Erfinderaktivitäten 2011 - DPMA

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Neben der generellen Optimierung der Wirkungs-
grade dieser Komponenten besteht eine weitere Mög-
lichkeit darin, durch eine intelligente Steuerung diese
Komponenten nur nach Bedarf einzusetzen. So ist es
bereits Stand der Technik, die Lichtmaschine bei voll
geladener Batterie abzuschalten beziehungsweise
eine Aufladung nur in den Schubphasen des Motors
durchzuführen. Auch der Antrieb der Wasserpumpe
birgt durch eine bedarfsgerechte Steuerung enorme
Einsparpotenziale: So kann zum Beispiel während ei-
nes Kaltstarts die Wasserpumpe abgeschaltet bleiben.
2.4 Maßnahmen im Triebstrang
Zu den im Triebstrang liegenden Komponenten zäh-
len unter anderem:
• Kupplung
• Getriebe (Automatik oder Handschalter)
• Differentialgetriebe
Neben der Reduzierung der Verlustleistung dieser
Komponenten durch eine Optimierung der Schmie-
rung und Verbesserung der Reibung ergeben sich auch
durch moderne Motorsteuerungen im Zusammenspiel
mit der Getriebesteuerung von Automatikgetrieben
große Optimierungspotenziale. Intelligente Getriebe-
steuerungen „kennen“ das Verbrauchskennfeld des
Motors und wählen ausgehend von der aktuell gefor-
derten Antriebsleistung die Übersetzungsstufe, bei
welcher der Motor in einem verbrauchsoptimalen
Betriebspunkt betrieben werden kann.
2.5 Maßnahmen im Abgasstrang
Um besser zu verdeutlichen, welche Mengen an Ener-
gie durch das Abgas in Form von Wärme verloren ge-
hen, im Folgenden zunächst ein stark vereinfachtes
Beispiel:
Angenommen wird eine einstündige Fahrt mit einem
Dieselfahrzeug mit zwei Liter Hubraum bei einer Mo-
tordrehzahl von 2000 1 / min – beispielsweise bei einer
Stadtfahrt bei 60 km / h im vierten Gang.
DPMA – Erfinderaktivitäten 2011
Der Motor setzt in dieser einen Stunde 120 Kubik-
meter Luft (in etwa der Rauminhalt einer Zweizim-
merwohnung) durch, was einer Masse von 144 kg
Luft entspricht. Die Abgastemperatur kann hierbei
mit etwa 500 °C angenommen werden, bei zum Bei-
spiel 20 °C Außentemperatur wird die Luft somit um
480 °K erhitzt, wofür eine Energiemenge von circa
69 500 kJ erforderlich ist, was wiederum etwa zwei
Liter Kraftstoff entspricht.
Eine Nutzung der Abgaswärme würde somit ein
enormes Potenzial darstellen. Die Aufgabe besteht für
den Entwickler somit darin, die Wärme in nutzbare
mechanische oder elektrische Energie umzuwandeln,
was zum Beispiel durch einen Gas- und / oder Dampf-
turbinenprozess erreicht werden könnte. Auch eine
direkte Umwandlung von Wärmeenergie in elektri-
sche Energie ist mit sogenannten thermoelektrischen
Generatoren möglich.
3 Aktuelle Erfindungstrends
3.1 Maßnahmen im Motor
3.1.1 Brennverfahren
Bezüglich der Entwicklung neuer Brennverfahren
wird in der Fachwelt bereits seit einigen Jahren die
homogene Selbstzündung diskutiert, welche auch
als Homogeneous Charge Compression Ignition (kurz
HCCI-Brennverfahren) bekannt ist. Ziel ist hierbei, die
Vorteile eines Otto- und Diesel-Brennverfahrens zu
vereinen. Niedrige NO X - und Rußemissionen sowie ein
günstiger Kraftstoffverbrauch stellen hierbei eine inte-
ressante Alternative zu den bekannten Konzepten dar.
Ein Problem bei diesem Brennverfahren ist jedoch,
die Selbstzündung zum gewünschten Zeitpunkt ab-
hängig von einer Vielzahl hochdynamischer Rand-
parameter wie zum Beispiel Druck und Temperatur
im Brennraum genau und stabil zu steuern.
Die DE 10 2009 052 017 A1 stellt hierfür folgende Ver-
fahrensschritte vor (Figur 1):