Algemeen
FVV RWTH onderzoek Ottomotoren
Motortestbank voor onderzoek aan de geëlektrificeerde aandrijftrein aan het Center for Mobile Propulsion (CMP) aan de RWTH (foto: Peter Winandy, RWTH Aachen).

Om aan de toekomstige CO2-grenswaarden te kunnen voldoen, moeten voertuigen met Ottomotoren duidelijk minder brandstof verbruiken. Een nieuw onderzoeksproject van de Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) onderzoekt hoe dat valt te realiseren. Het ambitieuze doel is dat het rendement van toekomstige benzinemotoren moet stijgen tot 52%. Tegelijkertijd zou het brandstofverbruik ten opzichte van de huidige motoren met een derde moeten dalen.

De CO2-emissies van het wegverkeer moeten de komende decennia duidelijk lager worden. Het is noodzakelijk dat industrie en wetenschappelijk deze uitdaging gezamenlijk aangaan. Behalve elektrificatie zullen efficiëntere verbrandingsmotoren en klimaatneutrale synthetische brandstoffen een beslissende bijdragen aan het bereiken van de CO2-doelstellingen leveren. Binnen het project worden nieuwe motortechnologieën in combinatie met elektrische aandrijvingen en synthetische brandstoffen onderzocht.

Rendement

Hoe meer in de brandstof aanwezige chemische energie kan worden omgezet in mechanische aandrijfenergie, des te gunstiger het rendement en daarmee het brandstofverbruik van het voertuig. In het uit eigen middelen gefinancierde onderzoeksproject ‘ICE 2025+’ onderzoeken universiteiten uit Aken, Braunschweig, Darmstadt en Stuttgart verschillende maatregelen waarmee het rendement duidelijk moet worden verhoogd. Doel van het project is het totale aandrijfsysteem zodanig te optimaliseren, dat in de praktijk een zo gunstig mogelijk verbruik wordt gerealiseerd.

Met betrekking op de nieuwe WLTP-cyclus betekent dit, dat een gemiddeld aandrijfrendement van circa 40% moet worden bereikt, op afzonderlijke werkpunten zelfs 50%. De huidige Ottomotoren in personenauto’s halen nu op zijn best circa 30% (WLTP is de afkorting van Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure).

De methodische benadering van de onderzoekers bestaat er in, verschillende vooraf gekozen technologieën – zoals een hogere compressie of waterinspuiting – te combineren en hun invloed op het systeemrendement te onderzoeken. Om het aandrijfsysteem af te stemmen op reële rijcondities worden zowel voertuigklassen als hybride varianten – van milde 48 V tot hoogspanningsaandrijvingen – in het onderzoek betrokken.

Vier deelonderzoeken

De deelnemende onderzoekers werken nauw samen. Binnen het eerste takenpakket, dat onder verantwoordelijkheid valt van het Institut für Verbrennungskraftkraftmaschinen und Fahrzeugantriebe van de Technische Universität Darmstadt, wordt de basis gelegd voor de voertuigsimulatie. Dit is belangrijk om met de in andere aandrijftreinen ontstane motordata exacte uitspraken te kunnen doen over de CO2-emissies van het totale voertuig over realistische bedrijfscondities. Een deel van het werk is ook voor de elektrische aandrijfcomponenten een bedrijfsstrategie te ontwikkelen die het de verbrandingsmotor mogelijk maakt zo efficiënt mogelijk te werken.

Het tweede projectdeel wordt uitgevoerd aan het Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen van de Universität Stuttgart. Dit deel bestaat er vooral in, met behulp van snelle rekenmethoden gefundeerde uitspraken te doen over rendementsstijgingen door combinaties van verschillende technologieën. Bovendien wordt een virtuele motor ‘opgebouwd’ die het mogelijk maakt de invloed van externe maatregelen op de motor in te schatten, bijvoorbeeld terugwinning van uitlaatgaswarmte.

Belangrijke maatregelen voor het verhogen van het rendement moeten binnen ‘ICE 2025+ ‘ niet alleen worden gesimuleerd, maar ook worden getest op een ééncilinder onderzoeksmotor. Voor de opbouw en werking van deze testmotor is het Institut für Verbrennungskraftmaschinen van de Technische Universität Braunschweig verantwoordelijk. De aldus ontstane resultaten dienen niet alleen ter evaluatie van de technologie, maar ook om de simulatiemodellen te verbeteren.

Binnen het vierde takenpakket onderzoekt de Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen van de RWTH Aachen de invloed van CO2-neutrale brandstoffen op het motorgedrag. Hiervoor worden verschillende synthetische brandstoffen, in hun zuivere vorm en als bijmenging, aan een onderzoeksmotor getest. De resultaten moeten – behalve een evaluatie van het potentieel van mogelijke alternatieve brandstoffen met betrekking tot rendement en emissies – ook dienen om bestaande simulatiemethoden voor het verbrandingsproces te verbeteren.

Naar zuinige stille Ottomotoren

De resultaten van het onderzoeksproject ‘ICE 2025+’ zullen in het voorjaar van 2020 bekend zijn. Het is nog open welke aandrijftreinen, energiedragers en verkeersconcepten het personen- en goederenverkeer in het jaar 2050 zullen bepalen.

Op korte en middellange termijn moeten energetisch efficiënte hybride voertuigen en CO2-neutrale brandstoffen een effectieve bijdrage leveren aan klimaatneutrale mobiliteit. Daarom subsidieert de FVV uit eigen middelen doelgericht projecten van nog niet concurrerend gemeenschappelijk onderzoek om op lange termijn bij te dragen aan ‘Zero Impact Emission Mobility’.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven