Zahlreiche innovative Konzepte bieten Kraftstoff-Einsparpotentiale
Elektronik senkt Kraftstoffverbrauch
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Variable elektromotorische Ventiltriebe
Die Volkswagen AG hat zusammen mit der Firma LSP einen elektromotorischen Ventiltrieb entwickelt, bei dem ein elektrisch generiertes Magnetfeld ΦEl mit dem eines permanentmagnetisch erregten Feldes überlagert wird (Bild 1). Er eignet sich sowohl für Otto- als auch für Dieselmotoren. Spule und Eisenkreis bilden dabei den Stator, die Permanentmagnete sind mit dem Ventilschaft verbunden und bilden den beweglichen Teil. Durch Stromrichtung und Stromamplitude kann die auf das Ventil wirkende Kraft frei variiert werden. Die Kraftverstärkung ist näherungsweise eine Sinusfunktion über dem Hub.
Die Aktoren können aufgrund ihrer großen Leistungsdichte für die Motor-Auslassseite verwendet werden. Der Aktor kann in Verbindung mit einer darauf zugeschnittenen Regelung von einem Verbrennungstakt zum nächsten die Ventil-Hubhöhe variieren. Durch die Formung des Ventilhubes kann gezielt die Füllung in Menge, Restgasanteil und im Turbulenzgrad beeinflusst werden. Zur Detektierung des Ventilhubes wurde ein linearer induktiver Wegsensor der Firma Micro-Epsilon verwendet.
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„Super-Kondensatoren“ fangen Lastspitzen ab
Ultrakondensatoren gewinnen als hocheffiziente Speicher zur kuzzeitigen Abdeckung von Leistungsspitzen zunehmend an Bedeutung, so das Unternehmen Maxwell Technologies. Sie weisen eine hohe Leistungsfähigkeit und eine lange Lebensdauer gegenüber Batterien auf und erfüllen die meisten Anforderungen von Mikro- und Mild-Hybridfahrzeugen bei Spannungen unter 120 V. Der grundlegende Unterschied zwischen Batterien und Ultrakondensatoren besteht darin, dass Batterien eine hohe Energiedichte haben, Ultrakondensatoren weisen dagegen eine hohe Leistungsdichte auf. Sie sind ideal für Anwendungen geeignet, bei denen wiederholt für kurze Zeit – von Sekundenbruchteilen bis zu einigen Sekunden – Spitzenleistungen gefordert werden. Durch den elektrostatischen Ladungsprozess erzielen Ultrakondensatoren eine wesentlich höhere Zyklenfestigkeit im Vergleich zu Batterien, bei denen die Energiespeicherung auf chemischen Reaktionen beruht. Über die Lebensdauer gesehen, erzielen Ultrakondensatoren mit die höchsten Energiedurchsätze.
Batterien werden durch dynamisch auftretende Spitzen der Hochlastverbraucher übermäßig strapaziert, wodurch sich die Lebensdauer stark reduziert; Kondensatoren können diese Lücke optimal füllen. Die Kombination von Batterie und Kondensator bietet daher eine hervorragende Möglichkeit, kontinuierliche Energiebedarfe aus der Batterie und Spitzenbedarfe aus dem Kondensator zu beziehen.
Vorzugsweise wird der Strom zur Ladung des Ultrakondensators in günstigen Betriebszuständen erzeugt, hierzu gehören vornehmlich Schub- und Bremsphasen. Bei Bedarf wird die gespeicherte Energie gezielt über das Bordnetz an die Verbraucher wieder abgegeben. Dadurch kann der Treibstoffverbrauch trotz zusätzlicher Leistungsverbraucher konstant gehalten oder gar reduziert werden.
Zusammengefasst lässt sich sagen, dass Ultrakondensatoren einen Vorteil für Anwendungen niedrigerer Spannungen bieten, während Batterien vor allem für Anwendungen höherer Spannungen die bevorzugte Lösung darstellen. Bild 2 stellt diesen Zusammenhang dar. Praktische Beispiele auf den Gebieten E-Lenkung, Start-Stopp sowie Rekuperation verdeutlichen einen hohen Anwendernutzen.
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