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:
@GaryK schrieb am 8. Mai 2016 um 13:31:51 Uhr:
Richtig - "manchmal". Gerade bei Kurzstrecke. Benzin oder Diesel haben etwa 11 kWh Brennwert je Kilogramm, wenn das etwa 20-25% in Wellenarbeit umgewandelt wird, so kommen am Ende etwa 2-3 kWh an der Welle mechanisch hinten raus. Moderne Li-Ionenakkus haben mittlerweile 200-250 Wh/kg, also etwa 1/10tel dessen was ein klassischer Brennstoff bietet. Allerdings nahezu verlustfrei an einer Welle mechanisch abrufbar.
Na ja, nahezu verlustfrei? 10% verliert der E-motor, 15-25% gehen beim Be-und entladen verloren. Wenn ich dann noch die Verluste im Stromnetz und des Kraftwerks hinzugehen ist der Unterschied zu einem ordentlich gefahrenen Verbrenner nicht mehr groß, zumindest mal in bezug auf Wirkungsgrad. Wenn ich dann noch die zusatzkosten und weiteren Nachteile mit einbeziehe ist das E-Auto mit Sicherheit nicht der Weisheit letzter Schluss. Man muss es abwarten, aber im Moment sehe ich keine "one-fits-all" Lösung.
Zitat:
CNG (LNG für LKW)
@Cupkake
Ein Lkw wiegt mit auflieger im schnitt 18Tonnen.
Das Höchstgewicht darf 40 tonnen nicht übeschreiten, so liegen wir bei 22 Tonnen Zuladung für den Gütertransport.
Ein Lkw trägt etwa 1400l Diesel mit sich herum.
Stell dir vor welche Dimensionen/Gewicht ein LNG Tank haben müsste um gleiche 1400L mit dem Druck von 200Bar mit zuführen.
Alleine das Zusatzgewicht des drucktanks dürften konflikte mit der Zuladung geben.
Wenn es blöd für den Spediteur läuft kann er dann um die Ladung zu transportieren statt eines Diesel Lkws, 2 LNG Lkws abstellen.
Zitat:
@LtLTSmash schrieb am 8. Mai 2016 um 15:52:02 Uhr:
Na ja, nahezu verlustfrei? 10% verliert der E-motor, 15-25% gehen beim Be-und entladen verloren. Wenn ich dann noch die Verluste im Stromnetz und des Kraftwerks hinzugehen ist der Unterschied zu einem ordentlich gefahrenen Verbrenner nicht mehr groß, zumindest mal in bezug auf Wirkungsgrad.
Der Unterschied zu einem ordentlich gefahrenen Verbrenner würde sich dadurch
nichtverringern, denn in diesem Falle müßtest du die Verluste bei der Kraftstoffherstellung ab Bohrloch bei der Ölförderung mit berücksichtigen.
Zitat:
@Anarchie-99 schrieb am 8. Mai 2016 um 15:58:22 Uhr:
Zitat:
CNG (LNG für LKW)
@Cupkake
Ein Lkw wiegt mit auflieger im schnitt 18Tonnen.
Das Höchstgewicht darf 40 tonnen nicht übeschreiten, so liegen wir bei 22 Tonnen Zuladung für den Gütertransport.Ein Lkw trägt etwa 1400l Diesel mit sich herum.
Stell dir vor welche Dimensionen/Gewicht ein LNG Tank haben müsste um gleiche 1400L mit dem Druck von 200Bar mit zuführen.
Alleine das Zusatzgewicht des drucktanks dürften konflikte mit der Zuladung geben.Wenn es blöd für den Spediteur läuft kann er dann um die Ladung zu transportieren statt eines Diesel Lkws, 2 LNG Lkws abstellen.
LNG ist verflüssigtes Erdgas. Das Volumen schrumpft auf 1/600, gegenüber CNG.
Das Problem mit dem Gewicht exestiert daher nicht.
In den USA und in Asien fahren immer mehr LNG-Trucks. Diesel braucht man nicht, selbst bei Schiffen ist es nicht notwendig.
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Welchen Vorteil hat Ergas gegenüber Superbenzin? Etwas weniger CO2 Emissionen - ok. Nur der Preis dafür ist unverhältnismäßig hoch, weil man Erdgas in einen Zustand zwingen muss, der den Transport ermöglicht. Auf 200bar verdichten oder verflüssigen klappt auch nicht ohne Energiezufuhr. Die Tanks sind unhandlich und schwer.
Auf der anderen Seite laufen immer noch Ölheizungen, die man problemlos auf Erdgas umstellen könnte.
Wenn es einfache und komplizierte Wege gibt, das gleiche Ergebnis (Erdgas statt Erdöl) zu erreichen, dann kann man zuerst den einfachen Weg gehen. Oder man macht es umgekehrt...
Nope. Die Vorteile sind umfassend und wurden hinreichend diskutiert. Warum sollte man alles widerholen?
Zitat:
Das Problem mit dem Gewicht exestiert daher nicht.
Net schlecht, der Tank selber wiegt dann nichts oder wie muss man sich das vorstellen? 🙂
Eine handelsübliche Gasflasche (200bar) mit 50L fassungsvermögen wiegt 80KG.
Moin
Ltl Smash
Zitat:
Na ja, nahezu verlustfrei? 10% verliert der E-motor, 15-25% gehen beim Be-und entladen verloren. Wenn ich dann noch die Verluste im Stromnetz und des Kraftwerks hinzugehen ist der Unterschied zu einem ordentlich gefahrenen Verbrenner nicht mehr groß, zumindest mal in bezug auf Wirkungsgrad.
Komm erst auf einen Nenner. Beim Strom nimmst du die Produktion der Energie mit rein, beim Benzin nicht.
Nimm einfach 100 Liter Benzin, verbrenn die einen in einem BHKW zu Hause, die anderen 100 Liter verfährst du. 100 Liter haben ungefähr 8,6 kWh po Liter an Energie, macht 860 kWh.
Optimal genutzt, nehmen wir den immernoch nicht optimalen Atkinson aus dem Prius als Stationärmotor, erzeugen wir damit gut 40% Strom. Ergo bekommen wir 344 kWh an Strom, mit deinen 25% Verlust gerechnet, ich kenne geringere Angaben, bleiben 258 kWh.
Der Tesla Modell S nimmt ungefähr 20 kWh / 100 km, kommt also mit dieser Energie 1290 km.
Die 100 Liter in einer E-Klasse verbrannt, ungeachtet der Leistung und des Gewichts und Komfortunterschiedes, ergibt bei 10 Liter auf 100 km genau 1000 km.
Die Verbrauchswerte sind aus Spritmonitor genommen, Tesla Model S allgemein, und Mercedes Benz, E-Klasse Benzin ohne Alters oder Leistungsbegrenzung. Werte kann ich aus meinem Bekanntenkreis auch bestätgen.
Hierbei komplett unbeachtet sind die 60% Abwärme, die bei einem heimischen BHKW nicht nur mein Haus heizen würden, der Wirkungsgrad ist also schon deutlich besser. Bei Kleinwagen geht die Schere teils noch weiter auseinander.
Cupcake
Die Vorteile sind bekannt. Aber zu welchen Preis sind sie Umsetzbar? Ja, der Hybrid kostet ein wenig mehr als der reine Benziner. Aber auch hier sind die Vorteile mehr als deutlich.
Was hier oft geschrieben wird ist, es gibt deutlich einfachere, Millionenfach bewährte Konzepte, welche nur angewendet werden müßen, um Energie zu sparen. Dazu gehört eben auch die Heizung in Häusern, die an der gleichen Primärenergiequelle ziehen.
Moin
Björn
Zitat:
@Cupkake schrieb am 8. Mai 2016 um 15:14:15 Uhr:
Zu den Stickoxiden. Hast du das Zitat gelesen? -70%!
"Bis zu 70%" klingt gut - das bietet dir allerdings auch jeder Möbelmarkt in der Sonderaktion alle 14 Tage, wenn z.B. der Hofhund der "Security" Geburtstag hat und folglich mit Hammerpreisen gefeiert wird. Den Diesel bei Stickoxiden zu schlagen ist echt kein Maßstab. Die meisten aktuellen Diesel würden nicht mal die LKW Norm einhalten. Bei Brummis sind die maximalen NOx je kWh Wellenleistung limitiert. Sich einen einzigen sauberen Punkt im Kennfeld zu suchen, der "zufällig" mit dem NEFZ zyklus übereinstimmt und bei allen anderen Lastzuständen NOxe rauskotzen, als gäbe es kein Morgen - das geht bei Brummis nicht.
Sachlich: Ohne Kat keine Chance die aktuelle Euro-6 einzuhalten. Magermix macht bei CNG auch IMHO keinen technischen Sinn. Der klassische Dreiwege-Kat schlägt SCR/LNT zudem preislich um Längen. Und was die CNG-Direkteinblasung für Alltagsmotoren bringen soll, das entzieht sich meiner Kenntnis. Viel mehr als ein homogenes Gemisch kann man nicht erreichen, somit kommt man bei den NOx auch nicht weiter runter.
Zitat:
@Anarchie-99 schrieb am 8. Mai 2016 um 17:44:48 Uhr:
Eine handelsübliche Gasflasche (200bar) mit 50L fassungsvermögen wiegt 80KG.
Eine solche Flasche benötigst du für CNG. Bei den LKW geht es aber um LNG.
Zitat:
@Drahkke schrieb am 8. Mai 2016 um 20:35:48 Uhr:
Zitat:
@Anarchie-99 schrieb am 8. Mai 2016 um 17:44:48 Uhr:
Eine handelsübliche Gasflasche (200bar) mit 50L fassungsvermögen wiegt 80KG.
Eine solche Flasche benötigst du für CNG. Bei den LKW geht es aber um LNG.
Es geht nicht um die Gasart sondern ums gewicht.
LNG Tanks für LKW
http://german.ngvgastank.com/...resistant-cryogenic-storage-tanks.html
Bei 400L Fassungsvermögen wiegt so ein CNG Tank leer 272kg.
Tankfüllung sind 152kg CNG.
Sind 424Kg pro tank.
Zitat:
@Drahkke schrieb am 8. Mai 2016 um 16:10:22 Uhr:
Zitat:
@LtLTSmash schrieb am 8. Mai 2016 um 15:52:02 Uhr:
Na ja, nahezu verlustfrei? 10% verliert der E-motor, 15-25% gehen beim Be-und entladen verloren. Wenn ich dann noch die Verluste im Stromnetz und des Kraftwerks hinzugehen ist der Unterschied zu einem ordentlich gefahrenen Verbrenner nicht mehr groß, zumindest mal in bezug auf Wirkungsgrad.
Der Unterschied zu einem ordentlich gefahrenen Verbrenner würde sich dadurch nicht verringern, denn in diesem Falle müßtest du die Verluste bei der Kraftstoffherstellung ab Bohrloch bei der Ölförderung mit berücksichtigen.
Wo habe ich das denn ausgeschlossen? Natürlich kommt das Benzin nicht von selbst in den Tank genauso wenig wie die Kohle zum Kraftwerk. Well to wheel bleibt von dem unglaublich effizienten E-Auto dann doch einiges liegen wodurch der verbrenner dann am Ende doch nicht so schlecht aussieht, wenn man mal von einer ordentlichen Fahrweise und fahrprofil aufgeht.
Zitat:
@Friesel schrieb am 8. Mai 2016 um 18:55:29 Uhr:
Komm erst auf einen Nenner. Beim Strom nimmst du die Produktion der Energie mit rein, beim Benzin nicht.
Was lässt dich annehmen, daß ich das bei Benzin nicht tue? Ich schrieb ja, well to wheel und das die well nicht die tanke ist sollte klar sein. Ich habe zwar keine solide Quelle (hab mal was von 80% gelesen, aber ob das stimmt? ) jedoch wage ich zu bezweifeln, das es weniger als bei der stromproduktion ist, eher deutlich mehr.
Zitat:
Nimm einfach 100 Liter Benzin, verbrenn die einen in einem BHKW zu Hause, die anderen 100 Liter verfährst du. 100 Liter haben ungefähr 8,6 kWh po Liter an Energie, macht 860 kWh.
Optimal genutzt, nehmen wir den immernoch nicht optimalen Atkinson aus dem Prius als Stationärmotor, erzeugen wir damit gut 40% Strom. Ergo bekommen wir 344 kWh an Strom, mit deinen 25% Verlust gerechnet, ich kenne geringere Angaben, bleiben 258 kWh.
Der Tesla Modell S nimmt ungefähr 20 kWh / 100 km, kommt also mit dieser Energie 1290 km.
Die 100 Liter in einer E-Klasse verbrannt, ungeachtet der Leistung und des Gewichts und Komfortunterschiedes, ergibt bei 10 Liter auf 100 km genau 1000 km.
Die Verbrauchswerte sind aus Spritmonitor genommen, Tesla Model S allgemein, und Mercedes Benz, E-Klasse Benzin ohne Alters oder Leistungsbegrenzung. Werte kann ich aus meinem Bekanntenkreis auch bestätgen.
und ein Insignia 1.4T kommt damit ca. 1800km (siehe Autozeitung, 5,4l/100km) und der alte Astra Eco 4 knackt mit der Energie locker die 2000km (aus min runde 3,5l). Meinen alte Astra f mit dem dicken 1.4er könnte ich ebenfalls recht einfach mit 5, x l/100km bewegen. Und nun?
Na ja, ich denke das ist so nicht zielführend, zumal ich bezweifle, das auf die E klasse nicht unter 100km zu bewegen ist und b diese e-klasse Fahrer erst mal den tesla fahren müssten um zu zeigen, daß dieser dabei keinen höheren Verbrauch haben.
Ich versuche es mal anders herum, wenn das System wirklich so super effizient wäre, wäre es doch am einfachsten ich baue den stationärmotor ins Auto und puffere etwas mit einer Batterie, die wohl deutlich kleiner als die vom Testament sein müsste. Das dürfte in Summe auch günstiger sein, da so ein Atkinson stationärmotor wohl nicht die Welt kosten dürfte. Aber weder Tesla noch Toyota macht dies, warum? Der plug in prius könnte sowas ja schon sein, dennoch baut Toyota ein Getriebe ein, welches unter bestimmten Bedingungen die Motorleistung direkt auf die Räder leitet. Scheint also doch nennenswerte Bereiche zu geben, wo dies besser ist, denn sonst würde man den Aufwand nicht treiben.
Zitat:
Hierbei komplett unbeachtet sind die 60% Abwärme, die bei einem heimischen BHKW nicht nur mein Haus heizen würden, der Wirkungsgrad ist also schon deutlich besser. Bei Kleinwagen geht die Schere teils noch weiter auseinander.
Die kannst du dem gesamtwirkungsgrad aber nur zuschreiben, wenn du die Wärme auch wirklich nutzt. Es ist ja auch so, das dein BHKW nicht nur dein Auto lädt sondern auch den normalen Haushaltsstrom. Die dabei anfallende Wärme muß ja auch weg. Im Sommer bezweifle ich mal, das du die Wärme wirklich nutzt, bestenfalls im Winter und ob das wirklich so aufgeht bei der Dämpfung heutzutage. Nun gut, kannst immerhin mit gutem Gewissen immer ordentlich lüften oder den Pool im Garten auch im Winter bei 30Grad halten, is ja auch ganz nett😉
egal, wie dem auch sei, kernaussage von mir ist nach wie vor, das das
E-Autoin Summe nicht zu einer deutlichen Effizienzsteigerung führt (wenn man mal von den ganz schlechten nutzungsarten eines verbrenners absieht) welche die auf uns zukommende Energiekrise lösen könnte und solange der strommix nach wie vor von zum größten Teil von konventionellen Kraftwerken erzeugt wird sehe ich hier auch für die Umwelt keinen benefit, insbesondere wenn wir von Langstreckenfahrzeugen sprechen. Lokal kann es durchaus Sinn machen in. Städten wie Stuttgart, aber für die Stadt reichen i.d.R. auch Fahrzeuge mit kleinem Akku, zumal hier der e-Antrieb auch ganz klare Wirkungsgrad Vorteile hat.
Zitat:
@GaryK schrieb am 8. Mai 2016 um 19:10:39 Uhr:
Zitat:
@Cupkake schrieb am 8. Mai 2016 um 15:14:15 Uhr:
Zu den Stickoxiden. Hast du das Zitat gelesen? -70%!"Bis zu 70%" klingt gut - das bietet dir allerdings auch jeder Möbelmarkt in der Sonderaktion alle 14 Tage, wenn z.B. der Hofhund der "Security" Geburtstag hat und folglich mit Hammerpreisen gefeiert wird. Den Diesel bei Stickoxiden zu schlagen ist echt kein Maßstab. Die meisten aktuellen Diesel würden nicht mal die LKW Norm einhalten. Bei Brummis sind die maximalen NOx je kWh Wellenleistung limitiert. Sich einen einzigen sauberen Punkt im Kennfeld zu suchen, der "zufällig" mit dem NEFZ zyklus übereinstimmt und bei allen anderen Lastzuständen NOxe rauskotzen, als gäbe es kein Morgen - das geht bei Brummis nicht.
Sachlich: Ohne Kat keine Chance die aktuelle Euro-6 einzuhalten. Magermix macht bei CNG auch IMHO keinen technischen Sinn. Der klassische Dreiwege-Kat schlägt SCR/LNT zudem preislich um Längen. Und was die CNG-Direkteinblasung für Alltagsmotoren bringen soll, das entzieht sich meiner Kenntnis. Viel mehr als ein homogenes Gemisch kann man nicht erreichen, somit kommt man bei den NOx auch nicht weiter runter.
Weil CNG als Kraftstoff sich besser für den Magerbetrieb eignet, als alle anderen Kraftstoffe.
Was Direkteinblasung bringt? Mehr Effizienz und deutlich mehr Drehmoment im unteren Drehzahlbereich.
Das ganze aber ohne ein Problem mit Feinstaub, wie es die Direkteinspritzer haben.
Euro 6? Erfüllen aktuelle CNG-Fahrzeuge ohne Probleme. Und zwar real.
Zu NOx.70% zu den 95%, die ein Erdgasfahrzeug schon jetzt weniger emittiert, als ein Diesel. Also 165% weniger Stickoxide. Du verstehst es natürlich besser als die Ingenieure, die daran arbeiten...
Das Bundesministerium legt sich auf CNG fest. Also muss es ja Vorteile geben.
Zitat:
@Cupkake schrieb am 9. Mai 2016 um 00:10:07 Uhr:
Weil CNG als Kraftstoff sich besser für den Magerbetrieb eignet, als alle anderen Kraftstoffe.
Am besten eignet sich für den Magerbetrieb die dieselmotorische Verbrennung (nicht vorgemischte Flamme)
CNG im Magerbetrieb = Kombination der Nachteile des Dieselmotors (NOx) mit den Nachteilen des Ottomotors.
Flüssige Kohlenwasserstoffe haben in mobilen Anwendungen gewaltige Vorteile, da sie einfach transportierbar sind. Aus dem Grund fahren >99% der Fahrzeuge mit Benzin- und Dieselkraftstoff.
Es bräuchte erhebliche Vorteile für Erdgas, damit der teure, komplizierte Umweg über extreme Drücke und/oder Tieftemperaturen rechtfertigbar ist. Doch was bleibt wirklich als Vorteil gegenüber einem Ottomotor übrig? Etwas weniger CO2.
Zitat:
Zu NOx.70% zu den 95%, die ein Erdgasfahrzeug schon jetzt weniger emittiert, als ein Diesel. Also 165% weniger Stickoxide.
War sicher scherzhaft gemeint.
Zitat:
Das Bundesministerium legt sich auf CNG fest. Also muss es ja Vorteile geben.
Politik hat nicht notwendigerweise etwas mit Fakten und der Realität zu tun...