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28.04.2009 | powertrain solutions

Vollgas für alternative Kraftstoffe

MBtech präsentiert einen CNG-Technologieträger auf der "Innovationsschau Erdgas" des TÜV Rheinland auf dem Nürburgring.

CNG-Technologieträger auf der Zeigen, was mit CNG (Compressed Natural Gas) als Fahrzeugantrieb möglich ist – das ist das Motto der "Innovationsschau Erdgas", die der TÜV Rheinland am 29. April 2009 auf dem Nürburgring organisiert. Bei dieser Presseveranstaltung belegt auch der Entwicklungs- und Consulting-Dienstleister MBtech mit einem Technologieträger das Potenzial dieses alternativen Kraftstoffs: Die Studie eines erdgasbetriebenen Sportwagens auf der Basis eines Mercedes-Benz SLK verbindet deutlich reduzierten CO2-Ausstoß mit sportlichen Fahrleistungen und entsprechendem Fahrspaß. Mit dieser dynamischen Interpretation eines Erdgasantriebs demonstriert MBtech seine Kompetenz als Entwicklungspartner für alternative Antriebe – bei der Verbrennungstechnik wie auch bei der Fahrzeugintegration. Einzelne innovative technische Lösungen, die MBtech für den CNG-Demonstrator entwickelt hat – etwa das Injektorkonzept wie auch die Abgas-Anlage – sind auch auf andere Fahrzeuganwendungen übertragbar und können den verbrauchsgünstigen und emissionsfreundlichen Kraftstoff Erdgas in Zukunft noch attraktiver machen.

Dass sich zusätzlich zur Wirtschaftlichkeit auch Fahrspaß und Fahrdynamik mit CNG realisieren lassen, belegt der Entwicklungs- und Consulting-Dienstleister MBtech mit einem Technologieträger auf der Basis eines Mercedes-Benz SLK: "Mit dem CNG-Demonstrator haben wir einen kompromisslos sportlichen und leistungsfähigen Fahrzeugantrieb bei deutlich geminderter CO2-Emission realisiert",  so Andreas Biemelt, Teamleiter Verbrennungsentwicklung Ottomotor bei MBtech Powertrain und Projektleiter des CNG-Demonstrators. Der Technologieträger steht bei der vom TÜV Rheinland veranstalteten "Innovationsschau Erdgas" als leistungsstärkstes Beispiel- und Testfahrzeug für die eingeladenen Medienvertreter im Fokus. MBtech-Ingenieure erklären vor Ort in Theorie und Praxis die technischen Lösungen dieses Technologieträgers.

Mehr Motorleistung bei verbesserter Wirtschaftlichkeit
So haben die Ingenieure des MBtech-Segments powertrain solutions dem Benzin-Vierzylinder-Kompressormotor des SLK-Serienmodells im Zuge der CNG-Adaption ein deutliches Leistungsplus entlockt. Der CNG-Demonstrator von MBtech verfügt über 146 kW und ein maximales Drehmoment von 270 Nm, die den SLK in 7,8 Sekunden aus dem Stand auf 100 km/h beschleunigen. Er erreicht eine Spitzengeschwindigkeit von 244 km/h.

Möglich wurde dies durch ein Bündel von Maßnahmen bei der Verbrennungsentwicklung. Zentral dabei ein neuartiges 4+1 Injektorkonzept: Als Erweiterung der üblichen vier Einblasventile kommt nun ein fünfter Injektor zum Einsatz. Dieser bläst das Gas jedoch nicht zylinderselektiv, sondern zentral in das Saugrohr ein. Dadurch kann auch bei stark schwankender Gasqualität die für die hohe Zylinderleistung notwendige Einblasmenge bereitgestellt werden. Zudem übernahmen die MBtech-Spezialisten die Neuentwicklung einer zusätzlichen Motorelektronik – so verfügt der Erdgas-SLK neben dem Benzinsteuergerät über eine innovative Sensor-/Aktorverstelleinheit als Applikationstool. Diese sorgt im Zusammenspiel mit konstruktiv an die spezifischen Eigenschaften des Brennstoffs CNG angepassten Kolben und einer geänderten Übersetzung des Aufladeaggregates dafür, dass der CNG-Motor in allen Situationen nicht nur rund, sondern sogar besser läuft. Nichtsdestotrotz verfügt der Technologieträger über eine eindrucksvolle CO2-Emission: Sein CO2-Ausstoß liegt mit 150 Gramm pro Kilometer (NEFZ) auf dem Niveau aktueller Kleinwagen. Er kommt mit nur 5,6 Kilogramm CNG auf 100 Kilometer aus. Doch nicht nur in den moderaten Geschwindigkeitsbereichen des NEFZ-Verbrauchszyklus, auch unter Vollast weist der Erdgas-SLK Verbrauchsvorteile auf, die deutlich unter denen eines vergleichbaren Benzinmotors liegen. Der Grund: Der bei Benzinmotoren übliche, verbrauchsintensive Bauteilschutz unter Vollast mit zusätzlich eingespritztem Kraftstoff, der der Überhitzung von Bauteilen wie z.B. des Katalysators vorbeugt, fällt bei dem von MBtech entwickelten Erdgas-Antrieb aufgrund seines auf eine kompakte Verbrennung ausgelegten Brennverfahrens weg: Er kann sein enormes Einsparpotenzial bei hohen Geschwindigkeiten voll ausspielen.

Aufgrund der engen Bauraum-Verhältnisse im Sportcabrio mussten die Ingenieure mit einem drastisch reduzierten Schalldämpfer-Volumen auskommen. Durch aufwändige Detailoptimierung konnte dennoch eine einflutige Abgasanlage entwickelt werden, die hinsichtlich NVH und Abgasgegendruck die gesetzten Anforderungen erfüllt.


Integration leicht gemacht
Da das zukunftsweisende Motorenkonzept nur in einem in sich stimmigen Gesamtfahrzeug optimal zur Geltung kommt, übernahmen die MBtech-Ingenieure des Segments vehicle engineering auch die Systemintegration aller weiteren Erdgaskomponenten wie etwa Tanks, Gasleitungen und Druckminderer. Um im Kofferraum des Roadsters ausreichend Platz für die CNG-Tanks aus Carbon Composite zu schaffen, ist das Faltdach inklusive der dazugehörigen Kinematik einem starren Carbondach gewichen. Diese Leichtbau-Maßnahmen für Dach und Zusatztanks gleichen das sonst übliche Mehrgewicht für zusätzliche Gastanks bei CNG-Fahrzeugen aus – und nicht nur das: Aufgrund des leichteren Dachs senkt sich auch der Fahrzeugschwerpunkt, was zu einer besseren Fahrdynamik führt. Eine der neuen Auspuffanlage angepasste Heckschürze sowie ein CNG-Einfüllstutzen auf der Fahrerseite vervollständigen die Maßnahmen im Karosseriebereich.

"Mit dem CNG-Demonstrator auf Basis eines Mercedes-Benz SLK haben wir uns mit Absicht eine schwierige Aufgabe gestellt", fasst Biemelt zusammen: "Die Anpassung eines sportlichen Fahrzeugmodells auf CNG-Antrieb hätte mit dem vorher verfügbaren Know-how wohl niemand ernsthaft in Angriff genommen. Die von MBtech entwickelten Lösungen zeigen aber, dass sich die Wirtschaftlichkeit von Erdgas als automobilem Antrieb sehr wohl mit der Dynamik und Emotionalität eines Sportfahrzeugs vereinbaren lässt. Damit bekommt diese Form des alternativen Kraftstoffs neue Perspektiven für eine bessere Marktdurchdringung."

 
 
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