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Wie sehen die Verbrennungsmotorkonzepte mit Euro 7 aus?


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Die meisten Autohersteller geben vor, bis zum Ende dieses Jahrzehnts mindestens die Hälfte ihrer Fahrzeuge als reine Elektroautos auf den Markt zu bringen. Dennoch wird es künftig auch Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren geben, daran bestehen wohl keine Zweifel. Welche Möglichkeiten gibt es für die Verbrennungsmotoren, ab 2026 die Euro 7 Norm zu erfüllen? Der Dreh- und Angelpunkt von Euro 7 ist eine vorgesehene Limitierung der Leistung pro Liter Hubraum. Um trotz dieses Handicaps höhere Leistungen zu erzielen, wird der offensichtliche Weg vielfach darin bestehen, die Verbrennungsmotoren mit einem Plug-In Hybrid auszurüsten. Gibt es darüber hinaus noch andere Konzepte?

 

Ein Gespräch mit Dr. Frank-Steffen Walliser (Leiter der Baureihen 911 & 718 bei Porsche) hat interessante Überlegungen zutage gefördert. Denn gerade Porsche möchte z.B. an seinem Boxermotor mit 6 Zylindern für die Baureihe 911 festhalten und ohne Plug-In Hybrid auskommen: Betrachtet man die Formel "Leistung pro Liter" etwas genauer, dann erkennt man, daß auch eine Erhöhung des Hubraums die Bedingung erfüllt, höhere Leistungen zu generieren. Anders ausgedrückt: Die Hubraumriesen werden zurückkehren! Vierzylindermotoren können wieder durch Sechszylindermotoren ersetzt werden, Sechszylindermotoren können von Achtzylindermotoren abgelöst werden - das Downsizing hat ein Ende. Und die Sechszylinder-Boxermotoren von Porsche werden wieder 3,6 bis 4,0 Liter (oder vielleicht auch mehr) aufweisen. Laut Dr. Walliser ist für das Modelljahr 2026 mit einem durchschnittlichen Hubraumzuwachs von 20% zu rechnen. Allerdings wird es trotzdem immer schwieriger werden, reine Saugmotoren auf den Märkten anbieten zu können. Weitere Turbomotoren werden die reinen Sauger verdrängen. Was wiederum nichts Gutes für die Zukunft der GT3 Modelle bedeutet.

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Aus staatlicher Sicht ist das keineswegs dumm. Denn ein größerer Hubraum bedeutet zwangsläufig mehr Verbrauch, denn der Hubraum will ja gefüllt werden. Und das ergibt höhere KFZ-Steuern (an dieser Schraube wird für Neuzulassungen in den kommenden Jahren, beginnend mit dem 01.01.2021, sowieso schrittweise gedreht werden). Den Schadstoffen kann man hingegen durch ein Mehr an Katalysatoren und/oder größeren Katalysatoren (schätzungsweise 3 - 4 mal größer als heute) begegnen.

Bei RDE ist die Logik "mehr Hubraum = mehr Verbrauch"  widerlegt. Die Hybris der ausgequetschten Kleinmotoren endet, weil der wirklichkeitsferne Meßzyklus NEFZ wegfällt.
 

Die Verbrauchswerte in "gr/kWh" sind bei im Verkehrsalltag vorkommenden Lastanforderungen für "Winzmotoren" (die zu nahe an ungünstige Verbrauchsfenster kommen) und "passend große Motoren" (Rightsize nennt man das Neudeutsch) zugunsten der größeren Maschinen ermittelt. Niemand fährt dauernd Vollgas, aber die häufiger in diesen Bereich gezwungenen Winzturbos schützen sich allzu oft durch Anfetten vor internem Hitzetod.

Ein großer aber mit serh magerem Gemisch "gefüllter" Brennraum ist weniger verbrauchsintensiv. Mazda z.B. führt das mit dem Skyactive X vor. Der arbeitet mit Lambda 2-3 in seinem SPCCI-Fenster, also extrem mager. Hält man ihn in diesem optimalen Bereich, sind die Verbräuche bemerkenswert, so z.B. unter 4 L/100 km bei ruhiger Landstraßenfahrt trotz Klima und 28° außen. Klar: da muß man die Fahrweise extrem dem Motor anpassen, sonst wird das nichts (und man endet doch wieder bei 6,5 L/100 km).

Markus 
 

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vor 19 Minuten schrieb 806:

Bei RDE ist die Logik "mehr Hubraum = mehr Verbrauch"  widerlegt.

(...)

Klar: da muß man die Fahrweise extrem dem Motor anpassen, sonst wird das nichts (und man endet doch wieder bei 6,5 L/100 km).

Ich bin bei meiner Darstellung auch eher von artgerecht bewegten Sportwagen und sportlichen GTs ausgegangen, nicht von gemütlichen Cruisern...  Aber Dein Einwand birgt natürlich eine gewisse Gefahr: Daß nämlich die Hochdrehzahlkonzepte künftig aussterben.

Hochdrehzahl (so ab 7500/min?) ist eh ein Grenzgänger-Konzept.

Hochleistung erst bei Hochdrehzahl erfordert kurze Übersetzungen in den Gängen, um die Radzugkraft auf konkurrenzfähigem Niveau zu halten. Was nützen schwachbrüstige 9000/min wie im Honda S2000, wenn die nicht durch verkürzte Übersetzung erst zum Leben erweckt werden? In umsetzbaren Fahrleistungen hat das Konzept keine echten Vorteile gegenüber einem zivileren Motor gleicher Stärke wie z.B. einem damals etwa vergleichbaren BMW 2,5 L-Sauger mit 218 PS.

Die Motoranforderungen sind der weitestmögliche Spagat: "unten" noch sattes Drehmoment, "oben" aber spitz zunehmende Leistung. Das erfordert Kompromisse. Manchmal bei der Lebensdauer, manchmal bei der hohen und teuren Materialqualität und manchmal bei der Fahrbarkeit im Alltag.

Da merkt man's ja auch: der "Leistungsbereich" ist der zwischen Drehzahl bei max. Drehmoment und Drehzahl bei max. Leistung. Die Spreizung ist beim Honda z.B. eklig klein: 5500/min bis 8000/min sind nur 2500/min. Da gewinnt man außer viel Schaltarbeit nichts!

Und ich weiß, wovon ich spreche: BMW S54er im Wiesmann mit 7900/min "Werksnenndrehzahl" aber sehr langhubiger Auslegung und hohen Mitteldrücken für dennoch vergleichsweise sattes Drehmoment in der Drehzahlmitte. Nach meiner Abstimmung 4400/min und 7700/min, immerhin 3300/min als Hochleistungsbereich und damit 1/3 mehr als die japanische Orgel. Dank geringen Wagengewichts ist sogar eine lange Übersetzung mit hohen Gang-Endgeschwindigkeiten nicht schädlich (3. Gang geht bis 175 km/h, der vierte bis 230 km/h).

Bei "völlig übermotorisierten Hochdrehzahlmotoren" wie dem Porsche GT3 oder gar dem GT3RS ist das egal - der ist in jeder Drehzahl für den Straßenverkehr viel zu stark und zu schnell - wenn auch der "Anzug" im Vergleich zu einem normalen Carrera S nicht so deutlich besser ist als es nominale die Mehrleistung vermuten ließe.

Lange Rede, kurzer Sinn: ein Extremkonzept von eher geringem Nutzen für die Alltagsfahrbarkeit mag geopfert werden, die Trauergmeiende wird klein sein.

Markus

 

Mein Audi A8 mit 286 PS und 3 Liter Motor nach Italien = 6,9 Liter

Mein Ford Kuga 180 PS mit 1.5 Liter nach Italien = 10,2 Liter

Mein Fiat 500 86 PS mit 0,9 Liter nach Italien = 7,8 Liter

 

Wer nicht völlig weltfremd ist und Autos nicht nur nach Prüfstand bewertet wird feststellen, dass in der Praxis ein kleiner 1.0 oder 1.5 Liter Motor, oft als Dreizylinder, immer mehr braucht als ein Vierzylinder. Und ich habe ich Italien und Österreich eine 100 -130 kmh Geschwindigkeitsbegrenzung. 

 

 

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vor einer Stunde schrieb mika.pennala:

Mein Audi A8 mit 286 PS und 3 Liter Motor nach Italien = 6,9 Liter

Mein Ford Kuga 180 PS mit 1.5 Liter nach Italien = 10,2 Liter

Mein Fiat 500 86 PS mit 0,9 Liter nach Italien = 7,8 Liter

Autos auf dem Niveau zu vergleichen ist wenig aussagekräftig. Der A8 und der Kuga sind vermutlich Diesel und gerade der Kuga hat sicherlich einen deutlich schlechteren cw-Wert.

 

Mein damaliges Z4 Coupé mit 3L Sauger-Benziner habe ich 11,7L/100km gefahren, meinen M240i mit 3L Turbo-Benziner fahre ich mit 10,28L/100km und das bei 2 Sitzplätzen mehr, deutlich mehr Komfort und Automatik statt Handschaltung. Und was sagt uns das? Ich kann daraus nicht viel ableiten, außer das ich den 2er wohl offenbar deutlich häufiger im Optimalbereich fahre, als den Z4.

Heimlich in mir drin erhoffe ich mir einen Geniestreich unter den Ingenieuren mit den Ergebnissen "saubere" Verbrennung und niedrigere "Lärmbelästigung" beim Verbrennungsvorgang. Hybrid-Antriebe machen durchaus Sinn, nur sollte diese Technologie dann nicht zum effektiven Mehrverbrauch führen, wie es aktuell ist. 

 

Der Weg zum 3,2L V8 steht eigentlich offen, passend zum Mitteldruck > 15 bar werden dann auch Drehmomente > 380NM realisiert. Somit würde sich die Geschichte wiederholen, ähnliches hatte man mit dem BMW 3200 S in den 60er Jahren schon realisiert, nur aufgrund der damaligen Möglichkeiten mit Material, Fertigungstoleranzen und Verfahrenstechnik noch stark begrenzt in der Leistung. Mit dem heutigen Wissen und Möglichkeiten sicherlich auch kostensparend zu bauen.

 

Etwas problematisch ist noch das ganze Entertainment-Zeugs im Auto, was Gewicht nach oben treibt. In diesem Sinn wichtiger würde ich den Gesamt-Strom-Verbrauch durch Sensoren/Rechnereinheiten/Beleuchtung/Heizung/Medienwiedergabe/etc. per Vorgabe limitieren, z.B. mit Vorgabe einer vollständigen 48V Bordnetzes, kleinen Pufferspeichern/Kondensatoren und reglementierten Kapazitäten. Aber solche "Nebenkriegsschauplätze" fassen die Normenwächter leider nicht an 😕  

vor 39 Minuten schrieb Andreas.:

Aber solche "Nebenkriegsschauplätze" fassen die Normenwächter leider nicht an

Das hat sie ja auch wenig zu interessieren, wie die Hersteller die Vorgaben erreichen. Das 48V-Netz ist doch so gut wie gesetzt und wird früher oder später in allen Baureihen kommen. Beim Entertainment ist in sofern schon das Maximum erreicht, als das es kaum mehr Kabel braucht, sondern nur einen Prozessor mit Grafikchip und ein Display. Da wird mittelfristig auch die sonstige Bedienung hingehen - ich hoffe zwar nicht, aber bis auf BMW gibt es kaum einen, der diesen Trend nicht mitmacht. Dann führen nur noch 2-3 Lichtleiter-Stränge durch's Auto und das war's dann an Kabelbaum.

 

Ich finde die Entwicklung sagenhaft, was alles in den letzten 30 Jahren an Motorkonzepten und Hubraumkonzepten entstanden ist. Vom 8L V10 bis hin zum 1.5L Hybrid-Turbo ist alles dabei. Von >2.000 Elektro-PS bis zu >1.000 V12-Sauger-PS ist vieles dabei. Die Minderheiten von Kreiskolben, Generator-Motoren/Range-extender (wo der Motor nur die Batterie lädt, aber keine Verbindung mit dem Antriebsstrang hat) oder KERS-unterstützten Saugern sogar noch gar nicht erwähnt.

 

Es ähnelt ein bisschen der Formel1. Man macht alles komplizierter und reglementiert alles noch mehr und mehr und irgendwann macht's dann eben keinen Spaß mehr. Solange nicht der big-bang kommt, wird sich die Spirale weiterdrehen.

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vor 3 Stunden schrieb master_p:

Der A8 und der Kuga sind vermutlich Diesel

Der Kuga ist ein Benziner. Und der Fiat hat knapp 1.050 Kilo Gewicht. Der Audi A8 um die 2.100 Kilo. Ich finde den Wert schon aussagekräftig. Denn er sagt aus, dass der umweltfreundlichste Benzinmotor für drei Jahre (Fiat 500 Twinair) mehr braucht als ein Audi A8 auf dieser Strecke. Und wenn ich mit dem Fiat 170 kmh gefahren bin hat er 17,5 Liter gebraucht. 

 

 

 

 

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vor 5 Stunden schrieb master_p:

Das hat sie ja auch wenig zu interessieren, wie die Hersteller die Vorgaben erreichen.

Jep - allerdings wird nur auf Emmission & Gesamtverlustleistung gesteuert. Für mich ein falscher Ansatz, aber einfacher damit Staatseinnahmen zu generieren. 😕 

 

vor 5 Stunden schrieb master_p:

48V-Netz ist doch so gut wie gesetzt

Sicher? Die Mischbauweise mit vielen 12V Komponenten und durch Hybridlösungen mittlerweile 200V-Integration doch schon wieder abgelöst, bevor es fertig entwickelt war? 😕 

vor 10 Stunden schrieb Andreas.:
vor 16 Stunden schrieb master_p:

48V-Netz ist doch so gut wie gesetzt

Sicher? Die Mischbauweise mit vielen 12V Komponenten und durch Hybridlösungen mittlerweile 200V-Integration doch schon wieder abgelöst, bevor es fertig entwickelt war? 😕 

Naja BMW hat das 48-Volt Boardnetz mittlerweile in fast 50 Modellen ausgerollt. Nämlich alle, die diesen Mild-Hybrid (mit 11PS) eingebaut bekommen. Der erhöht zwar nicht die Spitzenleistung, weil er nicht "oben draufgepackt" wurde, aber er schließt das Turboloch deutlich mit einem Elektroboost, was schlussendlich dazu führt, dass man die Motoren noch magerer abstimmen kann.

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