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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Wenn ich korrigieren darf:
Ottomotoren mit Atkinson- oder Miller-Prinzip sind, auch mit Turbo, nicht hochverdichtet. Im Gegenteil, deren Verdichtung wird durch sehr frühes oder sehr spätes Schließen der Einlassventile bewußt gering gehalten. Nur das Expansionsverhältnis ist hoch.
Haarspalter, dass die geometrische Verdichtung adressiert wurde sollte sehr klar sein.
Zitat:
@GaryK schrieb am 12. Mai 2016 um 09:49:21 Uhr:
Haarspalter, dass die geometrische Verdichtung adressiert wurde sollte sehr klar sein.
Dir vielleicht aber nicht allen hier. 😉
Moin
LtltSmash
Zitat:
äh, wir sprachen davon das der Wirkungsgrad eines BHKW steigt durch die Verwendung der Abwärme zur Warmwasser bzw heizwasser Herstellung. Dies ist aber nur solange der Fall, solange die Wärme auch wirklich genutzt wird und nicht nur an die Umgebung abgegeben wird. Ich denke soweit, so klar. Da das BHKW primär dazu dient den normalen Haushaltsstrom zu liefern muss zunächst mal diese dabei entstehende Abwärme verbraucht werden.
Der Vergleich bezog sich darauf, das das BHKW NUR den Akku des Autos lädt. Vom Haus mit Energie versorgen sprach ich dabei nicht, das würde ich hauptsächlich eh mit Solar machen.
Und wenn der Motor so schon in einem besseren Wirkungsgrad läuft, dann ist jedes % welches ich an Wärme nutze eine Verbresserung, welche ein Verbrenner im PKW schlicht gar nicht nutzen kann.
BHKWs mit Biogas können ihre Wärme auch nur im Winter zu 100%, je nach Nutzungsprofil, nutzen. Dennoch laufen sie mit 70% Wirkungsgrad und mehr übers Jahr gemittelt. (Wie gesagt, je nach Nutzung)
Und ja, da hängen dann Pools dran die geheizt werden. Unter anderem ein Freibad, was bisher Fossile Energie nutzte. Akuell überlegt ein Supermarkt tatsächlich auf AbsorberKühltresen umzustellen. (Sprich Kühlen durch NUtzung von Wärme.)
Moin
Björn
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Aus welchem Bereich kommst du?
Moin,
im nachfolgenden Artikel finden sich sinngemäß zwei interessante Aussagen aus dem VW-Konzern:
1. Downsizing -> optimale Größe des Hubraums -> "zu klein, verursacht zu hohe Kosten bei der Abgasnachbehandlung"
2. In drei Jahren wird man die europäischen CO2-Ziele bei einigen Volumenmodellen mit Ottomotoren ohne 48-Volt-Hybridisierung kaum mehr erreichen können.
Im Artikel wird dies genauer beschrieben.
VG myinfo
SZ, 20. Mai 2016, 18:49 Uhr
Neuer 1.5 TSI-Vierzylinder-Turbo
VW setzt jetzt auf Benzinmotoren
Von Joachim Becker
"(...)
Der Effizienzgewinn erstaunt, weil der Motor etwas mehr Hubraum als sein Vorgänger hat. Nach herkömmlicher Lehrmeinung müsste er mehr Sprit verbrauchen, weil die Reibungs- und Wärmeverluste höher sind. Doch Toyota zeigt seit Jahrzehnten, dass der niedrige Verbrauch seines Hybridsystems nicht zuletzt auf einem sparsamen Brennverfahren (Atkinson-Zyklus) basiert. Mazda punktet seinerseits mit seinen hoch verdichteten Benzinern.
Fast so viel Hightech wie ein Porsche-Motor
Die VW-Entwickler greifen die beiden Ansätze auf und ziehen nun alle Technik-Register, die bisher für einen Universalmotor zu teuer erschienen: Sie übernehmen die Zylinderabschaltung ACT und kombinieren ein Miller-Brennverfahren mit einem hohen Verdichtungsverhältnis von 12,5 : 1, einem Turbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG) und einer Common-Rail-Einspritzanlage mit bis zu 350 bar Druck. Viel mehr Hightech hat auch ein Porsche-Motor derzeit nicht zu bieten.
"Die Verbrauchswunder der Zukunft kommen nicht mehr aus dem Downsizing", erklärt Axel Eiser. Der frühere Chef der Audi-Antriebsentwicklung hat bei Volkswagen vor drei Monaten die konzernweite Verantwortung für die gesamte Aggregate-Entwicklung übernommen. Jahrelang versuchten die Techniker, immer kleinere Motoren immer stärker aufzuladen, um den Verbrauch zu senken. Doch die heißere Verbrennung der Downsizing-Motoren verursacht höhere Emissionen - was die Abgasnachbehandlung bei Benzinern und Dieselmotoren verteuert.
Besserer Wirkungsgrad als andere Benziner
Stattdessen setzt der neue VW 1,5 TSI (wie der neue Audi 2.0 TFSI) auf Entspannung mit mehr Hubraum: Der Benziner kann relativ frei atmen, weil die Einlassventile die Luftmenge steuern. Das frühe Einlassschließen beim Miller-Brennverfahren hat eine Reihe von Vorteilen. Durch die Abwärtsbewegung des Kolbens dehnt sich das Gemisch aus und kühlt den Brennraum. Da die Temperaturen im normalen Fahrbetrieb auf Diesel-Niveau (unter 900 Grad Celsius) bleiben, können die Entwickler das Verdichtungsverhältnis erhöhen. Lag es bei Turbo-Benzinern früher unter 10 : 1, nähert es sich nun dem Diesel an, ohne gefährliches Klopfen (die Selbstzündung des Benzins) zu riskieren.
Zum besseren Wirkungsgrad kommt der Fahrspaß durch einen Turbolader mit verstellbaren Schaufeln. Diese Porsche-Spezialität setzt teure Materialien voraus, die bei Volllast einem Gluthauch von über 1000 Grad Celsius standhalten.
Benziner müssen die Dieselverluste ausgleichen
Dass solche Technik-Schmankerl plötzlich konzernweit eingesetzt werden, zeigt die Not der Volumenmarken beim CO2-Sparen: Selbst die aufwendigste konventionelle Technik scheint noch günstiger zu sein als eine Mikro-Hybridisierung mit 48-Volt. Trotzdem rückt der Universal-Benziner auch mit dem beinahe doppelt so hohen Einspritzdruck von 350 bar (bisher 200 bar) kostenseitig an den Diesel heran.
Da die Selbstzünder durch den Abgas-Skandal weltweit in der Kritik stehen, wird sich ihr Verkauf eher rückläufig entwickeln. Um die europäischen CO2-Ziele von 95 Gramm pro Kilometer bis 2021 trotzdem zu erreichen, müssen VW, Škoda und Seat auf die Errungenschaften der Premiummarken zurückgreifen.
Die CO2-Zielmarke ist nur durch Hybridisierung zu erreichen
Eine Verbrauchssenkung um zehn Prozent reicht nach der eingangs genannten Rechnung von Friedrich Eichler aber nur für die nächsten beiden Jahre. Dann dürfte auch in Volumenmodellen die Grenze bei den konventionellen Antrieben erreicht sein. Ohne 48-Volt-Hybridisierung wird es kaum möglich sein, mit Ottomotoren im VW Passat oder Tiguan die europäische CO2-Zielmarke zu erreichen.
Der neue 1,5-Liter-Benziner bringt alles Nötige für eine kommende Elektrifizierung mit. Bis zum Jahr 2020 ist die Produktion des Motors an insgesamt elf Werksstandorten auf allen Kontinenten geplant. Schon der bisherige 1,4 TSI wurde mit einer Auflage von 8,7 Millionen Einheiten seit 2005 zum Bestseller. Nach dem Dieselskandal ist der Nachfolger erst recht zum Erfolg verdammt."
VW hat mit dem neuen 1.5 TSI wirklich einen Paukenschlag vom Band gelassen, gleich mehrere Innovationen (auf Ottomotoren bezogen) sind dort zu sehen:
- VTG - Lader im Serienbau bei einem Massenmotor (bisher nur bei manchen Porsche - Topmodellen)
- Kombination des Miller - Brennverfahrens mit Turboaufladung
- Serienmäßige Nutzung der Zylinderabschaltung bei einem Vierzylindermotor
- Für einen Turbomotor beispiellos hohe Verdichtung
Ich wage mal die Prognose, dass jegliche Konkurrenz es schwer haben wird, diesen Motor hinsichtlich des Verbrauchs zu schlagen. Es bleibt spannend...
Zitat:
@CrankshaftRotator schrieb am 23. Mai 2016 um 02:43:07 Uhr:
- VTG - Lader im Serienbau bei einem Massenmotor (bisher nur bei manchen Porsche - Topmodellen)
MB OM642, millionenfach verbaut, in zig Modellen eingepflanzt. Diesel, ich weiß, aber trotzdem nichts soooo besonderes.
Zitat:
- Serienmäßige Nutzung der Zylinderabschaltung bei einem Vierzylindermotor
Und
ACThat VW auch schon ein paar Tage lang
Technisch durchaus interessant, aber es bleiben nach wie vor offenen Fragen, insbesondere nach der Haltbarkeit, die bei VW derzeit ja nicht so legendär ist. Gerade beim VTG in Masse hab ich da so meine Bedenken, gekoppelt mit der hohen verdichtung sehe ich da viel Anfettung im hohen Lastbereich. Wobei die "geringe" Leistung von nur 150PS dem wohl schon Rechnung trägt.
Auch beim Miller sollte man die Erwartung nicht zu hoch Schrauben. Der Motor hat ja nach wie vor normale Nockenwellen (oder?) wodurch entweder nicht richtig gemillert werden kann oder in hohen Lasten keine vernünftige Füllung hinbekommt. Es bleibt also ein Kompromiss. Desweitern bin ich mir nicht sicher, ob der Fiat Twi Air nicht auch das Verfahren nutzt. Von der Hardware wäre dieser auf jeden Fall bestens geeignet.
Die aktuellen EA211 fetten ja kaum noch an, warum soll das dann plötzlich wieder ein Problem sein?
Moin
Menschen lassen sich schnell begeistern...
Zitat:
- VTG - Lader im Serienbau bei einem Massenmotor (bisher nur bei manchen Porsche - Topmodellen)
Und das macht einem dann schon wieder Sorgen.... DSG im Porsche funktioniert auch ohne Murren. Vom DSG im VW kann hier so mancher ein Lied singen....
Zitat:
- Kombination des Miller - Brennverfahrens mit Turboaufladung
Davon abgesehen das Miller genau das schon 1947 so erdachte..... hat Mazda das schon 1995 eingesetzt. Also voll die Neuerfindung von VW. Oder ist einfach nur das MazdaPatent ausgelaufen?
Zitat:
- Serienmäßige Nutzung der Zylinderabschaltung bei einem Vierzylindermotor
Zylinderabschaltungen allgemein sind schon nichts neues, und, ach, schon wieder nicht VW, Honda hat diese bei einem 4 Zylindermotor Serienmäßig schon 2006 verwendet. Im Honda Civic Hybrid. Davon ab das VW die schon 2012 verwendet hat, und das in Serienfahrzeugen, nur halt nicht Serienmäßig, man mußte es dazu bestellen. Also solch Wahnsinns Neuerung, das sie schon 4 Jahre alt ist......
Zitat:
- Für einen Turbomotor beispiellos hohe Verdichtung
Wobei eine hohe Verdichtung leider auch wahnsinnige Probleme mit sich bringt. Haltbarkeit und Abgase sind hier nur zwei Stichworte. Das es auch ohne hohe Verdichtung geht zeigen, wieder mal, die Japaner, welche allesamt Sparsamer sind als die Hightech Maschinen von VW.
Einen Unterschied aber haben sie. Es gibt mit ihnen so gut wie keine Probleme. Sie sind haltbar, sie halten ihre versprochenen Verbräuche nahezu ein, sie bescheißen nicht beim Abgas. Kurz:
Sie sind Langweilig. VW hingegen ist hip. Dafür schlecht, aber eben Hip. Und so glauben alle bis heute das VW ja DAS AUTO ist. zwar keine funktionierenden Neuerungen, aber dafür ne tolle Lobbyarbeit....
Moin
Björn
Zitat:
@Diabolomk schrieb am 23. Mai 2016 um 10:22:32 Uhr:
Die aktuellen EA211 fetten ja kaum noch an, warum soll das dann plötzlich wieder ein Problem sein?
Weil der VTG vermutlich geringere Abgastemperaturen verträgt als der alte Turbo.
Weil die hohe Verdichtung zu frühen Klopfen und heißem Abgas führen kann.
Weil auf Miller optimierte Nockenprofile bei hoheren Lasten eine schlechteren Liefergrad haben könne.
Desweitern ist zu bedenken, das der Motor (wie eigentlich alle andern auch) keine feste Anfettung haben sondern diese sich aus einer Vielzahl von Faktoren zusammensetzt (genauso wie der Verbrauch). z.B. ein schlechter Ladeluftkühler und alle Vorteile sind dahin. Hier möchte ich gerne auf den AZ Test Insignia vs Passat hinweisen, bei der das schwere Fahrzeug mit oldschool MPFI Turbo den leichte mit "modernen" Motor deutlich unterboten hat, und das insbesondere auf der AB wo die DI eigentlich ihre Stärken ausspielen sollte.
Der Test ist von 2012 und der Passat hat noch den alten EA111 TSI drin, der säuft mehr als der EA211. Denn erst der fettet weniger an!
Das merkt man aus eigener Erfahrung deutlich!
Und? Der Vergleichspartner war ja ein 1.4T MPFI.
Is ja auch wurscht, es geht darum, das gerade das Thema Verbrauch extrem komplex ist und sich selten auf einzelne Faktoren reduzieren lässt. Warten wir es doch einfach mal ab, ob der Motor hält was er verspricht.
Zitat:
@LtLTSmash schrieb am 23. Mai 2016 um 11:12:07 Uhr:
Und? Der Vergleichspartner war ja ein 1.4T MPFI.
Is ja auch wurscht, es geht darum, das gerade das Thema Verbrauch extrem komplex ist und sich selten auf einzelne Faktoren reduzieren lässt. Warten wir es doch einfach mal ab, ob der Motor hält was er verspricht.
Und?: Der angesprochene Motor baut auf den EA211 auf, nicht auf den EA111. Und der EA111 war im Vergleichstest.
Jedoch ist es richtig, jede Neuerung muss sich beweisen. Aber eines ist klar, der aktuelle EA211, teils auch mit ACT macht seine Sache schon sehr gut. Alles Geschimpfe auf den EA111 trift beim EA211 nicht mehr zu.
Leider lesen die Leute nur 1,4l TSI und denken, es sei das gleiche...