lasergeraffel. Was erst bei Rennmotoren interessant wird. Kosten egal, aber die freuen sich über geringere Abgastemperaturen und verringerten Spritverbrauch nebst Leistungssteigerung.
Der Wirkungsgrad der Gasverbrennung ist bei geringerm Energiegehalt (gegenüber Benzin) besser. Weil der Ursprung auch fossil ist und CO2 erzeugt, kann es nur eine Zwischenlösung sein. Weil man das weiss, ist Gas als Energieträger für den Verbrennungsmotor auch nur eine Nische.
In Schweden und den NL gehört der E-Antrieb zum Straßenbild, dank Förderung und Privilegien.
Das mit der Vermeidung von zu viel NOx bezog sich auf die Zündverfahren, nicht auf die Kraftoffzuführung! Habe ich doch geschrieben. Bei Direkteinblasung geht es nur um Effizienz und mehr Drehoment.
Der Diesel braucht eine aufwendige Abgasnachbehandlung. Die Kosten hier für sind imens und liegen bei der Mittelklasse schon über 2.000€.
Warum darf das bei Gasmotoren nichts kosten (optische Zündverfahren)? Die das Problem wirklich beseitigen, ohne AdBlue nachfüllen zu müssen.
Zitat:
@ortler schrieb am 25. März 2016 um 11:58:56 Uhr:
Die künftige Lösung zeigt Tesla mit dem Modell S, Allradantrieb ohne Getriebe .In 3,2sek auf 100, kostenlos laden auf Lebenszeit(an Tesla Säulen), 8Jahre Garantie ohne Laufleistungsbegrenzung. Bei den in den Threads genannten moderaten Fahrmodis wäre eine Laufleistung/Akkuladung von mind. 500km möglich.
Schafft Er exakt einmal und dann verlängern sich die Zeiten drastisch.
Das Problem ist doch unter Anderem das die Reichweitenangaben ungefähr so realistisch sind wie der Normverbrauch, jede Abweichung führt zu drastischen Veränderungen, meistens Negative.
Weitere Probleme sind das das europäische Stromnetz gar nicht für eine größere Zahl von Elektroautos geeignet ist, schon gar nicht für Schnellladungen. Ebenfalls ist das Problem der Entsorgung der alten Batterien bisher nur kein Problem weil nur Wenige. Wenn Das mal im großen Stil anfallen würde stellt sich die Frage wo diese Anlagen stehen werden, aus Kostengründen vermutlich dort wo geringe Umweltauflagen gelten und Die auch noch unbürokratisch umgangen werden können.
Wenn die Elektromobilität noch weiter zunimmt wird man noch öfter solche Bilder sehen wie aus Brasilien wo ein Giftsee ausgelaufen ist. Für die Metalle die dafür gebraucht werden wird zb in Kanada die Tundra umgegraben und die Giftstoffe in einfachen Becken gesammelt und Kanada hat noch relativ hohe Umweltvorschriften, Was da in Afrika, Asien oder Südamerika abgeht kann man sich ja denken.
Die Frage ist auch wie sich die Preise für Rohstoffe entwickeln werden wenn wirklich mal Elektroautos in großem Stil gebaut werden. Seltene Erden heißen ja nicht so weil man Sie überall in großer Menge findet.
Hinsichtlich der Reichweite habe ich mich auf die Fahrmodi der Threads bezogen , die niedrige Verbräuche erzielt haben.Wer sportlich E-fährt, hat eine geringere reichweite wie der Verbrenner auch. Nur die Tanken sind häufiger.
Der Ausbau der Stromnetze wird intensiviert, zwangsläufig, so wie die Dichte der Ladesäulen und die Optimierung der Ladezeiten (Tesla lädt 80% in 25 Min.).
Die Umweltsünden , verursacht durch die Förderung und den Transport von Erdöl können größer nicht sein.
Es ist an der Zeit umzudenken, sonst ist die Nordsee bald nahe Aachen.
Zitat:
@Timmerings Jan schrieb am 25. März 2016 um 00:54:35 Uhr:
Zitat:
@RedRunner10 schrieb am 24. März 2016 um 22:47:39 Uhr:
Der Toyota Hybrid hat kein CVT.
Jein. Das Getriebe im HSD ist in der praktischen Konsequenz durchaus ein CVT: es wird continuierlich die Übersetzung variiert. Nur ist es eben nicht mechanisch, sondern elektrisch realisiert, und dadurch noch um einiges flexibler.
Anstelle des effektiven Umfangs von Reibrädern werden dabei Drehzahl und Betriebsart einer der beiden E-Maschinen so verstellt, dass die Ausgangsdrehzahl kontinuierlich, in Grenzen unabhängig von der Eingangsdrehzahl, variieren kann. Das System verhält sich in den entsprechenden Betriebszuständen genau so, wie man es von einem klassischen CVT erwarten würde: das Auto beschleunigt (fast) ohne Änderung der Drehzahl, und wirkliche Sprünge der Verbrenner-Motordrehzahl kommen praktisch nur beim Anlassen desselben vor.
Ich würde es trotzdem nicht als CVT bezeichnen, da es nicht wirklich die Übersetzung ändert. Es hat nur einen festen Gang und kann nur die Drehzahlen der drei Motoren untereinander anpassen. Der Faktor mit dem das Drehmoment erhöht wird bleibt aber immer gleich und somit entspricht es mehr einen Eingang-Getriebe als einem CVT welches nahezu unendlich viele Übersetzungen bietet. Es hat also wenig mit dem CVT Konzept zu tun, auch wenn es als solches vermarktet wird.
Das ist auch der Grund warum der Toyota Hybrid selbst in leistungsstärkeren Versionen (Lexus) nur eine so geringe Höchstgeschwindigkeit (~200km/h) bietet und warum die Beschleunigung von 0-100km/h eher mager ist. In den gehobenen Lexus Modellen GS450h und LS600h gibt es deswegen eine zusätzliche Übersetzung, die gute Beschleunigung und hohe Höchstgeschwindigkeit erlaubt. Die Effizienz leidet natürlich etwas.
Insgesamt ist das Getriebe im Hybrid in seiner Einstufenversion sehr einfach aufgebaut und erlaubt so eine sehr hohe Effizienz.