12:1 für weniger CO2

Verdichtungserhöhung bringt Forschungsprojekt weiter nach vorn

Juni 2010

Das Projekt CO2-100minus steht kurz vor dem Abschluss. Als letzte „große“ Optimierungsmaßnahme wurde bei zwei Versuchsfahrzeugen – einem Peugeot 107 und einem Hyundai i10 – die Verdichtung erhöht. Statt serienmäßig 10,5:1 wurde die Kompression auf 12,0:1 gesteigert. Dadurch kann der motorische Wirkungsgrad vergrößert werden, was einen geringeren Verbrauch bei gleicher Leistung und somit auch reduzierte CO2-Emissionen bedeutet.

Dies wurde erst möglich, nachdem es Prof. Dr. Thomas Heinze und seinen Studierenden gelungen war, die Testwagen im so genannten monovalenten Betrieb absolut störungsfrei laufen zu lassen. Dabei wird selbst in der Startphase auf den Kraftstoff Benzin verzichtet, der sonst für einen ruckelfreien Lauf bei kaltem Motor nötig war. Hierfür war an der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes eigens ein Steuergerät entwickelt worden, das die Daten der werksseitigen Motorsteuerung so modifiziert, dass sie für den Autogas-Betrieb optimal sind.

Das Potenzial zur Verdichtungserhöhung resultiert aus der deutlich höheren Klopffestigkeit von LPG im Vergleich zu Benzin. Während der herkömmliche Ottokraftstoff für Kleinwagen üblicherweise 95 Oktan hat, sind es bei Autogas im Mittel 107 Oktan.

Das einfache Planschleifen des Zylinderkopfes – wodurch dieser im oberen Totpunkt näher am Kolben ist und somit die Kompression erhöht wird – ist selbst bei Hubraumzwergen oft nicht mal ansatzweise möglich, wie Prof. Heinze nach der kompletten Zerlegung der Motoren durch seinen Kfz-Meister Farid Boulaaouin feststellen musste. Die Brennraum-Geometrie ist mit Mulden und Aussparungen für die Ventile schon vom Motorenhersteller schon zu weit ausgereizt.

Also mussten andere Kolben her, die bei gleichem Hub den Restraum reduzieren. Derartige Kolben gibt es nicht im Autohaus um die Ecke. Sie wurden für den Peugeot 107 in den USA geschmiedet und in England bearbeitet und beschichtet, nachdem zuvor ein Abdruck vom Brennraum genommen worden war – so ähnlich wie beim Zahnarzt wenn Kronen oder Brücken gebraucht werden. «Die Form wurde so verändert, dass das Restvolumen des Zylinders am oberen Totpunkt kleiner ist als mit Original-Kolben, indem man die mittige Mulde flacher ausgeführt hat», erläutert Volker Witte, Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt CO2-100minus. «Daraus ergibt sich die höhere Verdichtung.»

Motorenspeziallist Feld Motorsport aus Heusweiler organisierte das «Tuning» und nahm gemeinsam mit den HTW-Studenten auch den Zusammenbau des Peugeot-Aggregates vor. Ähnlich wurde mit Projektpartner Autohaus Gebr. Schumann GmbH (Saarbrücken) die Verdichtung des Hyundai i10 erhöht. «Im oberen Totpunkt haben wir bei kaltem Motor nur noch 1,2 mm Spiel», stellte Michael Fries, ein weiterer Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt, fest. Doch die sorgfältige Arbeit und die Unterstützung externer Motorspezialisten hat sich gelohnt. «Die Motoren liefen vom ersten Moment an rund», freut sich Fries.

Damit befindet sich das Projekt CO2-100minus – um in der Sprache des Motorsports zu bleiben – auf der Zielgeraden. Derzeit werden die letzten Optimierungen hinsichtlich der erhöhten Kompression vorgenommen, dann kommt die mit großer Spannung erwartete Abgasmessung durch anerkannte Sachverständige. Danach erst wird man genau wissen, was der zweijährige Einsatz für das Projekt CO2-100minus wert war. Die Ergebnisse werden am 7. Juli auf einer Pressekonferenz in Saarbrücken der Öffentlichkeit vorgestellt.

Fotos

Ein Klick auf das Bild öffnet eine größere Ansicht.

Mehr über das Potenzial eines umgerüsteten Autogas-Fahrzeugs: «Projekt v300plus – GANZ FLÜSSIG GAS GEBEN»