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:
@RedRunner10 schrieb am 17. März 2016 um 17:42:48 Uhr:
.. Das Gesamtgewicht wäre vielleicht nicht besser (bei vergleichbarer Reichweite) als beim Verbrenner aber wenn der Antrieb dabei sagen wir mal 30% effizienter ist dann ist der Vorteil riesig. Wenn die Akkus nicht so verdammt teuer wären, dann gäbe es fast keine Gründe mehr für den konventionellen Antrieb.
Das ist so nicht richtig. Deine Betrachtungsweise beschränkt sich auf die reine Fahrzeugeffizienz. Sicher ist das reine Fahrzeug immer effizienter als sein Verbrennerpendant, jedoch unterschlägst du den Fakt, das due diesem Fahrezeug eine deutlich edlere Energiform zur Verfügung gestellt werden muß. Bei einer Well-to-Wheel Betrachtung kann, abhängig vom Nutzungsprofil, der Verbrenner die Effizientere Variante sein. Denn bitte nicht vergessen, Strom wird in einem normaler Kraftwerk mit ca 40-50% Wirkungsgrad hergestellt, dieser muß verlustbehaftet zur Batterie gebracht werden und diese setzt beim be und entladen einen Teil der Energie in Wärme um. Zwar kommt das Benzin auch nicht ohne Verluste in den Tank, aber der Wirkungsgrad hier dürfte deutlich höher liegen.
Zitat:
@kev300 schrieb am 18. März 2016 um 09:48:05 Uhr:
Zitat:
@Cupkake schrieb am 18. März 2016 um 04:34:32 Uhr:
https://www.youtube.com/watch?v=ppKy6Qp5pLUDas Problem an solchen Systemen ist die Energiequelle. Wo kommt denn der Hydraulikdruck her? Irgendeine Pumpe am Motor muss erst Mal Druck erzeugen. Wir wissen alle wie viel Energie ein Wandlergetriebe aufgrund der Hydraulik verfeuert.
Bei elektrisch betriebenen Ventilen wäre das auch nicht besser. Der Stromverbrauch wäre ordentlich.
Am Ende ist die neue Lösung nicht sparsamer als ein klassischer Ventiltrieb mit Zahnkatte und Rollenschlepphebeln. 😉Das i-MMD Hybridsystem ist im Moment der effizienteste Antrieb. Der Motor erreicht eine thermische Effizienz von 40% und das trotz des klassichen Ventiltriebs. Dank dem Hybridgedöns kann er auch in seinem effizienten Lastbereich betrieben werden. Das spart Sprit.
Übrigens effizienter als Toyota's HSD, hat keine Getriebe und mehr Power. 😁
http://www.torquenews.com/.../...s-hybrid-war-between-honda-and-toyota
Die Ventile werden über Pneumatik gesteuert, nicht über Hydraulik! Mit Pneumatik ist weniger Kompressionsleistung erforderlich, als man animmt! Auf jeden Fall überwiegen die Vorteile bei Free Valve.
Zitat:
@kev300 schrieb am 18. März 2016 um 09:48:05 Uhr:
Das Problem an solchen Systemen ist die Energiequelle. Wo kommt denn der Hydraulikdruck her? Irgendeine Pumpe am Motor muss erst Mal Druck erzeugen. Wir wissen alle wie viel Energie ein Wandlergetriebe aufgrund der Hydraulik verfeuert.
Das stimmt schon.
Nur überlege mal wieviel Energie der Ventiltrieb (ob Riemen oder Kette) frisst....die Massen müssen ja ständig mitgetragen werden.
Eine Hydraulik- oder Pneumatik-Pumpe dürfte da etwas genügsamer sein.
Wenn es um Hydraulik geht, könnte man sogar die Servopumpe nutzen, welche eh vorhanden ist (ausgenommen bei elektronischen Lenkunterstützungen).
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Hi,
egal mit welchen technischen Overkill man den Verbrennungsmotor bestückt es bleibt bei einem Verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad.
Daran kann auch die besten Technik wenig ändern. Hinzu kommt die Abagsproblematik die einem optimalen Verbrauch entgegen steht. Es bringt ja auch nix einen sparsamen Motor zu bauen der im PKW kaum fahrbar ist wegen seiner leistungscharakteristik.
Das wird ja schon in den nächsten Jahren mit den RDE Test interessant ob da so mancher Motor nicht einiges seiner Spritzigkeit und Fahrbarkeit einbüßt.
Die Probleme kennt der Elektromotor einfach nicht.
Gruß Tobias
Auch hier irrst du. Spitzenwirkungsgrad eines Ottos/Diesels: Ca 40%. Spitzenwirkungsgrad eines klassischen Kraftwerks: Ca 45% abzüglich Transport und Wandlerverluste. Gaskraftwerk im Combined Cycle: 55-60%.
Und zum Thema Abgas: Ein Elektroauto emittiert deutlich mehr NOx als ein Otto/LPG Fahrzeug. Siehe http://tinyurl.com/jpcchr5
Unter http://www.dvfg.de/.../Untersuchung_HTW-Saarland-NOx-Pkw-final.pdf siehst du für einen Astra 1.4T auf Super sowie LPG und den 1.6 CDTI was die Motoren im gesamten Lastkennfeld an NOx raushauen. Otto/LPG ist sauber, Diesel nicht. Also sind auch Abweichungen vom NEFZ weniger problematisch. Suchspiel: Wo hat "der Diesel" sein des verlinkten Papers sein NOx Minimum? Wie oft ist man da draußen? Ab 2000 Touren wars das und komplett unabhängig von der Last.
@Turbo
Das stimmt so nicht. Den Wirkungsgrad kriegt man noch auf über 50% geknallt.
Der E-Motor hat zwar 90%, allerdings haben die Kraftwerke auch Verluste. Und PV hat gerade einen Wirkungsgrad von 24%! Außerdem muss auch Wärme im Auto erzeugt werden und die Ladeverluste hinzugerechnet werden.
Es muss auch kein Abgasproblem geben, siehe CNG. Und wenn man auch wirklich mal die Innovationen einführen würde, wäre das Abgas praktisch nicht vorhanden! Die Zukunft liegt in Gasmotoren.
Zitat:
@Tequila009 schrieb am 18. März 2016 um 13:41:42 Uhr:
Zitat:
@kev300 schrieb am 18. März 2016 um 09:48:05 Uhr:
Das Problem an solchen Systemen ist die Energiequelle. Wo kommt denn der Hydraulikdruck her? Irgendeine Pumpe am Motor muss erst Mal Druck erzeugen. Wir wissen alle wie viel Energie ein Wandlergetriebe aufgrund der Hydraulik verfeuert.Das stimmt schon.
Nur überlege mal wieviel Energie der Ventiltrieb (ob Riemen oder Kette) frisst....die Massen müssen ja ständig mitgetragen werden.
Eine Hydraulik- oder Pneumatik-Pumpe dürfte da etwas genügsamer sein.Wenn es um Hydraulik geht, könnte man sogar die Servopumpe nutzen, welche eh vorhanden ist (ausgenommen bei elektronischen Lenkunterstützungen).
Ist halt die Frage, ob eine Hydraulik oder Pneumatik wirklich weniger Energie brauchen würde als eine Kette bzw. Zahnriemen.
Servepumpen gibt es nicht um sonst so gut wie gar nicht mehr in halbwegs aktuellen Autos. 😉
Zitat:
@kev300 schrieb am 18. März 2016 um 14:08:47 Uhr:
Servepumpen gibt es nicht um sonst so gut wie gar nicht mehr in halbwegs aktuellen Autos. 😉
Ja, weil dieses System bei vernünftiger Qualität und Wartung zu problemfrei funktioniert... 😁
Heute wird jeder Furz elektronisch überwacht und bei der kleinsten Kleinigkeit soll es ab in die Vertragswerkstatt gehen......am besten noch, wenn das Leuchtmittel der Sonnenblende defekt ist und das Fahrzeug deswegen bis 70 Km/h gedrosselt wird.
Ich persönlich halte von der ganzen störanfälligen Elektronik nicht so viel.
Mir sagt ein Saugrohreinspritzer-Benziner mit ordentlich dimensionierter Steuerkette am meisten zu........ein technischer "Fortschritt" wäre dies natürlich nicht (obwohl, wenn ich mir die Problematiken heute so ansehe.... 😁 ).
Zitat:
@Cupkake schrieb am 18. März 2016 um 13:59:25 Uhr:
Der E-Motor hat zwar 90%, allerdings haben die Kraftwerke auch Verluste. Und PV hat gerade einen Wirkungsgrad von 24%!
Wobei der Wirkungsgrad in Prozent egal ist. Wichtiger ist der Wirkungsgrad in kWh je Jahr und investierten Euronen. Lieber 12% sehr günstig als Sackteure 24%. Die übrigens kaum ne Zelle praktisch schafft. 15% sind realistischer und das auch nur unter Testbedingungen mit exakt senkrechter Einstrahlung.
Hi,
wenn man davon ausgeht das im Verbrennungsmotor noch Entwicklungspotential steckt muss man aber zum vergleich mit einem Elektromotor den Zukünftigen Energiemix berücksichtigen und der wird zumindest nach den aktuellen Politischen Vorstellungen in den nächsten 10-15Jahren sehr stark Richtung EE gehen.
Und wenn der E-Motor mit EE gefüttert wird sind Verbrennungsmotor endgültig Chancenlos.
Die Politische Richtung geht momentan eindeutig in Richtung Verzicht auf fossile Energieträger. Dazu kann man stehen wie man will aber darauf sollte man sich Einstellen.
Und ich denke das machen eben auch die Hersteller,wenn auch zögerlich. Es wird sicher nicht mehr mit Vollgas am Verbrennungsmotor entwickelt wenn absehbar ist das die Stückzahlen mittelfristig stagnieren und langfristig sinken.
Gruß tobias
Zitat:
@Tequila009 schrieb am 18. März 2016 um 14:23:35 Uhr:
Zitat:
@kev300 schrieb am 18. März 2016 um 14:08:47 Uhr:
Servepumpen gibt es nicht um sonst so gut wie gar nicht mehr in halbwegs aktuellen Autos. 😉
Ja, weil dieses System bei vernünftiger Qualität und Wartung zu problemfrei funktioniert... 😁
Heute wird jeder Furz elektronisch überwacht und bei der kleinsten Kleinigkeit soll es ab in die Vertragswerkstatt gehen......am besten noch, wenn das Leuchtmittel der Sonnenblende defekt ist und das Fahrzeug deswegen bis 70 Km/h gedrosselt wird.Ich persönlich halte von der ganzen störanfälligen Elektronik nicht so viel.
Mir sagt ein Saugrohreinspritzer-Benziner mit ordentlich dimensionierter Steuerkette am meisten zu........ein technischer "Fortschritt" wäre dies natürlich nicht (obwohl, wenn ich mir die Problematiken heute so ansehe.... 😁 ).
Mh? Schon mein Jazz Bj. 2002 hatte eine elektrische Servo, die nie ein Problem hatte. Spart halt Sprit, weil nicht dauerhaft und sinnlos eine Hydraulikpumpe angetrieben werden muss.
Die adaptive elektrische Servo im Civic ab 2006 ist genau so problemlos. Die elektrischen sind, sofern sie nicht totgespart werden, sogar zuverlässiger weil nichts undicht werden kann und Verschleiß am Elektromotor ist auch quasi nicht relevant (brushless).
Ach ja, Wartung entfällt auch komplett. 😉
Verbrennungsmotoren kann man auch regenerativ betreiben, z.B. mit E-Gas (nicht speicherbarer weil überschüssiger Windstrom). Ansonsten müsste man die Windräder abstellen, wenn sie zu viel Energie liefern.
Ein anderer Weg wäre Methan aus Super-Algen.
Hi,
man könnte den Überschüssigen Windstrom aber auch in die Batterien von E-Autos speichern und hätte dann nicht mehr als 50% verlust wie bei E-Gas 😉
Biokraftstoffe aus Algen sind durchaus eine Option wenn es denn gelingt ausreichende Mengen zu erzeugen. Das kann dann auch Ethanol sein,ist etwas leichter zu handhaben als Methan das ja auch ein extrem Klimaschädlich ist wenn es austritt.
Es ist momentan aber noch nicht wirklich absehbar wann und ob solche Bio Reaktoren wirtschaftlich produzieren können.
Gruß tobias
Warum solche Mühe, aus Algen lässt sich direkt Öl erzeugen dass dafür optimierte Dieselmotoren mehr oder weniger direkt verfeuern. Für den Ottomotor gibts den Alk. Aber genug der schönen Worte, so gehts eben nicht! Um alle KFZ mit Biokraftstoffen zu versorgen bräuchte man mehrere Erden. Es geht doch schon los, dank des politisch verordneten Bioanteils im Sprit werden die Regenwälder plattgemacht um Ölpalmen anzupflanzen.
Ansonsten sehe ich alles so wie meine Vorredner, der Vebrennungsmotor als Wärmekraftmaschine wurde quasi ausentwickelt. Die Physik setzt da ganz klar eine theoretische Grenze, ich nenne die mal Carnotwirkungsgrad, dem man sich exponentiell annähren kann ihn aber nie ganz erreicht. Ein riesiges Maß an Entwicklungseinsatz (und damit Geld) erzeugt da ein winziges Quäntchen an Wirkungsgradsteigerung und damit Kraftstoffersparnis. Das lohnt sich nicht.