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Neuartiges Raumzündverfahren spart Treibstoff
Hallo zusammen,
ich habe heute diesen Artikel in der Zeitung gelesen und war erstaunt, dass darüber hier im Forum nichts zu lesen ist weil das eine hoch interessante Sache ist:
http://www.badische-zeitung.de/suedwest-1/wenn-der-funke-ueberspringt
Es geht im Kern darum die Verbrennung in Ottomotoren effizienter zu gestalten indem man die sich langsam ausbreitende Zündung über die Zündkerze durch ein Raumzündverfahren mittels Mikrowellen ersetzt.
Ich hoffe dass wir hier ein wenig über Potential und Probleme dieser Idee diskutieren können. Bis zu 30% Kraftstoffersparnis halte ich für sehr hoch gegriffen, aber dass dieses Zündverfahren generell Sprit sparen sollte halte ich für sehr realistisch.
Mich würde auch interessieren ob ihr das für vorteilhafter haltet als die Dieselzündung oder die homogene konpressionszündung des Diesotto. Grundsätzlich kann ich keinen thermodynamischen Unterschied zwischen einer homogenen kompressionszündung oder Mikrowellenzündung feststellen aber ich mag mich irren. Jedenfalls würde ich erwarten, dass die Mikrowellenzündung nagelt wie der diesotto.
Grüße
Repiz
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17 Antworten
Viel kann ich darüber nicht diskutieren... Nur soviel: Das klingt gut, wenn wir das heute hätten. Aber in 10 Jahren ist es einfach zu spät...
Grüße
David
Grundsätzlich kann man damit zunächst die homogene Kompressionszündung eines Diesels erreichen.
Damit ist erstmal der Wirkungsgrad eines Diesotto möglich.
Da ich aber zusätzlich den Zündzeitpunkt in Grenzen frei wählen kann (insbesondere in Richtung Frühzündung diesen vor den homogenen Zündzeitpunkt legen kann), ist ein weiterer, allerdings kleiner Verbrauchsvorteil gegen den Diesotto theoretisch möglich.
Gegenrechnen muß man jetzt die Leistung zur Erzeugung der Mikrowellen. Dazu müßte man aber wissen welcher Generator verwendet wird (Stoßgenerator wie bei militärischen EMP Waffen ?).
Gruß SRAM
Kompressionszündung gibt es doch schon seit 50+x Jahren. Blieb allerdings Modellmotoren mit Spezialkraftstoff vorbehalten.
Ach ja, der Glühkopfmotor im berühmten Lanz-Bulldog war auch eine Form der Kompressionszündung und ein früher Diesotto.
Alles in allem könnten wir auch eine vierdimensionale Holomatrix in den Hubkolben-Verbrennungsmotor hineinkonstruieren - das würde nichts daran ändern, daß dieses Konzept weitgehend ausgereizt ist.
Aufbauend auf diesem alten Konzept kann man nur die Fahrzeuge kleiner und leichter, die Benutzungsgewohnheiten energiebewußter und den Verkehrsfluß effizienter machen - das wars.
MB-Chef Zetsche hat es wohl mit dieser Aussage auf den Punkt gebracht:
"Wenn Sie mir von drei Prozent erzählt hätten, ich hätte gesagt, genial. 30 Prozent ist verrückt."
Es ist ja nicht so dass man die möglichen Verbesserungspotentiale beim Verbrennungsmotor in der Autoindustrie nicht kennt. Da wird schließlich seit über 100 Jahren, und in den letzten Jahrzehnten immer intensiver geforscht (am E-Auto natürlich auch).
Sicher will man erreichen dass das Gemisch möglichst vollständig bis zu den Zylinderwänden hin verbrennt. Doppelzündung mit 2 Kerzen geht ja in die diese Richtung und wurde inzwischen aber z.B. bei Mercedes wieder verworfen.
Aus eigener Erfahrung kann ich dazu folgendes beitragen: Mein letzter MB C240, 2,6Liter, 170 PS hatte Doppelzündung. Der Durchschnittsverbrauch über ca. 5 Jahre lag bei knapp 12l/100km.
Mein jetziger BMW 525i hat 218 PS und 3,0 Liter Hubraum, der Durchschnittsverbauch liegt bei ca. 10l/100km (jeweils relativ viel Kurzstrecke). Das ist natürlich kein direkter Vergleich, der BMW hat Direkteinspritzung mit Schichtladung, dafür ist das Auto aber auch größer und etwas schwerer.
Die Zündung mit 2 Kerzen erfolgte übrigens je nach Betriebszustand zeitlich etwas versetzt um einen kontinuierlichen Verbrennungsablauf zu erreichen.
Wird das Gemisch schlagartig an vielen Stellen gleichzeitig gezündet entstehen Druckspitzen wie bei einer klopfenden Verbrennung und man ist gezwungen entweder die Verdichtung zu reduzieren oder den Zündzeitpunkt zurückzunehmen.
Beide Maßnahmen reduzieren die Effizienz bzw. erhöhen den Verbrauch.
Danke für die kompetenten Beiträge!
Zum Vergleich mit dem Diesotto habe ich eine Frage:
Ich kann zwar im Grunde die Zündbedingungen wie beim Diesotto erreichen und damit wie SRAM sagt den selben Wirkungsgrad aber der Diesotto sollte Prinzipbedingt doch ein höheres Kompressionsverhältnis haben, das ja auch wiederum zu höherem Wirkungsgrad führt. Denn hätte der Mikrowellenmotor die selbe Kompression wie der Diesotto würde er ja kompressionszünden.
Grüße
Er muß nicht dieselbe Kompression haben, aber er kann. In dem Fall würde er ohne die MW-Zündung wie ein diesotto laufen, aber er kann dann eben auch vorher im gesamtenVolumen gezündet werden, was gegenüber der möglichen Frühzündung des Diesotto mittels konventioneller Kerze einen kleinen Vorteil verspricht (Betonung liegt auf klein).
Gruß SRAM
Das leuchtet ein.
So gesehen ist es tatsächlich fraglich ob es sich lohnt in die Entwicklung eines MW-Motors zu investieren wenn man schon am Diesotto dran ist.
Der 2-Takt-Lineargenerator wäre sowieso noch wirkungsgradstärker und daran wird ja auch schon gearbeitet.
Gruß
Repiz
Der große Vorteil liegt darin, auch stark magere Gemische zünden zu können. Die können theoretisch sauberer und damit effizienter verbrennen - ohne raumgreifende Zündung funktioniert das aber nicht. Somit ist eine MW-Zündung auf jeden Fall eine sinnvolle Angelegenheit. Ein Nageln (Frühzündung) ist mit Zwangszündung generell auszuschließen, der Brennraum müsste ggfs. der räumlichen Zündcharakteristik angepasst werden.
Wie muss man das denn im vergleich zum Laserzündverfahren sehen? ICh glaube Ford bringt grade sowas in Serie. Im Grunde dürfte die Unterschiede im Wirkungsgrad gering sein.
Wer sich die Ottomotoren-Entwicklung der letzten Jahrzehnte anschaut muss eigentlich zwangsläufig zu der Erkenntnis kommen dass es schlicht unmöglich ist nur mit einem neuen Brennverfahren, unabhängig davon wie gezündet wird, einen signifikanten Wirkungsgradvorteil zu erzielen.
Warum der Ottomotor im Vergleich zum Dieselmotor im Alltagsbetrieb mehr verbraucht liegt hauptsächlich daran das der Ottomotor viel höhere Ladungswechsel- bzw. Drosselverluste aufweist. Gelingt es diese Verluste weiter zu reduzieren kommt man mit zusätzlichen Maßnahmen zur Reibleistungminimierung (Nebenaggregate) schon in Regionen um 30% Verbrauchsreduzierung.
Die letzten Jahre haben sich zwei Technologien zur Reduzierung der Ladungswechselverluste am Markt durchgesetzt: Magerbetrieb und Downsizing.
Bei magerbetreibenen Motoren kann in der Teillast die Drosselklappe offen bleiben, dadurch wird genau dort wo das Fahrzeug seinen Verbrauch nachweisen muss (NEFZ-Fahrzugzyklus -> Teillast) der Ladungswechselverlust minimiert. Wer sein Fahrzeug eher bei höheren Lasten bewegt wird von diesem Vorteil nichts sehen. Der größte Nachteil solcher Schichtbrennverfahren ist, dass immer zuviel NOx entsteht (siehe Dieselmotor). Man ist also gezwungen eine teure Abgasnachbehandlungskomponente (Chemiefabrik) an den Motor zu flanschen. Solch ein scheinbar simpler NOx-Speicherkat kann dann schon mal halb so viel kosten wie der Motor selbst. Wenn es gelingt ein Brennverfahren zu entwickeln dass im Magerbetrieb funktioniert aber nicht zuviel NOx erzeugt hätte man schon einen gewaltigen Schritt getan. Momentan ist man aber noch nicht soweit. Marketingaufbereitete Begriffe wie Diesotto oder dergleichen sollte man nicht allzu ernst nehmen.
Momentan setzt sich eher die Technologie Downsizing durch. Anstatt großvolumiger Saugmotoren werden hubraumkleinere turbogeladene Motoren gebaut. Diese kleineren Motoren werden dann bei höheren Lasten, mit geringeren Ladungswechselverlusten, bewegt.
Es gibt zig Veröffentlichungen zum Thema Laserzündung, homogene Selbstzündung am Ottomotor und dergleichen. Zumeist handelt es sich um irgendwelche Forschungsvorhaben. Was bringt eine Laserzündung, die evtl. geringe Verbrauchs- oder Geräuschvorteile bringt wenn die Laseroptik nach 100h verschmutzt ist? Was nutzt ein Brennverfahren dass in einem gewissen Betriebsbereich selbst zündet, wodurch man aber widerum eine variable Verdichtung benötigt?
Schon rührend die Geschichte dieser Tüftler aus der schwäbischen Provinz, die eine scheinbar revolutionäre Idee haben aber leider nicht die Millionen-Euros um die Technik auf einen halbwegs serientauglichen Stand zu bringen. In dieser Zwickmühle befinden oder befanden sich Hunderttausende von Erfindern weltweit. Böse Automobil- und Automobilzuliefererindustrie.
Gruß
Vanilla299
implosion anstatt explosion!
Zitat:
Original geschrieben von Stonimakkaroni
implosion anstatt explosion!
- genau, mit der Kraft von rund 1Atmosphäre
Außendruck - endlich wieder zu
hubraumstarken Motoren ! :D
Sorry
Zitat:
Original geschrieben von vanilla299
Warum der Ottomotor im Vergleich zum Dieselmotor im Alltagsbetrieb mehr verbraucht liegt hauptsächlich daran das der Ottomotor viel höhere Ladungswechsel- bzw. Drosselverluste aufweist.
Was gerne vernachlässigt wird, ist dass Diesel einen höheren Heizwert als Benzin hat. Auch das trägt dazu bei, dass Dieselmotoren sparsamer erscheinen. Für einen Vergleich muss man berücksichtigen, dass Diesel einen Heizwert von 35,8 MJ/l hat und Benzin 31,8 MJ/l. Das ist ein Unterschied von über 10%.
Zitat:
Original geschrieben von muhmann
Zitat:
Original geschrieben von vanilla299
Warum der Ottomotor im Vergleich zum Dieselmotor im Alltagsbetrieb mehr verbraucht liegt hauptsächlich daran das der Ottomotor viel höhere Ladungswechsel- bzw. Drosselverluste aufweist.
Was gerne vernachlässigt wird, ist dass Diesel einen höheren Heizwert als Benzin hat. Auch das trägt dazu bei, dass Dieselmotoren sparsamer erscheinen. Für einen Vergleich muss man berücksichtigen, dass Diesel einen Heizwert von 35,8 MJ/l hat und Benzin 31,8 MJ/l. Das ist ein Unterschied von über 10%.
Sie "erscheinen" nicht sparsamer, sie sind es.
Der Hauptgrund liegt aber immer noch in der Verdichtung. Der Diesel hat über 20 und der Benziner etwa 10. Und wenn beim Benziner die Drosselklappe fast zu ist (auch bei konstant 100 km/h mit vllt. 15 PS Leistungsabgabe), hat er eine noch viel geringere Verdichtung (unter 5).
Eben Qualitätsregelung (Diesel) versus Quantitätsregelung (Benziner).
Bei völl geöffneter Drosselklappe ist der Unterschied nicht mehr ganz so groß. Aber eben im meist genutzten Teillastbereich.
Deshalb ein Benziner mit Direkteinspritzung und Ladungsschichtung (zündfähiges Gemisch an der Kerze, ansonsten Luftüberschuss) und immer voller Füllung (Lambda 1,4 oder größer). Die Zündverfahren hier sind dann schon interessant...