Aktuell kommen die effizientesten Benzinmotoren auf einen thermischen Wirkungsgrad von rund 40 % (die meisten liegen allerdings einige Prozentpunkte darunter). Nissan hingegen berichtet von einem Prototyp eines Benzin-Verbrennungsmotors, der 50 % erreichen soll – und damit sogar über dem Niveau moderner Dieselmotoren liegt, die üblicherweise bei etwa 43–45 % arbeiten.
Ein hoher thermischer Wirkungsgrad – also die Ausbeute bei der Umwandlung der bei der Verbrennung (chemische Reaktion) entstehenden Wärmeenergie in mechanische Energie – ist ein zentraler Hebel, um Verbrauch und CO₂-Emissionen zu senken. Um jedoch auf die angepeilten 50 % zu kommen, hat Nissan den Einsatzzweck des Verbrennungsmotors grundlegend neu definiert.
50 % thermischer Wirkungsgrad: Nissans Ansatz
Der neue Ansatz besteht darin, den Benzinmotor nicht länger als direkten Fahrzeugantrieb zu nutzen (also nicht mehr mit den Rädern zu verbinden). Stattdessen soll er ausschließlich als Generator arbeiten und elektrische Energie für einen elektrischen Traktionsmotor liefern.
Ein effizienterer Benzinmotor für … Elektroantriebe
Entsprechend überrascht es nicht, dass Nissan diese Ankündigung im Kontext der e-POWER-Technologie (Hybridtechnik) gemacht hat. e-POWER kommt bereits in Modellen wie dem Note zum Einsatz und soll auch die dritte Generation des Nissan Qashqai unterstützen.
Wie bereits mehrfach erläutert, sind Nissans e-POWER-Modelle im Kern Elektrofahrzeuge. Der entscheidende Unterschied: Die benötigte elektrische Energie stammt nicht aus einer großen, schweren und teuren Batterie, sondern aus einem Verbrennungsmotor, der als Generator fungiert. Eine Batterie ist dennoch an Bord – allerdings deutlich kleiner – und dient dazu, die vom Wärmekraftmotor erzeugte Energie zwischenzuspeichern.
STARC, der Motor-Prototyp
Wenn der Verbrennungsmotor nur noch als Generator arbeitet, lässt sich sein Betrieb auf den Drehzahl- und Lastbereich beschränken, in dem er am effizientesten ist. Das ist der erste Schritt auf dem Weg zu 50 % thermischem Wirkungsgrad. Im Rahmen der Entwicklung der nächsten Generation von e-POWER zeigt Nissan nun, welche weiteren Maßnahmen dafür nötig sind – und präsentiert als Ergebnis einen Prototyp: den STARC.
STARC ist ein Akronym für „strong, tumble and appropriately stretched robust ignition channel“ – selbst mit dieser Beschreibung waren wir erst einmal etwas ratlos… Laut Nissan lässt sich das sinngemäß etwa als „robuste, gezielt ausgelegte und erweiterte Zündkammer“ umschreiben.
Was hinter dem Akronym STARC steckt
Hinter dieser Bezeichnung steckt vor allem die Arbeit an der Strömung im Zylinder: Die Nissan-Ingenieurinnen und -Ingenieure konzentrierten sich im Wesentlichen darauf, den Ansaugstrom des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Zylinder während der Zündung zu beschleunigen.
Das soll eine vollständigere Verbrennung ermöglichen – und zwar trotz stärker verdünntem Luft-Kraftstoff-Gemisch, gleichzeitig aber mit höherem Verdichtungsverhältnis.
Wie die Technik die Verbrennung verbessert
In einem klassischen Antriebsmotor ist das in dieser Form kaum umzusetzen. Dort muss das Aggregat permanent auf wechselnde Last- und Leistungsanforderungen reagieren (Beschleunigen, Verzögern, Steigungen), was Kompromisse bei den Betriebsparametern erzwingt – etwa bei der Gemischströmung im Zylinder, dem Zündzeitpunkt und dem Verdichtungsverhältnis. Das geht zulasten der Effizienz.
Diese Einschränkungen fallen weitgehend weg, sobald der Verbrennungsmotor als Generator eingesetzt wird: Dann kann er in einem deutlich engeren, idealen Drehzahl- und Lastfenster laufen, in dem er besonders effizient arbeitet – mit entsprechend geringerem Verbrauch und niedrigeren Emissionen.
Erste Testergebnisse und der Weg zu 50 %
Die ersten Entwicklungstests an einem Mehrzylindermotor bewertet Nissan als vielversprechend. Erreicht wurden 43 % Wirkungsgrad mit einem EGR-Verdünnungsverfahren (Abgasrückführung) sowie 46 % mit einer mageren Luft-Kraftstoff-Mischung (also einem Gemisch, das im Vergleich zum idealen Mischungsverhältnis für eine vollständige Verbrennung mehr Luft als Kraftstoff enthält).
Die 50 % thermischer Wirkungsgrad des neuen STARC-Motors sollen erreicht werden, wenn diese Maßnahmen mit Technologien zur Rückgewinnung von Abwärme kombiniert werden und der Motor konstant bei gleichbleibender Last und Drehzahl betrieben wird. Damit bleibt vorerst abzuwarten, wann dieser spezialisierte Verbrennungsmotor in den Einsatz kommt.
Kommentare
Noch keine Kommentare. Sei der Erste!
Kommentar hinterlassen