Das laute Dröhnen der Verbrenner
Im Kern geht es beim Wiener Motorensymposium dem Titel entsprechend immer noch um den Antrieb, der, und darin sind sich alle einig, so wenig umweltschädlich wie nur möglich gestaltet werden muss, und zwar in jeder Hinsicht
Im Kern geht es beim Wiener Motorensymposium dem Titel entsprechend immer noch um den Antrieb, der, und darin sind sich alle einig, so wenig umweltschädlich wie nur möglich gestaltet werden muss, und zwar in jeder Hinsicht. Es genügt längst nicht mehr nur Kraftstoffverbrauch und Abgase zu beachten, sondern auch die Herkunft verschiedener Energieformen und die Bedingungen bei deren Herstellung zu berücksichtigen. Das Thema ist spannender geworden aber auch unbequemer.
Es gebe noch immer zahlreiche Gründe, warum es in vielen Fällen vernünftiger sei, den Verbrennungsmotor weiter zu entwickeln als in undifferenzierter Denkweise den Elektromotor als alleine seligmachend zu sehen. Zum einen ist die Energiedichte fossiler Kraftstoffe derzeit noch unschlagbar hoch, zum anderen gibt es noch zahlreiche Möglichkeiten, den CO2-Ausstoß drastisch zu verringern. Außerdem stünden noch weitere Möglichkeiten der Herstellung CO2-neutraler Kraftstoffe an, die einen Verbrennungsmotor antreiben können, wenngleich Thomas Weber, Konzern-Forschungsvorstand bei Mercedes-Benz die Wasserstoff-Brennstoffzelle nun doch als endgültiges Ziel aller auch nur im Entferntesten absehbaren Entwicklungen sieht. Die Energiebilanz rein elektrischer Systeme ist bei genauerem Hinsehen nämlich alles andere als rosig. Durch den global hohen Anteil an Kohlekraft bei der Stromherstellung fällt die Gesamt-CO2-Bilanz für den Elektroantrieb nur in wenigen Ländern positiv aus, zumindest jetzt noch, solange keine Energiewende greift.
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Die konkreten Bemühungen zur Verbesserung des Verbrennungsmotors liegen zum einen Teil in seiner Ergänzung durch elektrische Systeme, zum Anderen aber immer noch in der Verbesserung der Verbrennung selbst. Die technischen Möglichkeiten bestimmen nur einen Teil des Weges in die Zukunft. Der Politik und gesellschaftlichen Strömungen kommt eine Schlüsselrolle zu.
Von drei bis 16 Zylindern
Die Präsentation des 1500 PS starken W16-Zylinder-Motors im Bugatti Chiron zeigte naturgemäß die Grenzen des Machbaren auf weit jenseits der Sinnfage. Zukunftsweisende Technologie findet man in diesem Motor allerdings eher nur als Spurenelemente. Genauso wie beim V12 im Aston Martin oder im BMW 7er gilt allerhöchste Laufruhe auch im Leerlauf als wichtigstes Funktionsprinzip. Beim Chiron kommt dann noch allerhöchste Leistung dazu. Dafür hat man sich bei Bugatti sogar für eine altmodische indirekte Einspritzung entschieden, allerdings mit gleich zwei Einspritzventilen pro Zylinder (eine Hochlastdüse mit 385 g/min und eine mit 211 g/min), macht in Summe also 32 Stück.
Damit ist garantiert: Allerhöchste Laufruhe im Leerlauf, allerhöchste Leistung bei 6700 Touren. Der Alltag in Sachen Zylinderzahl spielt sich mittlerweile allerdings zwischen drei und vier Zylindern ab, sechs Zylinder sind schon eher die Ausnahme, acht noch seltener. Die Klassenunterschiede werden neuerdings über Aufladung und Elektrifizierung hergestellt.
Abgase und Abgastests
Die Zukunft des Verbrennungsmotors ist nicht unerheblich davon abhängig, ob es gelingt, sich von jeglicher Abgasdiskussion zu befreien. Technisch ist es möglich, allerdings mit erheblichem finanziellem Aufwand. Das genaue Procedere des RDE-Tests (Real Driving Emissions) ist noch nicht endgültig fixiert. Noch ist nicht entschieden, ob ein Testverfahren der TU Graz oder ein anderes das Wohlwollen der Entscheidungsträger in der EU finden wird. Ein heikler Punkt ist auch, dass die Messgenauigkeit portabler Geräte (PEMS) laut Bosch noch immer um 50 Prozent streuen kann.
Festkörper-Batterien
Der technologische Zug in Sachen Batteriezellen wäre längst abgefahren – ohne die Europäer –, heißt es immer wieder. Panasonic (Japan), Samsung und LG (Korea) heißen die großen Player. Nur mehr Bosch traut man es zu, noch nach vorne und bis an die Spitze zu kommen. Nach der Übernahme des US-Startups SEEO will man nun Festkörper-Lithiumzellen auf Basis der DryLite-Technologie zur Serienreife bringen: Auslaufsicher, nicht brennbar, höchst zyklenfest und mit mehr als doppelter Energiedichte gegenüber heutiger Lithium-Ionen-Technik.
Mit Wasser fahren
Der Benzinmotor nähert sich in seinem Wirkungsgrad immer weiter dem Diesel, bekommt aber damit auch zusehends dessen Probleme in Sachen Abgasqualität, und die heißen Stickoxide und Rußpartikel. Schuld daran ist einfach gesagt die hohe Verbrennungstemperatur. Ein altes Rezept, diese zu senken, wird seit Jahrzehnten schon bei Sportmotoren angewendet und soll nun nicht nur die Leistung pushen, sondern auch die Abgasqualität verbessern: die Wassereinspritzung. Dort wo dann beim Diesel der AdBlue-Tank für den SCR-Katalysator liegt, wäre beim Benziner genug Platz für den Wassertank.
48 Volt Mildhybrid und Elektroturbo
Vollhybrid- und vor allem auch Plug-In-Hybrid-Systeme werden als unumgänglicher Schritt in die Zukunft gesehen. Aber auch Mild-Hybrid-Systeme sollen den Bemühungen nach mehr Umweltverträglichkeit neuen Schwung verleihen. Stichwort 48-Volt-System. Mit wesentlich weniger Aufwand gegenüber einem Hochvolt-System lässt sich damit ebenfalls erheblich Kraftstoff sparen. Außerdem lassen sich zusätzliche Funktionen auf elektrischem Wege darstellen, etwa ein elektrischer Turbolader, der den herkömmlichen Abgasturbolader bei niedrigen Drehzahlen unterstützt und damit das so genannte Turboloch vermeidet. Dieser technische Zugang wird vor allem von Zulieferern favorisiert, etwa von Continental-Schäffler, Delphi oder der Grazer AVL List.
Verstellbare Verdichtung
Ein neuer Anlauf zu einem alten Traum der Motoreningenieure von einer besseren Nutzung des Kraftstoffs wurde auch von der AVL List präsentiert: Die variable Verdichtung in Form eines verstellbaren Pleuels würde eine enorme Ausweitung der Zonen höchsten Wirkungsrades im Motokennfeld möglich machen und damit noch eine erhebliche Verbesserung der Kraftstoffeffizienz. Alleine: Das Gewicht der Pleuelstange erhöht sich dadurch nach momentanem Stand der Technik von 600 auf 900 Gramm, ein enormer Zuwachs an bewegter Masse, die in einer Sekunde bis zu zweihundert Mal beschleunigt und auf null abgebremst wird. (mfz [3])
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