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Meinungen und Fakten zu neuem Fahrzeugkonzept
Hi,
schon länger geht mir ein neues Fahrzeugkonzept im Kopf herum und jetzt wollte ich mal fragen, ob meine Überlegungen grundsätzlich möglich und realisierbar wären.
Die grundsätzliche Problematik bei heutigen Verbrennungsmotoren ist ja, dass sie zwar bei Volllast einen Wirkungsgrad von bis zu 43% erreichen. Dieser Volllast-Zustand wird aber nur in einem kleinem Bruchteil der gesamten Fahrzeit wirklich erreicht wird. Bei Teillast sinkt der Wirkungsgrad auf bis zu 20% herunter.
* Hier wäre interessant, was für ein Wirkungsgrad über (z.B normalen EU-Verbrauchszyklus) erreicht werden kann.
Genau hier frage ich mich, ob man den Wirkungsgrad des Motors nicht erhöhen kann.
Die Lösung wäre doch einfach: Man lässt den Motor möglichst immer auf Volllast laufen. :)
Hier würde ich ansetzen und das bekannte Prinzip des Downsizing benutzen. Einen großvolumigen Vierzylinder (beispielsweise 2.0 TDI 140PS/106KW) durch einen kleinen Zwei- bis Dreizylinder Turbodiesel mit 400-1000cm³ ersetzen. Bei heutigen Literleistungen von bis zu 100PS/75KW pro Liter wären damit 30-75KW Leistung zu erreichen.
Dieser Motor läuft dann durchgehend auf Volllast und könnte schon heute einen Wirkungsgrad von durchgehend 43% haben.
*Sind höhere Wirkungsgrade durch höhere Aufladungen heute schon mit hoher Lebensdauer möglich?
Nun hat man das Problem, dass man eine konstante Leistungsquelle hat, aber einen sehr stark schwankenden Verbraucher.
Eine feste Verbindung über Getriebe und Antriebsstrang wäre praktisch nicht möglich.
Darum würde ich das ganze Konzept als Elektrofahrzeug konzipieren. Der kleine Verbrennungsmotor treibt durchgehend einen Generator an. Dieser speist seine Energie direkt in 2 (auch 4 als Allrad möglich) Radnabenmotoren ein. Überschüssige Energie wird auf einer kleinen Batterie gespeichert und bei Bedarf zusätzlich zur Leistung des Verbrennungsmotors an die Radnabenmotoren weitergegeben. Somit dürften kurzzeitig Leistungen wie bei einem großvolumigen Verbrennungsmotor (hier 2.0 TDI 106KW) möglich sein.
*Kann jemand meine Theorie bestätigen oder wiederlegen, hat hier jemand Erfahrung dazu?
Durch den kleinen Verbrennungsmotor können alle Bauteile des Motors kleiner Dimensioniert werden (Beispiel Wasserpumpe, Ölpumpe, gesamtes Abgasreinigungssystem, auch der Kraftstofftank!) Auch die Gewichtseinsparung bringt wieder eine Minderung des Verbrauchs. Das komplette System mit kleinem Verbrennungsmotor, Generator und Batterie dürfte kleiner sein, als heutige Verbrennunsmotoren mitsamt Getriebe, Antriebsstränge, Abgassysteme und großem Kraftstofftank usw.
Mit dem Einsatz von elektrischen Nebenaggregaten würde sich der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotor weiter erhöhen. Ich behaupte einfach mal, dass solch ein kleiner Verbrennungsmotor an die 50% Wirkungsgrad schon sehr nahe hinkäme.
*Meinungen hierzu?!
Hinzu kommt, dass man zusätzlich noch (bereits etablierte und erprobte) alternative Kraftstoffe verwenden könnte.
Die große Frage bleibt noch, wie hoch ist der Wirkungsgrad von Generator bis zum Rad? Wie hoch sind die Verluste am Generator, Stromwandler, Leitungen, (evtl Batterieladung bzw -entladung) und Radnabenmotor?
Wie hoch wäre der Wirkungsgrad eines solchen Fahrzeugkonzepts wohl?
Schon mal Danke für Antworten!
Gruß
Tom
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13 Antworten
Das ist ein Chevy Volt. :)
Grundsätzlich würde das so gehen.
Einschränkungen:
- 55% Wirkungsgrad sind drin. Allerdings nur bei langsamlaufenden Dieseln mit entsprechend großem Hubraum. Also gerade NICHT bei extrem downgesizeten Motoren. Leider wird die Entwicklung solcher Motoren nach wie vor von der blödsinnigen Hubraumsteuer ad absurdum geführt.
- kleinere Battereie UND elektrische Nebenantriebe geht nicht zusammen, das Gegenteil ist richtig.
- Du willst den Motor durchgehend bei Vollast betreiben ? Damit geht die Lebensdauer, insbesondere, wenn es auch noch ein solches downgesizetes kleinvolumiges, hochdrehendes Aggregat mit womöglich auch noch hohen Massenkräften (da schüttelt es nicht nur den Kurbeltrieb, sondern auch mich, brr) steil in den Keller. Weist du wieviele Vollaststunden ein "moderner" Motor aushält ? Wenn er gut ist 8000, da Mittelfeld 6000 und so eine downsize Runkelrübe vieleicht 3000 bis 4000. Normalerweise retten sich die Teile zumindest über die 150.000 km durch große Anteile an geringer Last und nur wenige Zeit auf Vollast, aber das fällt bei deinem Konzept ja weg.
.....Mir wäre es das nicht wert.
Ich denke gegenwärtig im Gegenteil darüber nach mir ein altes Mercedes oder BMW Coupe als every day driver zuzulegen. Damals wurden Motore noch nach Maschinenbauregeln und nicht nach "leichter, billiger, schneller kaputt" Grundsätzen gebaut.
Gruß SRAM
Das Thema hatten wir ja erst vor ein paar Tagen, siehe Thread: "Methode, einen normalen Ottomotor ohne Drosselverluste zu regeln"
Zitat:
"Hier würde ich ansetzen und das bekannte Prinzip des Downsizing benutzen."
Das haben auch die Ingenieure erkannt, ist der aktuelle Trend im Motorenbau.
Zitat:
"Darum würde ich das ganze Konzept als Elektrofahrzeug konzipieren. Der kleine Verbrennungsmotor treibt durchgehend einen Generator an. Dieser speist seine Energie direkt in 2 (auch 4 als Allrad möglich) Radnabenmotoren ein. Überschüssige Energie wird auf einer kleinen Batterie gespeichert und bei Bedarf zusätzlich zur Leistung des Verbrennungsmotors an die Radnabenmotoren weitergegeben. Somit dürften kurzzeitig Leistungen wie bei einem großvolumigen Verbrennungsmotor (hier 2.0 TDI 106KW) möglich sein."
Mit den neuen (8-Gang Automatik)getrieben kann man den Motor in fast allen Geschwindigkeitsbereichen mit so niedrigen Drehzahlen betreiben dass er, so wie Du es Dir vorstellst, fast immer in der Nähe des Bestpunktes (fast Vollast) betrieben werden kann.
Bei dem vorgeschlagenen seriellen Konzept muss man die "Wirkungsgradkette" beachten (Motor - Generator - Batterie - Leistungselektronik - E-Motor).
In jeder Komponente entstehen Verluste die die Wirkungsgradverbesserung des Verbrennungsmotor wahrscheinlich sogar übertreffen (verglichen mit dem vorgenannten Konzept 8-Gang Getriebe).
Und letztlich sind da natürlich noch die Kosten (und Gewicht), wenn das Ganze ein paar % Diesel spart und dafür aber einige 1000 € teurer ist wird es keiner kaufen.
Die Überlegung ist gut und richtig und nachvollziehbar, aber wie Andere schon schrieben: Das gibt oder gab es schon.
Skeptisch bin ich was den Gesamtwirkungsgrad angeht. Ich glaube und hab auch mal irgendwo eine Überschlagsrechnung dazu gepostet, daß der Wirkungsgradgewinn durch die vielen einzelnen Wirkungsgrade aufgehoben wird.
Der Gesamtwirkungsgrad eine Batterie liegt zwischen 60 und 90%. Je nach Temperatur, Ladestrom, Entladestrom etc.
Alle anderen Wirkungsgrade kommen hinzu...
Grüße
Hellmuth
Die meisten Smart mit einer höheren Laufleistung haben oft schon einen Motoraustausch hinter sich. Das einzige Problem bei diesen Konzepten ist wohl, dass sie so "verbaut" sind, dass so ein Austausch für den Kunden relativ teuer ist. Ansonsten ist dagegen nichts einzuwenden. Am Ende läuft es wohl darauf hinaus, dass es, ähnlich wie mit der Akkuwechselproblematik, kein vernünftiges Konzept gibt, die verschlissenen Kleinaggregate innerhalb von Minuten austauschen zu können, wobei diese dann auch noch teuer bezahlt und nicht verleast/vermietet werden. Ich kann mir gut einen 600ccm Industriemotor vorstellen, der einen Kleinwagen anschiebt. Mit einem tausendjährigen Eisenberg unter der Motorhaube muss niemand mehr durch die Gegend fahren. Da bei einem seriellen Hybrid keine mechanische Verbindung zum Antrieb besteht, sollte man dieses Kleinkraftwerk nun leichter modular bauen können, sodass es leicht auszutauschen sein sollte. Fahrzeug auf die Hebebühne stellen, Motor aus Fahrzeug lösen, Karrosserie anheben, Motor entnehmen, neuen Motor verbinden, verschlissenen Motor zum Recycling geben. Wenn er nur aus wenigen, sortenreinen Teilen besteht, kann er leicht in den Herstellungsprozess zurückgeführt werden und kehrt dann als neuer Motor wieder zurück.
Zitat:
Mit einem tausendjährigen Eisenberg unter der Motorhaube muss niemand mehr durch die Gegend fahren.
Schönes Bild, Danke.
Müssen nicht, aber vieleicht WILL ich das ?
Jedenfalls trauere ich meinem OpelRekord 1.9l mit Graugussmotor (das ganze Teil, nicht nur der Block) immer noch ein bisschen nach. War einfach unkaputtbar und fährt jetzt vermutlich immer noch in Polen rum....
Gruß SRAM
Zitat:
Original geschrieben von SRAM
War einfach unkaputtbar und fährt jetzt vermutlich immer noch in Polen rum....
Ich glaube da ist viel nostalgische Verklärung dabei. In den 50er Jahren bekam man von VW noch eine goldene Uhr (war wahrscheinlich nur vergoldet) wenn man die 100.000km-Marke mit dem ersten Motor schaffte.
Wem's Spass macht, dem sei sein Spielzeug gegönnt. Im Verkaufsraum wird sich das wohl etwas ändern-es lebe der immerwährende Wandel-nur der Tod kann das ewige Leben ermöglichen.
Und weil mich das Thema persönlich interessiert, sei noch erwähnt, dass sogar die Eisenmonster unter den Cowlings von Kleinflugzeugen vielleicht bald ebenfalls von Hybridantrieben abgelöst werden. Dazu wird der erfolgreiche Rotax Boxer (ca. 1200ccm) mit einem Elektromotor gekoppelt. Zum Geradeausfliegen reichen dessen 115 PS selbst für schwerere Maschinen aus. Nur zum Starten und Steigen schiebt das Elektrosystem mit. Der Rotax wird mit relativ preiswertem PKW-Benzin (Super Plus, ca. 1,80€\L an der Flugplatztanke) betrieben und mit handelsüblichem, 10W40 Mehrbereichsöl geschmiert.
Zur Erinnerung: Der 110 PS Lycoming Boxermotor einer Cessna 152 hat vier Zylinder mit zusammen knapp fünf Liter Hubraum und muss mit dem prähistorischen, hochverbleiten Flugbenzin AVGAS gefüttert werden, das auch nur noch in einer Raffinerie in Europa hergestellt wird. Sollte diese Raffinerie den Betrieb einstellen, kann keiner mehr starten.
Diese historischen Motorsaurier sind schwer, saufen, wie Loch und wenn man Pech hat, gehen sie beim Anlassen, oder beim Abstellen in Flammen auf (Vergaser!). Ansonsten sind diese Eisenmonster tatsächlich relativ solide, denn sie liefern ihre Startleistung schon knapp unterhalb 3000 U/Min, aber diese Vorkriegstechnik gehört langsam wirklich ins Museum. Sie haben sogar einen Primer, mit dem man aus einer Spritspritze vor dem Anlassen etwas Benzin in den Vergaser spritzen kann. Es gibt sie nur, weil in USA Sprit so gut wie nichts kostet und manche Flieger auch stockkonservativ sind.
Die Anforderungen sind bei uns in Europa etwas anders. Alle neuen Antriebskonzepte kommen daher auch eher von hier, haben es dann aber schwer, sich bei den klotzköpfigen Amis durchzusetzen, die weiter auf ihre patriotischen Gas-Guzzler schwören.
Selbst in der Luftfahrt strebt man allmählich die Elektrifizierung an. Es gibt schon ein UL (Immerhin eine US Entwicklung, Elektro hat halt eine gute Presse), das komplett elektrisch angetrieben wird. So, wie vor hundert Jahren, könnte also auch die Luftfahrt wieder ein Schrittmacher fürs Auto werden.
Hier die Fakten zu dem Flughybrid:
http://members.aon.at/ultraleicht/page_3_1.html
Die Eingangsidee scheint mir ansonsten am ehesten auf den Fisker Karma zuzutreffen. Der hat aber einen Benzinmotor. Die Amis stehen nicht auf teutonische Dieselwiesel. Die bekommt man bei denen angeblich auch nicht zugelassen. Das wird so zumindest für A-Klasse Daimler und einige Audi-Modelle überliefert.
http://karma.fiskerautomotive.com/
Zitat:
Original geschrieben von Noris123
Zitat:
Original geschrieben von SRAM
War einfach unkaputtbar und fährt jetzt vermutlich immer noch in Polen rum....
Ich glaube da ist viel nostalgische Verklärung dabei. In den 50er Jahren bekam man von VW noch eine goldene Uhr (war wahrscheinlich nur vergoldet) wenn man die 100.000km-Marke mit dem ersten Motor schaffte.
So würde ich das nicht sehen, beim Käfer ja, obwohl der Motor im Vergleich zu anderen Kollegen aus der Zeit sehr haltbar war.
Aber mein alter Vectra A 1.6 mit 75PS bei 5200U/min lief mit 275.000km immer noch 190km/h auf Tacho, das dürften dann noch echte 165-170 km/h gewesen sein (bei Eingetragenen 176).
Ich bin gespannt ob der 1.4 TSI mit 170PS meines Schwagers bei der Laufleistung noch seinen Dienst tut.
Die 275.000 km waren für den Motor nichts außergewöhnliches. In den verschiedenen Werkstätten die Ölwechsel machen durften (andere Pflege bekam der nicht mehr) wurden 300.000km als absolut normal für den Motor angesehen.
Ach ja und das war natürlich ein Benziner.
Zitat:
Original geschrieben von tomd23
Hi,
schon länger geht mir ein neues Fahrzeugkonzept im Kopf herum und jetzt wollte ich mal fragen, ob meine Überlegungen grundsätzlich möglich und realisierbar wären.
....
Schon mal Danke für Antworten!
Gruß
Tom
Hey wow...
Du hast gerade den Seriellen Hybrid erfunden.
Dummerweiße, war GM schneller.
Die Idee entspricht einem Volt mit wenig Batteriekapazität, wobei das gar nicht so dumm sein muss. Immerhin ließe sich der Kaufpreis so schnell senken, und bei Bedarf (oder wenn die wirklich mal günstiger werden) eine größere Batterie nachkaufen.
An die hohen Wirkungsgrade glaube ich allerdings nicht. Habe mal was von 35% bei den TSI von VW im Bestpunkt gelesen. Wäre schön wenn da mehr drin wäre...
Zitat:
Original geschrieben von Abbuzze_0
Die Idee entspricht einem Volt mit wenig Batteriekapazität, wobei das gar nicht so dumm sein muss. Immerhin ließe sich der Kaufpreis so schnell senken, und bei Bedarf (oder wenn die wirklich mal günstiger werden) eine größere Batterie nachkaufen.
An die hohen Wirkungsgrade glaube ich allerdings nicht. Habe mal was von 35% bei den TSI von VW im Bestpunkt gelesen. Wäre schön wenn da mehr drin wäre...
Deswegen ist auch rein elektrisch zu fahren noch viel besser.
Wenn du dein E-Auto aus Solarzellen auflädst, kannst du die Energieefizienz entgültig atakta legen.
Die ist im Überfluss vorhanden, völlig umsonst und somit ist die Energieefizienz dann so gut wie völlig egal !!! (Auser für die Reicheweite)
Wer kein Eigenheim für Solarzellen, oder keinen festen Stellplatz hat, kann die Vorteile eines Seriellen Hybriden kaum bis gar nicht nutzen.
Da wäre es wünschenswert, wenn der Verbrauch über den Rangeextender hoffentlich gering (bspw. geringer als beim Prius ) ausfällt.
Und die Energie die der PKW nicht verbraucht, kann anderswo verbraucht werden. Ich würde also keinesfalls sagen das man das Thema vergessen kann, denn die Epoche wo wir in Sonnenenergie schwimmen dürfte noch sehr fern sein.