Altes Prinzip – neue Ideen

Weit über 100 Jahre alt ist er inzwischen, der gute alte Verbrennungsmotor. Eine Technologie, die ausgedient hat, würde man meinen. Schließlich gibt es längst alternative Antriebe: Wasserstoff, Brennstoffzellen oder Batterien. 2020 sollen eine Million Elektroautos auf Deutschlands Straßen surren – so das Ziel der Bundesregierung. Doch derzeit sind es nur etwas mehr als 12.000. Die sächsische WK Potenzial-Initiative OptiVent setzt deshalb auf die Optimierung der herkömmlichen Motoren.  

Das Ambiente passt: Zwischen restaurierten, alten Audis und Trabanten im Forum Mobile der Westsächsischen Hochschule Zwickau erläutert Prof. Dr.-Ing. Jörn Getzlaff den Besuchern des Abschlussworkshops die Vorzüge der OptiVent-Technologie. Dazu gehört vor allem die Kraftstoffeinsparung.

Mit diesem Versuchsaufbau testen die OptiVent-Ingenieure ihre Technologie zur Optimierung von Verbrennungsmotoren.
 
Mit diesem Versuchsaufbau testen die OptiVent-Ingenieure ihre Technologie zur Optimierung von Verbrennungsmotoren.  
Was ist die Idee? Normalerweise werden die Ventile in Ottomotoren durch eine mechanisch gekoppelte Nockenwelle geöffnet und geschlossen. Eine so genannte Drosselklappe steuert die Zufuhr des Gemischs aus Luft und Kraftstoff in die Brennkammer, also den Zylinder.

Das OptiVent-Team hat nun ein neues, variables System entwickelt und erprobt, mit dem die Ventile einzeln angesteuert werden können. Auf diese Weise müssen nicht alle Zylinder permanent arbeiten, sondern mit diesem Prinzip lassen sich einzelne Zylinder „lahmlegen“. Eine Drosselung ist kaum noch notwendig und die mögliche Kraftstoffeinsparung von bis zu 15 Prozent beachtlich.
 

Antrieb optimieren

Das OptiVent-System könnte in jeden normalen Verbrennungsmotor eingebaut werden. Es besteht aus Magnetventilen und hydraulischen Aktuatoren zur Steuerung der Ventilbewegung. In einem Versuchsaufbau haben die Ingenieure ihre Technologie bereits getestet.

Neben der Verbrauchsreduzierung soll damit auch die Energiebilanz beim Starten von Verbrennungsmotoren verbessert werden. Kombiniert mit einem speziellen Energiespeicher, den Ingenieure der TU Chemnitz im Rahmen von OptiVent entwickelt haben, könnte sogar mechanische Energie, die sonst beim Bremsen in Form von Wärme frei wird, zum Starten des Motors genutzt werden. Damit wäre für den Startvorgang eine Kraftstoffersparnis von bis zu 20 Prozent möglich.

Energie besser nutzen

Das Prinzip klingt einfach: Statt nur in Wärmeenergie umgewandelt zu werden, bewegt die kinetische Energie des Bremsvorgangs eine Pumpe. Damit wird Öl in einen so genannten Blasenspeicher gepumpt. Der Speicher enthält eine Gasblase, die dabei zusammengedrückt wird.

Die Grafik zeigt das bei OptiVent entwickelte System, Bremsenergie mit Hilfe eines Blasenspeichers für den Start des Motors zu nutzen (beide Abbildungen: WK OptiVent).
 
Die Grafik zeigt das bei OptiVent entwickelte System, Bremsenergie mit Hilfe eines Blasenspeichers für den Start des Motors zu nutzen
beide Abbildungen: WK OptiVent.  
Wenn die Energie zum Starten des Motors benötigt wird, läuft das Öl aus dem Speicher zurück und treibt die Kurbelwelle an, die mit der Pumpe verbunden ist. Die Pumpe wandelt hydraulische wieder in mechanische Energie um. Mit dem System könnte sogar der Anlasser eingespart werden. Ob und wie sich die OptiVent-Ideen nun in die Praxis umsetzen lassen, wird sich zeigen. Dass die Unternehmen daran interessiert sind, zeigte die Anwesenheit von Vertretern großer deutscher Autohersteller auf dem Abschlussworkshop in Zwickau.


Nähere Informationen zur WK Potenzial-Initiative OptiVent finden Sie hier.