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Motorentechnik: Wie man Antriebe sauberer und sparsamer macht

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Motorentechnik  

Wie man Antriebe sauberer und sparsamer macht

23.10.2014, 11:42 Uhr | Christiane Brünglinghaus / Springer

Motorentechnik: Wie man Antriebe sauberer und sparsamer macht. Wie man Antriebe sauberer und sparsamer macht (Quelle: imago/Bernhard Classen)

Wie man Antriebe sauberer und sparsamer macht (Quelle: Bernhard Classen/imago)

Weniger CO2-Ausstoß und gleichzeitig geringere Emissionen der "klassischen" Schadstoffe: Die Entwickler arbeiten mit Hochdruck daran. Zwei Beispiele zeigen, wie Motor und Gesamtsystem weiter optimiert werden können.

Den CO2-Ausstoß senken und die Emissionen, insbesondere in höheren Last- und Drehzahlbereichen, reduzieren: Das sind die Ziele der Antriebsentwickler. Mit welchen technischen Lösungen und Strategien kann das gelingen? Der Weg dorthin führt über zwei Ebenen. Einerseits muss der Verbrennungsmotor weiterentwickelt werden, andererseits gilt es, das Gesamtsystem zu optimieren.

Neue Anforderungen durch RDE-Testverfahren

Beim Motor selbst bietet zum Beispiel die Abgasrückführung (AGR) nach wie vor Möglichkeiten zur weiteren innermotorischen Emissionsreduzierung. Das ist wichtig, denn künftig sollten Emissionszyklen verstärkt breitere Drehzahl- und Lastbereiche abdecken, als es der aktuelle NEFZ tut. Damit erhöht sich aber der Entwicklungs- und Applikationsaufwand von Emissionskonzepten weiter.

Daher haben die FEV und der Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA) der RWTH Aachen einen modellbasierten Ansatz zur direkten emissionsbasierten Regelung der AGR beim Dieselmotor entwickelt, wie sie im Artikel "Emissionsbasierte AGR-Strategien für RDE beim Dieselmotor" aus der MTZ 9-2014 beschreiben. Dieser unterscheidet prinzipbedingt nicht zwischen stationären und transienten Emissionen. Ziel ist die effiziente Einhaltung der NOx-Rohemissionen unter allen Umgebungs- und Betriebsbedingungen, weswegen auch keine Unterscheidung zwischen Nutzfahrzeug- (ISC) und Pkw-Anforderungen (RDE) notwendig ist.

Im Vergleich zu bisherigen Konzepten mit starr applizierten AGR-Sollwertstrukturen soll die neue Regelung eine schnellere Bedatung und die Berücksichtigung der künftig dynamischeren Betriebszyklen erlauben, wie sie beispielsweise die RDE-Gesetzgebung (Real Driving Emissions) vorgeben wird.

Abwärmerückgewinnung mittels Rankine-Prozess

Die IAV hingegen verfolgt für den Einsatz im Pkw einen systematischen Ansatz für die Integration eines Clausius-Rankine-Prozesses, wie das Unternehmen im Artikel "Symbiose aus Energierückgewinnung und Downsizing" aus der MTZ 9-2014 beschreibt. Er umfasst einen motornahen Wärmetauscher vor Turbine, einen Hauptwärmetauscher nach Katalysator sowie einen Einzylinder-Hubkolbenexpander. Der gesamte Kreislauf wurde mit Ethanol als Arbeitsmedium am Motorprüfstand untersucht.

Neu dabei ist, dass insbesondere die Wechselwirkung mit dem Motor-Downsizing im Fokus steht. Damit könnte das System auch attraktiv für den Einsatz im Pkw werden, nachdem es in letzter Zeit insbesondere bei Nutzfahrzeuganwendungen im Gespräch war.

Lokal emissionsfreies Fahren: Wettbewerb der nächsten Jahre

Für Professor Dr. techn. Christian Beidl, Technische Universität Darmstadt, wird lokal emissionsfreies Fahren der Wettbewerb der nächsten Jahre sein, wie Beidl im Interview mit der MTZ erläutert. In Zukunft sei der Elektroantrieb der Konkurrent des Verbrennungsmotors. Der Verbrennungsmotor bleibe in diesem Vergleich ein Schadstoffemittent.

"Dieser Punkt wird an Bedeutung gewinnen, unklar ist, über welche Wege, vielleicht über Verbotsszenarien. Ich glaube, das Denkmuster, mit Euro 6 sei alles Machbare erreicht, ist gefährlich. Eigentlich müssten die Hersteller das Thema Emissionen konsequent und initiativ angehen und sich fragen, wie sie einen Verbrennungsmotor darstellen können, bei dem Emissionen keine Rolle mehr spielen", erklärt Beidl.

www.springerprofessional.de

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