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Benzinaggregate scheinen wieder auf dem Vormarsch. VW hat es mit den kleinvolumigen TSI-Motoren vorgemacht. BMW und Mercedes preschen nach. Turbolader, Kompressoren, strahlgeführte Hochdruckeinspritzungen und ein variabler Ventiltrieb scheinen nur einige Entwicklungen zu sein, mit der die guten alten Benziner wieder auf Vordermann gebracht werden sollen.
Intelligenter Leichtbau, eine ausgefeilte Aerodynamik und Micro-Hybride mit Start-Stopp-System sind bereits in aller Munde und sollten es zukünftig auch den Dieselaggregaten schwerer machen. BMW will nun mittelfristig eine Energiequelle nutzen, die bislang wenig Beachtung fand: Abgaswärme.
Derzeit nutzt ein Benzintriebwerk gerade mal 25 Prozent der im teuren Kraftstoff enthaltenen Energie. Damit wird das Auto mit seinen zahlreichen Nebenaggregaten angetrieben und der Luftwiderstand überwunden. "Doch rund drei Viertel der eingesetzten Energie kommen derzeit nicht auf die Straße", weiß BMW-Entwicklungsexperte Klaus Borgmann.
Kreislauf-Doppel
Es wird zwar noch ein paar Jahre dauern, dann aber könnten die Autoabgase frisch gekühlt ihren Weg in die Umwelt finden: Der hohe Energiegehalt der heißen Abgase kommt vor dem Austritt aus dem Endtopf dem Motor zugute.
Hört sich spannend an - und auch die Daten klingen eindrucksvoll. Die Ingenieure von BMW wollen durch die Nutzung von Autoabgasen den Triebwerken mehr Leistung entlocken und den Verbrauch so spürbar senken. Ein 1,8 Liter großes Vierzylinderaggregat aus der aktuellen Baureihe wurde aufwendig umgebaut und leistete durch die Nutzung der Abgaswärme jetzt 10 Kilowatt und 20 Nm Drehmoment mehr als gewöhnlich. Noch wichtiger: Der Motor verbrauchte 15 Prozent weniger Kraftstoff - und das ganze kostet nichts extra. Doch wie kann die heiße Luft als Energiequelle genutzt werden?
Möglich wird die Nutzung der zusätzlichen Energie durch einen so genannten Turbosteamer, der in die Abgasanlage integriert ist. Er funktioniert wie die gute alte Dampfmaschine und bringt durchaus erträglichen Nutzen.
In zwei getrennten Kreisläufen wird Flüssigkeit zu Dampf erhitzt, der dann einen Hilfsmotor antreibt. Primärer Energielieferant ist der Hochtemperaturkreis, der über Wärmetauscher die Abgaswärme des Verbrennungsmotors als Energiequelle nutzt. Hier können rund 80 Prozent der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie sinnvoll genutzt werden. Der Wasserdampf strömt in eine Expansionsmaschine, die direkt mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist und liefert hier ihren Energiegehalt ab.
Serienreif in knapp zehn Jahren
Die noch verbleibende restliche Wärme schluckt der Kühlkreislauf des Motors, der als zweiter Energielieferant für den Turbosteamer genutzt wird. Unterm Strich gibt es ein Plus an Leistung - oder der Motor verbraucht bis zu 15 Prozent weniger Kraftstoff. "Der Turbosteamer verstärkt unsere Überzeugung, dass der Verbrennungsmotor eine in hohem Maße zukunftsfähige Technologie ist", sagt Professor Dr. Burkhard Göschel, Vorstand für Entwicklung und Einkauf der BMW AG.
Die Unterbringung der zusätzlichen Komponenten zur Energiegewinnung im Auto scheint dabei das geringste Problem zu sein. Bei dem getesteten Vierzylindertriebwerk gab es sowohl unter dem Auto als auch im Motorraum genügend Platz für die nötigen Nebenaggregate.
In den nächsten fünf bis zehn Jahren soll der Turbosteamer zur Serienreife weiterentwickelt werden. Im Rahmen der Entwicklungen dürften sich die zusätzlich verbauten Teile in punkto Größe und Energieeffizienz nochmals verbessern lassen. "Damit heben wir den scheinbaren Widerspruch zwischen Verbrauchs- und Emissionsreduzierungen einerseits und Fahrleistungen wie auch Agilität andererseits auf", umreißt Göschel den Kerngedanken des Langzeit-Programms.
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