KÜS ist wichtiger Partner bei Forschungsprojekt
Innerhalb des von der KÜS begleiteten Projektes CO2-100minus ist es Forschern der Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) in Saarbrücken gelungen, den CO2-Ausstoß eines Ottomotors deutlich unter 100 Gramm pro Kilometer zu drücken. Mit 90,9 Gramm wurde sogar der erst ab 2020 geltende EU-Grenzwert von 95 Gramm klar unterboten. Erreicht hat dies die Forschungsgruppe automotive powertrain der Professoren Dr. Thomas Heinze und Dr. Harald Altjohann durch die Umrüstung eines Peugeot 107 auf Autogas, einen monovalenten Fahrbetrieb, die Entwicklung eines eigenen Motorsteuergerätes, die Erhöhung der Motorverdichtung sowie flankierende Maßnahmen wie Schaltanzeige, Leichtlauföle und Leichtlaufreifen.
Die KÜS ist seit einigen Jahren schon mehrfach bei Projekten der HTW als Partner aktiv. Die Ermittlung der CO2-Werte erfolgte mithilfe der Fachhochschule Südwestfalen. Sie verfügt am Standort Iserlohn über einen Abgasrollenprüfstand. Im Labor für Kolbenmaschinen/Verbrennungskraftmaschinen können mit dem dortigen Abgasanalysesystem unter anderem CO2-Werte ermittelt werden. Die Prüfingenieure der KÜS begleiteten die umgerüsteten Fahrzeuge während der CO2-Bestimmung im Prüflabor und beaufsichtigten die richtlinienkonformen Prüfstandmessungen. Die KÜS konnte daher bestätigen, dass die ermittelten Werte des CO2-Ausstoßes nach definierten Methoden ermittelt wurden, so wie sie auch im Genehmigungsverfahren von Kraftfahrzeugen angewendet werden.
Vor eineinhalb Jahren hatten Altjohann und Heinze mit Unterstützung von rund einem Dutzend Industriepartnern und zweier Ministerien das Projekt CO2-100minus gestartet. Damals hatte die Diskussion um eine CO2- abhängige Kfz-Steuer gerade begonnen, und 100 Gramm sollten der Grenzwert für eine Steuerbefreiung sein. Auch als der Bundestag diese Grenze wenig später auf 120 Gramm anhob, hielten die Saarbrücker an ihrem Ziel fest. Dabei erlebten sie gleich eine unliebsame Überraschung: Die Homologationswerte der drei Versuchsfahrzeuge Fiat 500, Hyundai i10 (je 119 g CO2/km) und Peugeot 107 (109 g CO2/km) wurden in der Praxis teilweise deutlich überschritten.
„Dadurch lag die Messlatte für uns höher“, erläutert Heinze jetzt bei der Ergebnispräsentation in Saarbrücken, denn nach Bekanntwerden der realen CO2-Werte wusste er, dass nun viel mehr Forschungsarbeit auf ihn und seine Studenten wartete. In einem ersten Schritt wurden die Versuchsfahrzeuge beim niederländischen Projektpartner Vialle auf Autogas umgerüstet. Dank moderner Saugrohr-Flüssigeinspritzung konnten die Fahrzeuge dann auf monovalenten Betrieb ausgelegt werden. Dieser vollständige Verzicht auf Benzin selbst in der kraftstoffintensiven Start- und Warmlaufphase ermöglicht eine alleinige Optimierung auf LPG (Liquefied Petroleum Gas). Gleichzeitig werden auch Schadstoffe wie Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe um bis zu 80 Prozent reduziert. Kleiner Nebeneffekt: Der ausgebaute Benzintank spart Gewicht und damit auch ein wenig Kraftstoff.
Die Entwicklung eines eigenen Zündsteuergerätes brachte das Projekt CO2-100minus weiter nach vorn. Durch die höhere Brenngeschwindigkeit von Autogas wird eine schnellere Energiefreisetzung am oberen Totpunkt des Kolbens erreicht, wodurch die Energieausbeute und damit der Wirkungsgrad des Motors erhöht wird. In umfangreichen Testreihen auf einem Leistungsprüfstand wurde für jeden Betriebspunkt ein optimaler Zündwinkel ermittelt und in das Steuergerät einprogrammiert.
Die Erhöhung der Verdichtung von 10,5:1 auf 12:1 war der letzte große Schritt auf dem Weg zu weniger CO2. Hierzu wurden eigens in den USA neue Kolben geschmiedet, bei einem Spezialisten in England CNC-bearbeitet und dann im Saarland exakt eingepasst. Dadurch konnte der motorische Wirkungsgrad weiter vergrößert werden, was einen geringeren Verbrauch bei gleicher Leistung und somit auch reduzierte CO2-Emissionen bedeutet. 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.
„Durch die Partnerschaft in solchen Projekten werden eigene Erfahrungen vertieft und neues Wissen für unsere Tätigkeit erarbeitet. Dadurch können wir eventuell auch neue Betätigungsfelder erschließen“, so Peter Schuler. Der KÜS-Bundesgeschäftsführer weist in diesem Zusammenhang auch darauf hin, dass mit solchen Projekten der Ingenieurnachwuchs auf die KÜS und ihre Tätigkeit aufmerksam wird.