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Ein kraftstofffressender Motor
Ein Forschungsprojekt in Großbritannien hat einen Benzinmotor entwickelt, der den Kraftstoffverbrauch um 15 Prozent senken kann, ohne an Leistung zu verlieren.
Probeverbrennung : Ein Testmotor von Lotus Engineering zur Entwicklung eines neuen, effizienten Motordesigns.
Der Schlüssel zum neuen Design liegt in der getrennten Einleitung von Kraftstoff und Luft in die Motorzylinder. Durch das Experimentieren mit verschiedenen Regimen für die direkte Kraftstoffeinspritzung bei gleichzeitiger Variation des Öffnens und Schließens der Lufteinlassventile haben die Forscher den großen Durchbruch in der Leistung erzielt – und einen Konzeptfahrzeugmotor entwickelt, der bei großen Autoherstellern auf Interesse stößt.
Ziel des Projekts, einer Zusammenarbeit zweier führender Pkw-Motorenentwicklungsunternehmen, Lotus Engineering und Continental-Antriebsstrang , und zwei Universitäten, Loughborough und University College London , soll Verluste durch die Motordrossel reduzieren. Bei herkömmlichen Motoren wird die Drosselklappe außer bei voller Beschleunigung teilweise geschlossen gehalten, wodurch der Luftstrom behindert und der Druck und die Dichte der in den Zylinder eintretenden Luft verringert werden. Dies zwingt den Motor, härter zu arbeiten, um Luft in den Zylinder zu ziehen. Diese verschwendete Energie kann eingespart werden, indem die Luftmasse, die in den Zylinder eintritt, nicht mit der Drosselklappe gesteuert wird, sondern durch Variieren der Ventilöffnungszeiten an jedem Zylinder. Dadurch können auch Motoren kleiner und effizienter gebaut werden.
Solche Anpassungen sind bei herkömmlichen Motoren mit variabler Ventilsteuerung nicht möglich, die mechanische Steuerungen verwenden, die ihren Betrieb einschränken. Aber Lotus Engineering hat ein Hydrauliksystem entwickelt, das angeblich die vollständige Kontrolle über das Timing, die Dauer und den Hub der Ventile ermöglicht. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die beste Ventilkonfiguration vier für jeden Zylinder war, zwei für den Lufteinlass und zwei für den Auslass. Laut dem Chefingenieur des Unternehmens, Graham Pitcher, könnte die Motorleistung durch Schließen eines Einlassventils und leichtes Öffnen des anderen gesteuert werden.
Ein weiterer wichtiger Unterschied zu früheren Konstruktionen besteht darin, dass die Einspritzdüse nicht seitlich, sondern zentral im Zylinderkopf positioniert ist. Dadurch können sich Kraftstoff und Luft besser vermischen, allerdings befindet sich der Injektor an der heißesten Stelle des Motors und benötigt daher einen verbesserten Wasserfluss, um ihn kühl zu halten. Ein zusätzlicher Vorteil einer besseren Verbrennung sind geringere Mengen an unverbranntem Kraftstoff im Abgas, was zu weniger Kohlenwasserstoffemissionen führt.
Lotus Engineering und Continental Powertrain haben die Technologie bereits in ein kohlenstoffarmes Konzeptfahrzeug übernommen. Ein Dreizylinder-1,5-Liter-Motor, der auf dem Verbrennungskonzept basiert, wurde in den Opel Astra eingebaut und reduziert die Kohlendioxidemissionen um 15 Prozent im Vergleich zum serienmäßigen 1,8-Liter-Vierzylindermotor des Astra. Gleichzeitig steigert das Concept Car das Drehmoment um 36 Prozent und die Leistung um 14 Prozent.
Laut Geraint Castleton-White, Powertrain Leader bei Lotus Engineering, ist das Ergebnis ein Auto, das 140 Gramm oder weniger Kohlendioxid pro Kilometer ausstößt. Im Jahr 2007 wurden in Europa durchschnittlich 158 Gramm Kohlendioxid pro Kilometer verkauft; Der Gesetzesentwurf im Europäischen Parlament sieht vor, dass Autos bis 2012 die Norm von 130 Gramm pro Kilometer erfüllen müssen.
Wir haben enormes Interesse von Herstellern auf der ganzen Welt und das Konzept wird in Zukunft in Produktion gehen, sagt Castleton.
Der Prototyp-Motor ist kostengünstiger als andere Magermotoren mit Direkteinspritzung, da teure Ausrüstung zum Einfangen von Stickoxiden überflüssig wird, sagt er.
John Heywood, Professor für Maschinenbau am MIT, ist von den Verbesserungen nicht überrascht. Die Leistung von Verbrennungsmotoren habe sich in den letzten Jahrzehnten oder so nahezu linear verbessert, betont er. Wir müssen alle Möglichkeiten verfolgen, die vielversprechend aussehen. Er schlägt jedoch vor, dass es andere potenzielle Möglichkeiten zur Steigerung der Motoreffizienz gibt, z. B. die Verringerung der Reibung, die am Ende kostengünstiger sein könnte. Es gebe Fragen zur langfristigen Marktattraktivität der Verstellventiltechnik, sagt er.