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Verkehrstechnik BMBF foerdert Verbundprojekt unter FAU-Koordination
Der "Direkteinspritzer" liegt gut im Rennen
Wird das Auto der Zukunft, das pro hundert Kilometern Fahrtstrecke nicht mehr als drei Liter verbraucht und dessen Auspuff nur noch sehr kleine Schadstoffmengen entlaesst, mit einem "Direkteinspritzer" im Motorraum ausgeruestet sein? Auf diese Technologie setzen jedenfalls die Partner eines grossangelegten Verbundprojekts, das die Grundlagen der Optimierung des Verbrennungsprozesses in derartigen Motoren erforschen wird. 17 Projektpartner arbeiten unter der Gesamtkoordination von Prof. Dr. Alfred Leipertz (Lehrstuhl fuer Technische Thermodynamik an der Universitaet Erlangen-Nuernberg) an dem gemeinsamen Ziel. Bis zur Ziellinie ist es nicht mehr allzu weit: im Jahr 2005 sollen die Grenzwerte erreicht sein, die die Europaeische Gemeinschaft vorgegeben hat. Vieles spricht nach dem heutigen Kenntnisstand in Wissenschaft und Kraftfahrzeug-Industrie dafuer, dass die Technik der direkteinspritzenden (DI-) Verbrennungsmotoren das Rennen machen wird.
Das Verbundprojekt "Laserdiagnostische und plasmatechnologische Grundlagen zur Verminderung von Emissionen und Kraftstoffverbrauch von DI-Motoren" ist 1997 an den Start getreten; die konstituierende Sitzung fand im Januar 1998 in Erlangen statt. Das finanzielle Gesamtvolumen betraegt rund 35 Millionen Mark, wovon das Bundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF) ca. 16 Millionen traegt. Unter den industriellen Projektpartnern sind nahezu alle massgeblichen deutschen Automobilhersteller und Zulieferer zu finden; dazu kommen Erfahrung und Kompetenz aus mehreren Universitaeten und Forschungsinstitutionen.
19 Einzelprojekte sind zu drei Themenschwerpunkten zusammengefasst: innermotorische Prozesse, nachmotorische Prozesse und Aspekte des Gesamtsystems. Alle Beteiligten sind zuversichtlich, dass verbrauchs- und schadstoffarme Kraftfahrzeugantriebe, deren Abgas-Grenzwerte nach der Euronorm IV nur ein Drittel der heutigen, bereits stark reduzierten Werte betragen sollen, in der relativ kurzen verbleibenden Zeit von sieben Jahren entwickelt werden koennen.
Das Automobil der Zukunft
Aeusserst sparsam im Kraftstoffverbrauch (wofuer das Stichwort vom 3-Liter-Auto steht) und umweltvertraeglich, mit denkbar geringen Emissionen an schaedlichen Gasen und Partikeln - diesen Anspruechen wird das Automobil genuegen muessen, wenn es auch im naechsten Jahrtausend als das Befoerderungsmittel akzeptiert werden soll, das dem Beduerfnis des Menschen nach individueller Mobilitaet am besten gerecht wird. Eine gruendliche Analyse der Problematik zeigt, dass die Automobilhersteller grundsaetzlich zwei Moeglichkeiten haben, dieses Ziel zu erreichen. Durch Leichtbau von Fahrzeug und Motor kann das Gesamtgewicht und damit der Energiebedarf gesenkt werden. Primaer aber verspricht die Verbesserung des motorischen Verbrennungsprozesses zum Erfolg zu fuehren, bei Otto- wie Dieselmotoren gleichermassen.
Ein Konzept, den Kraftstoffverbrauch niedrig zu halten, ist die geeignet gefuehrte Direkteinspritzung des fluessigen Treibstoffs unmittelbar in den Brennraum des Motors. Bei Dieselmotoren wurde dies bereits umgesetzt, mit guten Ergebnissen bei der Energieeinsparung, wenn auch deutlichem Verbesserungsbedarf hinsichtlich des Schadstoffausstosses. Diese Technik gilt es in modifizierter Weise auf den Ottomotor zu uebertragen. Die japanische Firma Mitsubishi hat dies bereits beispielhaft vorgestellt; da die Fremdzuendung beibehalten wird, kommt es jedoch zu zusaetzlichen Problemen, die noch zu loesen sind.
Neuartige Verfahren koennen von der Automobilindustrie allerdings nur dann schnell und effizient entwickelt werden, wenn Untersuchungsverfahren als Entwicklungswerkzeuge bereitstehen, die die hoechst komplexen Wirkketten der motorischen Verbrennung in ihren Teilschritten analysieren. Speziell fuer die Direkteinspritzung sind ausserdem neue Methoden zur Zuendung der oertlich schwankenden Kraftstoff-Luft-Gemische und zur Nachbehandlung von Abgasen erforderlich, die in nichtstoechiometrischer Verbrennung entstehen, wozu geeignete Nachbehandlungssysteme bisher nicht zur Verfuegung stehen.
Dies zu realisieren, ist das Hauptziel des BMBF-Verbundprojekts. Die dazu erforderliche enge Kooperation zwischen unterschiedlichen Disziplinen ist nur deshalb moeglich, weil seit vielen Jahren, ebenfalls mit Unterstuetzung des Bundesforschungsministeriums, Vorarbeiten zur Loesung von Einzelfragen stattgefunden haben.
13-Millionen-Projekt
Bereits im Maerz 1997 hatte ein Grossprojekt unter der Leitung des Lehrstuhls fuer Technische Thermodynamik begonnen, in welchem das Potential neuartiger Einspritzsysteme fuer die Verbrennung in Dieselmotoren erforscht wird. Dieses 13-Millionen-Projekt wird von der Bayerischen Forschungsstiftung gefoerdert und von den Firmen Audi AG, BMW AG und MAN-Nutzfahrzeuge massiv unterstuetzt. Das nun eingerichtete BMBF-Verbundprojekt ist ein weiterer eindrucksvoller Beleg fuer die Anstrengungen von Politik und Industrie, die Entwicklung eines verbrauchs- und emissionsarmen Verbrennungsmotors zu forcieren.
Beide Projekte machen aber auch deutlich, dass der Erlanger Lehrstuhl fuer Technische Thermodynamik unter der Leitung von Prof. Dr. Alfred Leipertz in der Forschungslandschaft eine besondere Stellung einnimmt, was die Untersuchung moderner Verbrennungssysteme, insbesondere von Motoren, angeht. Dieser Erfolg beruht auf langjaehrigen Erfahrungen in der Entwicklung und Anwendung moderner, meist laserbasierter Messsysteme fuer Verbrennungsvorgaenge, entsprechender Kompetenz in grundlegenden Fragen der Verbrennungstechnik und der Synergie verschiedener Disziplinen. Die Arbeitsgruppe des Lehrstuhls, die am Motor der Zukunft mitarbeiten wird, setzt sich aus Maschinenbau- und Chemieingenieuren, Chemikern und Physikern zusammen.
Der "glaeserne" Motor
Ein Hoehepunkt in der Arbeit dieses Teams: Am 1. Oktober 1997 konnte ein transparenter, also optisch zugaenglicher 4-Zylinder-Nutzfahrzeug-Motor in Betrieb genommen werden. In der Brennkammer dieses Motors kann der Einspritz- und Verbrennungsvorgang lokal und zeitlich hochaufgeloest, also bis in die Mikrostrukturen hinein und mit kleinsten Zeitskalen, beobachtet und quantitativ erfasst werden. Solche Messungen schaffen die Grundlage dafuer, die komplexen Zusammenhaenge von Details der motorischen Verbrennung besser verstehen und damit Veraenderungen gezielt vornehmen zu koennen. Neben den Grossprojekten werden kurzfristig auch Einzelprobleme von Automobilherstellern bearbeitet. Ein Effekt, den das Engagement des Lehrstuhls bewirkt, liegt vielleicht nicht fuer jeden auf der Hand: es werden neue Arbeitsplaetze fuer speziell ausgebildetes akademisches, technisches und auch verwaltungstechnisches Personal geschaffen. So erfuellen Universitaetsmitarbeiter auch eine gesellschaftspolitische Aufgabe. Sie tragen dazu bei, dass die wirtschaftliche Zukunft gesichert wird.
Kontakt: Prof. Dr. Alfred Leipertz, Lehrstuhl fuer Technische Thermodynamik, Am Weichselgarten 8, 91058 Erlangen, Tel.:09131/85 -9900, Fax: 09131/85 -9901, E-mail: sek@ltt.uni-erlangen.de
Criteria of this press release:
Biology, Electrical engineering, Energy, Environment / ecology, Mechanical engineering, Oceanology / climate
transregional, national
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German
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