ETH präsentiert Automotor mit halbiertem Benzinverbrauch Motorenforschungsprojekt Palos weckt Interesse der Autoindustrie (Pressedienst, Nr. 10, Dezember 2000)

Heute sind weltweit 600 Millionen Autos mit Verbrennungsmotoren unterwegs und es werden täglich mehr. Mit der Optimierung dieser Motoren beschäftigen sich Lino Guzzella und sein Team am Institut für Mess- und Regeltechnik (IMRT) der ETH Zürich. Ziel ihrer Forschung sind nicht nur saubere, sondern zugleich auch möglichst sparsame Benzinmotoren. Hier liegt noch ein riesiges Potenzial brach, wie ein Forschungsprojekt jetzt gezeigt hat. Das Projekt Palos startete 1996 und wurde vom Bundesamt für Energie unterstützt; kürzlich wurden die Ergebnisse an einer Tagung vorgestellt. "Benzinmotoren haben einen miserablen Teillastwirkungsgrad", erklärt Guzzella. Das Problem sei die Schere, die sich zwischen der normalerweise benötigten Motorleistung und der um den Faktor 30 höheren Höchstleistung öffne. Diese Höchstleistung wird für den heute geforderten "Fahrspass" gebraucht; das Beschleunigen von 0 auf 100 km pro Stunde darf bei Mittelklasseautos höchstens noch 10 Sekunden dauern. Nur bei solchen Beschleunigungsmanövern funktioniert der Benzinmotor mit seinem maximalen Wirkungsgrad von 35 Prozent. Im Schnitt verwandelt er bloss 15 Prozent der eingesetzten Primärenergie in nutzbare Antriebskraft. Um dieses Verhältnis zu verbessern, hat Guzellas Team beim Palos-Projekt einen von der Wenko AG in Burg-dorf entwickelten Motor verwendet. Dieser wiegt nur 50 Kilogramm und das Volumen des Hubraums ist auf die Hälfte der üblichen Grösse reduziert. Diese Halbierung bringt im normalen Fahrbetrieb doppelte Effizienz, weil der Motor weniger stark gedrosselt werden muss, also mit annähernd optimalem Wirkungsgrad funktioniert. Und doppelte Effizienz bedeutet halbierten Treibstoffverbrauch sowie halbierten CO₂-Ausstoss. Allerdings fehlt jetzt die zum schnellen Beschleunigen benötigte Höchstleistung. Kompensieren lässt sich dieses Manko durch ein Verdichten der Luft in einem Druckwellenlader.
Den optimierten Motor hat das ETH-Team in ein virtuelles Testfahrzeug eingebaut. "Indem wir das gesamte System auf dem Computer simulieren, können wir Varianten rechnen und herausfinden, wo bei der Steuerung und beim Zusammenspiel von Motor und Druckwellenlader Verbesserungen nötig sind", erklärt Guzella. An einer Tagung hat das ETH-Team seinen Motor im laufenden Zustand vorgeführt und die Computer-Messwerte auf Grossleinwand projiziert. Über den gesamten Fahrzyklus pendelte der Benzinverbrauch um 3 Liter auf 100 Kilometer, was einem Kohlendioxidausstoss von 8 Kilogramm entspricht. Beim heutigen Durchschnittsauto sind's dagegen um 20 Kilogramm. Die Gewähr, dass die ETH-Arbeit Eingang in die Motorenentwicklung findet, ist gegeben: In einem Nachfolgeprojekt wird jetzt zusammen mit einem Partner aus der Autoindustrie ein Serienmotor auf minimale Kohlendioxidemissionen getrimmt.