Mahle und BMTS heben Potenziale des Ottomotors

Sei es die Optimierung der Reibleistung, eine bedarfsgerechte Motorkühlung, der Erdgasbetrieb oder etwa die Kombination aus variabler Turbinengeometrie mit dem Miller-Cycle – die CO2-Potenziale des Ottomotors sind noch lange nicht ausgeschöpft. Wie die verantwortlichen Entwickler aus den Häusern Mahle und Bosch Mahle TurboSystems am vergangenen Mittwoch (24.6.) in ihrer diesjährigen Technischen Pressekonferenz zeigten, sind die klassische Ingenieurskunst verbunden mit Prozess- und Materialwissen der Schlüssel zu noch mehr Effizienz und Leistung des klassischen Verbrenners.

Benchmarkmotor mit CNG-Betrieb
Im Besonderen schlummern enorme Möglichkeiten etwa im Betrieb mit CNG, dem komprimierten Erdgas, in Kombination mit Downsizing. Wie Marco Warth von der Konzernvorausentwicklung bei Mahle erläutert, sei es ohnehin eher verwunderlich, dass dem Erdgasbetrieb in Fahrzeugen keine größere Wertschättzung zuteil werde. Denn alleine die sich aus der Chemie ergebeneden Vorteile, das Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff, rückt Erdgas gegenüber Benzin von Haus aus in ein besseres (CO2-)Licht: bei Erdgas 4:1, bei Benzin 2,25:1. Mahle hat sich des Themas CNG-Antrieb konsequent von der Komponentenseite her genähert und im Rahmen eines Konzernprojekts dessen Möglichkeiten geprüft. Kurz gesagt ergeben sich bei einer optimierten Auslegung des Antriebs nach Angaben der Experten bis zu 31 Prozent geringere Emissionen. Die Mahle-Ingenieuere haben als Basis ihren 1,2-Liter-Motor, einen 3-Zylinder (Di3) herangezogen. Im Aggregat wurde das Verdichtungsverhältnis auf 12,5:1 angehoben und die Motorkomponenten angepasst. Ein Nachteil im Vergleich zu Benzin-DI-Motoren bei niedrigen Drehzahlen bis etwa 2.000 min-1 ist es jedoch, dass kein spülendes Brennverfahren (Scavenging) möglich ist. Kompensieren lasse sich dies etwa durch Einsatz eines Turboladers mit variabler Turbinengeometrie und Saugrohreinspritzung, oder aber mit Hilfe eines Wastegate-Laders und Direkteinspritzung. Ziel des aktuellen Projekts sei es, einen Benchmarkmotor zu erschaffen, der Spitzendrücke bis 185 bar aushalte, so Warth. Angepeilt ist eine Leistung des Motors von 110 kW/L und 270 Nm Drehmomentmaximum.

Bosch Mahle TurboSystems zeigt neue VTG-Generation für Großserienanwendung im Ottomotor. Bild: BMTS

VTG ohne teure Sondermaterialien
Die variable Turbinengeometrie für Ottomotoren hat seit Einsatz im Porsche 911 Turbo wohl so etwas wie Mythos-Charakter. Denn die enormen Abgastemperaturen von über 1.000 Grad Celsius stellen beim Otto im Vergleich zum Diesel (850 Grad Celsius), bei dem VTG nahezu Standard ist, weit höhere Anforderungen an die Werkstoffe. Dass man beim Otto auch mit herkömmlichen, preiswerten und großserientauglichen Materialien durch gezielten Einsatz variabler Turbinengeometrie in Kombination mit dem Miller-Cycle ans Ziel gelangen kann, schildert Roger Busch aus der Geschäftsführung von BMTS. Infolge einer Reduktion des Druck- und Temperaturniveaus im Verbrennunsgprozess werde der Motorwirkungsgrad mittels Zündanpassung gesteigert und die maximale Abgastemperatur gesenkt. Busch spricht von 900 Grad Celsius. Beim BMTS erweitere man den Einsatzbereich auf Abgastemperaturen bis 980 Grad Celsius. Die innermotorischen Maßnahmen stellen hohe Anforderungen an das Material für den VTG. Bosch Mahle TurboSystems setzt dabei das kompakte und vereinfachte Design des VTG der 2. Diesel-Generation ein. Das CO2-Potenzial im Realverbrauch liege damit bei bis zu zwei Prozent. Für die Serienreife nennt Experte Busch einen Zeitraum von zwei Jahren.

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