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.
556 Antworten
Allein wg. seiner Reibungsverluste und der Abgase hat der Verbrenner dem E-Antrieb gegenüber keine Zukunft. Leider wurde die Entwickelung leistungsfähiger Speichermedien in D. eingestellt , zugunsten hoher Wertschöpfung mit dem Verbrenner und seiner Peripherie. In Schweden und den NL z.B. gehört der E-Antrieb längst zum Straßenbild.490 000 Bestellungen mit Anzahlung eines Tesla (ca.32 k€) in 3 Wochen bei Prod. Beginn Anfg. 2017. Hier wird noch über vermeintliche Optimierung der Verbrenner fabuliert. Irgendwie lächerlich und für den dt. Standort unwürdig.
Zitat:
@G3 1.8 schrieb am 23. Mai 2016 um 07:05:02 Uhr:
MB OM642, millionenfach verbaut, in zig Modellen eingepflanzt. Diesel, ich weiß, aber trotzdem nichts soooo besonderes.
Ach Mensch, da gibt man sich mal richtig Mühe, präzise alles missverständnisfrei zu nennen, und dann liest niemand richtig. Natürlich ist ein Turbolader mit variabler Turbinengeometrie
beim Dieselmotornichts Besonderes, gab es bereits beim VW Golf 3 in den 90er Jahren. Es geht hier aber um Ottomotoren, und dort stellt der Verbau eines derartigen Laders in der Massenfertigung ein Novum dar. Die Abgastemperaturen sind hier gänzlich anders und man braucht sehr hochwertige und somit teure Materialien, weshalb sich bisher nur Porsche hier herangewagt hat, dieser Hersteller hat sehr hochpreisige Produkte und kann es sich deshalb leisten.
So lange der Strom noch aus der Steckdose kommt ist der Verbrenner nicht tot.
Denkhinweise:
(a) Stickoxide aus Kraftwerken - http://tinyurl.com/jpcchr5
(b) Wirkungsgrad Kraftwerk bei der noch verbreiteten (Braun)Kohle(!) kaum 40% minus Netzverluste. Verbrenner sind (egal ob Otto oder Diesel) im Peak bereits besser.
(c) Speicherdichte Akkus aktuell 0,2 kWh je kg (Sony Li-Ionen) und mit 20 kWh je 100km als Bedarf kosten dich diese 100 km also 100kg Akkugewicht. In LiFePO4 200kg. Benzin hat etwa 11 kWh je kg Brennwert, was zu 30% verstromt 3.3 Kilo je zusätzliche 100 km ergibt. Plus Offset für Motor/Generator.
(d) Für Tempomat 150 km/h braucht man aerodynamisch bei 2.5m² Stirnfläche und 0.30er CW etwa 30 kW Dauerleistung. Ein 40 kW Generator reicht also im Alltag mehr als vollkommen aus.
Es ist eine reine Denksportaufgabe fürs erste Semester Maschinenbau (oder Masterarbeit in BWL) zu errechnen, ab welcher geforderten Reichweite ein E-Auto mit Range Extender leichter und wirtschaftlicher wird als ein fahrendes Akkupack. Aus dem individuellen Fahrprofil (häufigste Strecke sowie maximale Distanz) und der jeweils benötigten maximalen Reichweite und "Nachtankzeit" kann man prima errechnen, welche Kombination aus Akku plus Extender und Motorisierung am besten passt.
So lange wir nicht in spottbilligem Ökostrom ersaufen (passiert die nächsten 15 Jahre nicht) ist die reine E-Variante für "nur ein Fahrzeug je Haushalt, zudem Laternenparker" nicht zwingend wirtschaftlich. Unsere horrend hohe EEG Umlage für den "frühen" Solarstrom mit Einspeisepreisen jenseits 40 Cent/kWh (und das auf 20 Jahre garantiert) sorgt dafür, dass die EEG Umlage nicht so schnell fallen wird. Alleine die EEG Umlage des Solaranteils lag in 2014 bei 9 Mrd Euro für 25 TWh. Oder 36 Cent/kWh Netto.
Zitat:
@G3 1.8 schrieb am 23. Mai 2016 um 07:05:02 Uhr:
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.
Ja, aber nicht in einem Benziner!
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Zitat:
@Diabolomk schrieb am 23. Mai 2016 um 11:16:11 Uhr:
Und?: Der angesprochene Motor baut auf den EA211 auf, nicht auf den EA111. Und der EA111 war im Vergleichstest.
Der Verbrauchsunterschied zugunsten des eigentlich mit der hierfür ungünstigeren Technik bestückten (und obendrein stärkeren und schwereren) Fahrzeuges war in jeglichen Lastbereichen dermaßen eklatant, dass man in Frage stellen muss, ob die Direkteinspritzung wirklich so viel spart, wie immer wieder gern proklamiert wird oder ob es nicht doch noch andere Faktroen gibt - übrigens auch bei leichter Last, also in einem Bereich, in welchem ganz sicher keine Anfettung erfolgt. Hier der Test:
http://www.autozeitung.de/.../6Zitat:
@LtLTSmash schrieb am 23. Mai 2016 um 07:47:40 Uhr:
...
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.
...
Variable Nockenwellenverstellung?
Zitat:
@CrankshaftRotator schrieb am 23. Mai 2016 um 12:28:06 Uhr:
Der Verbrauchsunterschied zugunsten des eigentlich mit der hierfür ungünstigeren Technik bestückten (und obendrein stärkeren und schwereren) Fahrzeuges war in jeglichen Lastbereichen dermaßen eklatant, dass man in Frage stellen muss, ob die Direkteinspritzung wirklich so viel spart, wie immer wieder gern proklamiert wird oder ob es nicht doch noch andere Faktroen gibt - übrigens auch bei leichter Last, also in einem Bereich, in welchem ganz sicher keine Anfettung erfolgt. Hier der Test: http://www.autozeitung.de/.../6Zitat:
@Diabolomk schrieb am 23. Mai 2016 um 11:16:11 Uhr:
Und?: Der angesprochene Motor baut auf den EA211 auf, nicht auf den EA111. Und der EA111 war im Vergleichstest.
Vielleicht weil keine Schichtladung im Tsi vorliegt.
Zitat:
@CrankshaftRotator schrieb am 23. Mai 2016 um 12:28:06 Uhr:
...
Der Verbrauchsunterschied zugunsten des eigentlich mit der hierfür ungünstigeren Technik bestückten (und obendrein stärkeren und schwereren) ...
Tsts, ein Opel gewinnt mal einen Vergleichstest.
PS was ist ein MPFI?
MPFI = Multi Point Fuel Injection, wort wörtlich Mehrfachpunktkraftstoffeinspritzung, oder einfach die klassische Saugrohreinspritzung.
Grüße,
Zeph
Zitat:
@Diabolomk schrieb am 23. Mai 2016 um 12:34:32 Uhr:
Vielleicht weil keine Schichtladung im Tsi vorliegt.
Beim Opel mit Saugrohreinspritzung auch nicht, und beim VAG EA211 übrigens auch nicht.
Zitat:
@CrankshaftRotator schrieb am 23. Mai 2016 um 12:56:38 Uhr:
Beim Opel mit Saugrohreinspritzung auch nicht, und beim VAG EA211 übrigens auch nicht.Zitat:
@Diabolomk schrieb am 23. Mai 2016 um 12:34:32 Uhr:
Vielleicht weil keine Schichtladung im Tsi vorliegt.
Eben, das erklärt warum die DI im Teillastbereich keine direkte Verbrauchseinsparung bedeutet. Das wolltest du doch wissen.
Zitat:
@andi_sco schrieb am 23. Mai 2016 um 12:30:50 Uhr:
Zitat:
@LtLTSmash schrieb am 23. Mai 2016 um 07:47:40 Uhr:
...
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.
...Variable Nockenwellenverstellung?
Die verstellen aber nur die Phase und nicht die Kontur oder öffnungsdauer😉
Es gibt Umschaltungen von Nockenprofilen (Honda VTEC oder Toyota VVTi). Sowas ähnliches hat VW vielleicht auch verbaut. Ein Profil für den Atkinson- ein weiters für den Otto-Cycle.
Grüße,
Zeph
Letztes ist IMHO unmöglich. Wenn du dich im Atkinson an die Klopfgrenze herantraust, dann wärst du beim klassischen Otto bereits "drüber". Was du mit einem bewusst "suboptimalen" Zündzeitpunkt korrigieren musst.
Zitat:
@Diabolomk schrieb am 23. Mai 2016 um 12:58:41 Uhr:
Zitat:
@CrankshaftRotator schrieb am 23. Mai 2016 um 12:56:38 Uhr:
Beim Opel mit Saugrohreinspritzung auch nicht, und beim VAG EA211 übrigens auch nicht.Eben, das erklärt warum die DI im Teillastbereich keine direkte Verbrauchseinsparung bedeutet. Das wolltest du doch wissen.
Indirekt via höhere Verdichtung allerdings schon. Gut demgegenbüber steht dieReibleistung der Hochdruckpumpe.