Kleiner Motor: große Leistung und wenig Verbrauch

Grafik: RWTH Aachen

Weniger Spritverbrauch ohne Leistungseinbuße versprechen Forscher der RWTH Aachen mit ihrem neuen Antriebskonzept: Im Auftrag der Forschungsvereinigung Verbrennungs-kraftmaschinen (FVV) entwickeln sie einen kleinen Dreizylinder mit 0,8 Litern Hubraum. Er schafft 96 kW (131 PS) und verbraucht bei 20prozentiger Ethanolbeimischung bis zu 15 Prozent weniger Kraftstoff als moderne Direkteinspritzer und Turbolader.

Kann man den Hubraum moderner Ottomotoren weiter reduzieren, ohne Leistungseinbußen in Kauf zu nehmen? Und wie viel Kraftstoff spart man durch Verwendung des kleineren Motors? Macht es Sinn, dem Benzin Ethanol beizumischen? Diese Fragen wollen die Wissenschaftler der Aachener Hochschule beantworten.

 

Neuer Motor optimiert die Leistung und senkt den Verbrauch

 

Schon rasch war klar: „Ein solcher Motor mit extrem hohen spezifischen Leistungen entwickelt während der Verbrennung Spitzendrücke von bis zu 160 bar“, beschreiben sie ihr Projekt. Die Lösung: Um den daraus resultierenden mechanischen Belastungen standzuhalten, wählten die Aachener als Basis für den Benziner einen existierenden Dieselmotor und konstruierten einen komplett neuen Zylinderkopf. Er besitzt nur drei Ventile je Zylinder. Projektleiter Stefan Pischinger: „Wir wollten sowohl Einspritzventil als auch Zündkerze zentral anordnen. Auf der verbleibenden Fläche nutzen drei Ventile den Raum optimal aus.“

Herausforderung war zudem das kleine Zylinderhubvolumen von nur 266 Kubikzentimetern. Lösen konnten die Wissenschaftler das Problem, indem sie elektromagnetisch gesteuerte Sechs-Loch-Einspritzventile mit genau definierten Strahlverlauf verwenden. Den Einspritzdruck von bis zu 250 bar erzeugen sie in einem Common-Rail-System.

 

Bis zu 15 Prozent mehr Leistung wären möglich

 

Das Leistungspotenzial des Motors steigerten die Aachener, durch Beimengung von 20 Prozent Ethanol (E20). Den Vorteil des in der Regel aus biogenen Stoffen hergestellten Kraftstoffs erklären die Forscher: Er neige bei hohen Temperaturen und Drücken weniger stark zur Selbstentzündung („Klopfen“). Zudem könne die „Anfettung“ des Luft-Kraftstoff-Gemisches bei Volllast deutlich reduziert werden, wodurch der Verbrauch auch für Kunden, die viel auf der Autobahn unterwegs sind, sinke. Projektleiter Pischinger: „Uns war es wichtig, dass nicht nur der Norm-, sondern auch der Realverbrauch des Motors sinkt.“

300 Stunden brummte der neue Motor inzwischen schon auf dem Prüfstand. „Damit zeigen wir, dass spezifische Leistungen von 120 kW pro Liter Hubraum grundsätzlich machbar sind“, so Pischinger. Rechnen die Forscher die auf dem Prüfstand erzielten Verbrauchsmessungen auf den europäischen Fahrzyklus um, ergebe sich ein Verbrauchspotential von mindestens 11 Prozent. „Würde der Motor konsequent weiter optimiert, zum Beispiel hinsichtlich der mechanischen Reibung, so sind 15 Prozent weniger Verbrauch möglich“, sind sie überzeugt.


red

 

 

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