Beitrag vom September 2017:
Nach dem Stromschlag aus Kalifornien droht nun auch noch der Achillesbiss aus Richtung Japan, Verbrennungen dritten Grades durch den
BenzinDiesel
Dieser packt die Vorteile der beiden Motorenkonzepte Selbstzünder<>Fremdzünder in einen einzigen Block: Den Biss und die Sparsamkeit des Selbstzünders, kombiniert mit der problemlosen katalytischen Abgasnachbehandlung des Benziners.
Kein Filterausbrennen, kein Harnstoffnachfüllen, kein Theater mit Fühlern und Rechnerchen, keine Zusatzbehälter, Dosen, Röhrchen, Kabelbäume, die zusätzlich zu allem Verbrennergerümpel auch noch irgendwo dazwischengequetscht werden müssen - also keine serviceintensive, störungsanfällige Abgasnachbehandlungsanstalt, die spätestens beim dritten Besitzer stillgelegt wird.
Die angeblich imminente Lebensgefahr durch den "hochkanzerogenen" Feinstaubausstoss des Benziners, die uns die Dieselpäpste neuerdings rabenschwarz an die Wand malen, lässt sich durch ein kleines, billiges Filterchen im Abgasstrang auch noch beseitigen.
Was soll der behördliche Ruf aus Berlin: "Klemmt euch endlich mal hinter die Forschung!"
Das ist doch ein Witz. Was sollen Zylinderhoner, Nockenwellenschleifer, Auspuffklangakustiker denn auf dem Sektor des Elektroantriebs beisteuern können? Oder etwa auf dem Gebiet der Stromspeichertechnik?
Forschen? Der Tesla ist antriebstechnisch zu mindestens 90% des physikalisch Erreichbaren bereits perfekt. Das betrifft in allererster Linie die konkurrenzlose Leistungssteuerung, zum Beispiel das seidenweiche Pendeln zwischen Traktion und Rekuperation. Ohne jedes Ruckeln und Zuckeln.
Wo in der Tat noch viel Forschungsarbeit zu leisten ist: Auf dem Gebiet der Stromspeicherung. Aber da verstehen traditionelle Autobauer doch ohnehin nur Blei. Das bewiesen sie schliesslich hundert lange Jahre. Es wäre schade um jeden Forschungseuro! Was an Geld noch vorhanden ist, fliesst jetzt in die Dieselwiedergutmachung. Bereits endgültig verflossen ist die für jede ernsthafte Forschung erforderliche Zeit.
Das Einzige, was sinnvollerweise noch getan werden kann: Der Schmach in die Augen schauen, sich einkaufen, elektrisch bei Tesla und fossil bei Nissan und/oder Mazda. Und vorläufig mal das Concept-Car-Maul halten. Später darf dann ruhig wieder forsch überholt werden. "Wer sind wir denn?"
Die beiden Motorenkonzepte im Funktionsvergleich
A) Infiniti: Typ VC-T (Variable Compression Turbo).
Das ist die rein mechanische Lösung, die Erschliessung des Heiligen Grals, wie sich der australische Motorenkenner im folgenden Video ausdrückt. Ein Motor, dessen Kompressionsverhältnis sich im Betrieb stufenlos zwischen 1:8 und 1:14 verstellen lässt, das Motorenparadies, in das bislang kein Konstrukteur vor seinem Tod eingegangen ist. Die Steuerung ist beim Infiniti - im Gegensatz zum Mazda-Ansatz - recht einfach und hätte auch mit hergebrachten, rein elektromechanischen Mitteln bewerkstelligt werden können.
Der Infiniti ist kein deklarierter Selbstzünder, kann aber durch die Variation der Verdichtung, hohe Kompression (max. 14:1) für höchstmögliche Sparsamkeit oder niedrige Kompression (1:8) für möglichst grosse Füllung (Futteraufnahme) = hohe Leistung den Diesel emulieren. Grundsätzlich ist es selbstverständlich möglich, den Selbstzündungseffekt im hohen Kompressionsbereich gezielt anzufahren. Vereinfacht ausgedrückt: So sparsam wie der Diesel, so zupackend wie der Diesel - aber eben, benzintypisch, abgasseitig sehr sauber, mit wenig Aufwand, dank dem bewährten, unterhaltsfreien Kat. Mit einem Zusatzfilter lässt sich schliesslich auch noch der angebliche "Krebs" herausoperieren.
Das Problem, welches es nach dem theoretischen Entwurf (es gab deren schon sehr viele) zu knacken galt, das sind zuvorderst die Vibrationen, die Kompensation der Unwuchten. Da war japanische Tüftelei vom Feinsten gefragt. Die zweite Aufgabe bestand im Minimieren der Reibungsverluste. Man darf mit Recht gespannt sein. Wer das Schnittvideo sieht und eine Ahnung von Mechanik hat, weiss, was gemeint ist.
Der Motor soll 2018 im Infiniti-SUV Q50 lanciert werden. Hier handelt es sich zweifellos um die spektakulärste Neuerung im Motorenbau, die spektakulärste seit Jahrzehnten. Daran bissen sich während über hundert Jahren bislang alle Entwickler die Zähne aus. Wenn der Motor hält, was versprochen wird, wenn er bei höheren Drehzahlen die Fahrgäste nicht aus dem Häuschen hinausvibriert, darf ohne Einschränkung von einer Sensation gesprochen werden. Das bringt nur japanische Tüftelei zustande, japanische Präzision, gepaart mit unendlicher Geduld, mit der Zähigkeit, dran zu bleiben bis es fluppt.
Da hinter der japanischen Edelmarke Infiniti Nissan und Renault stehen, müssen sich die Konkurrenten wohl feste anschnallen. Die Drei sind keine Flitzer.
B) Mazda: Typ HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition) SkyActiv-X
Ganz anders der Ansatz von Mazda. Abgesehen von der teleskopisch dosierbaren Blockierbarkeit des einzelnen Ventils, wird die Erhöhung der Kompression dadurch erreicht, dass mit sehr hohem Druck Luft (ohne Benzinanteil) in den fast fertig komprimierten Zylinderhimmel gepresst wird, womit die Kompression schlagartig ansteigt und die Selbstzündung ausgelöst wird - allerdings unterstützt durch die Zündkerze (ob immer, oder nur bei unterkritischem Druck, wird aus dem japanischen Technikergeknorze - mit sehr sparsamem Untertitel - wohl auch absichtlich nicht deutlich). Im Gegensatz zum Benzinmotor, wo sich der Abbrand in Form von Hitzewellen kegelförmig im Raum ausdehnt - verbrennungstechnisch langsam, daher der fehlende Biss des Benziners - erfolgt die Zündung im HCCI, nach Triggerung durch die Kerze, molekular explosiv.
Die Vorteile: Es kann - im Gegensatz zum Diesel - mit einem überhohen Luftanteil gearbeitet werden. Kombiniert mit dem beschriebenen, explosiv raumgreifenden Verbrennungsvorgang erfolgt die Oxidation umfassend. Es bleiben keine unverbrannten Restpartikel (Russ!) im Abgas, wie beim Diesel, der seinen Brennstoff in vielen Betriebszuständen eher vermottet als oxidiert, weil die Temperatur in Randtaschen zu tief bleibt. Dank der eingepressten Frischluft, die, wie aus der nachfolgenden Visualisierung hervorgeht, gegen eine Halfpipe-artige Rampe im Zylinderkopf strömt, entstehen dank optimaler Verwirbelung minimal wenig Stickoxide. Die Möglichkeit der individuell dosierbaren Ventilarretierung lässt es auch zu, über das leicht offene Ventil zu hohen - genauer, zu früh hohen - Verdichtungsdruck wegzunehmen.
Die Zündkerze brauchts, wie schon bei früheren Versuchen in dieser Richtung, immer auch für den Kaltstart.
Die Mazda-Lösung ist eine wahre Steuerungsorgie, die erst heute mit den schnellen, billigen Prozessoren - in Kombintion mit entsprechend schnellen Messfühlern - bewältigt werden kann. Sowas schaffen sie, die Japaner. Hohe Zuverlässigkeit inbegriffen.
Das Video zeigt, ohne Erlkönig-Versteckis, eine halbe Stunde lang, dass es sich nicht um ein "Concept" handelt: Der skyaktive HCCI-Mazda verschlingt bereits gierig deutschen Strassenbelag. Am Steuer nicht etwa ein Werkspilot, der weiss, dass er in Rechtskurven niemals vor Vergnügen pupen darf, sondern ein ganz normaler Durchschnittsfahrspassfahrer.
Plötzlich wird auch der Verbrenner wieder spannend. Mit Tesla allein zog doch schon fast Langeweile ein. Nur schwer vorstellbar, dass die "Weltmeister des Automobilbaus" derart forsch abgetrocknet werden. Vielleicht hat die Vorsehung noch ein spätes Nachsehen und wirft den beiden Sumos einen Wagenheber auf die Füsse. Der Australier im Video spricht zum Beispiel von minderwertigem Sprit, der für den Benzin-Selbstzünder zum Spielverderber werden könnte. Das dürfte allerdings nicht der Fall sein, den beide Konzepte zeichnen sich durch eine sehr robuste Beeinflussbarkeit des Zündzeitpunktes aus. Genau dieser Punkt war der Schlüssel zur Lösung der Aufgabe.
Während die Japsen frästen, bohrten und schräubelten (Nissan und Mazda arbeiten seit 2008 intensiv am BenzinDiesel), widmeten sich die hiesigen Autobauer mit Vorzug dem Design von Fugenverläufen, Felgenwülsten und Auspufforgeln - und mit besonderer Hingabe dem LED-Weihnachtsfirlefanz im fahrenden Eigenheim. Und, ja, der Konstruktion des perfekten Betrugs.
Es ist immer wieder spannend, die Erinnerung aufzufrischen:
Es waren die Japaner, die den Deutschen, den damaligen Weltmeistern im Bau von Fotoapparaten, die Dinge überraschend schnell aus der Hand nahmen.
Es waren die Japaner, die den Europäern und den Amis zeigten, wie man vollgasfeste Hochleistungsmotorräder baut, Maschinen, die so gut wie nie liegen bleiben. (Für europäische Motorräder war das Liegenbleiben damals im Lieferumfang inbegriffen). Pikant ist dabei, dass die Blaupause, auf welcher Soichiro Honda seinen sensationellen Motor mit obenliegender Nockenwelle aufbaute, von NSU, genauer von Wilhelm Herz stammte. NSU hatte keine Lust mehr auf Motorräder und wollte kein Entwicklungsgeld lockermachen. Sie wollten endlich Autos bauen. Das führte dann aber erst recht in die Sackgasse. Immerhin diente das NSU-Kistchen BMW später als Vorlage für den ersten Kleinen.
Es waren die Japaner, die mit dem in den USA erfundenen Transistor "Taschenradios" bauten. Mit sensationellem Erfolg. Niemand konnte ihnen Paroli bieten.
Es waren die Japaner, die Jobs den ersten Mega-Harddrive-Datenspeicher in der Grösse eines Fünflibers - für den iPod - liefern konnten. Typisch Jobs, kaufte er Toshiba gleich die ganze Produktion ab, mit Exklusiv-Klausel, obwohl der iPod noch gar nicht fertig war.
Es waren die Japaner, die endlich den flachen Bildschirm auf den Markt brachten. Erfunden worden war das Anzeige-LCD durch Hoffmann-La Roche in Basel. Mehr aus Zufall, als gezielt. Da die Pharmazeuten mit einem derart langweiligen, krebsfreien Ding nichts anzufangen wussten, verkauften sie Knowhow und Rechte an Philips, den damaligen, unangefochtenen Elektronik-Weltmeister. Die Fernsehgerätehersteller wussten, dass der flache Bildschirm ein Muss war. Doch bis zu diesem Ziel war der Weg noch unendlich steil und steinig - und voller Risiken. Die LCDs von Philips konnten nur Grau auf Grau. Die Farbdarstellung lag noch in weiter Ferne. Andere, auch die Amis, nahmen sich der Sache an, doch keiner kam brauchbar weiter. In der Spitze wurde Dunkelgrau auf Hellgrau erreicht. Mehr nicht. Schliesslich kapitulierte "der Westen" und überliess die verhedderte Strickarbeit, die sündhaft teure, gefühlt bodenlos teure Entwicklungmalocherei den Japanern. Die klemmten sich dahinter und blieben dran, drohten zwar finanziell zu ersticken, schafften es aber schliesslich mit
vereinten Kräften (hallo, deutsche Automobilindustrie!) als Japan-Inc., der Staat musste helfend einspringen - wie bei uns, wenns um Banken geht.
Was die Japan-Inc. schliesslich erreichte, können wir täglich staunend erleben - angefangen beim Handy. Auch die winzigen Halbleiter-Bildaufnehmer, mit denen täglich Milliarden von Fotos geklickt und Videos gedreht werden, kommen fast ausschliesslich aus japanischen Küchen. (Sony. War vor fünfzehn Jahren noch Weltmeister. Wer erinnert sich noch?).
Wenns ums Tüfteln, ums mikrofeine Schräubeln, um letzte Präzision geht, sind die Japaner unübertrefflich. Nur die Koreaner und Chinesen sind ähnlich begabt. Was die Asiaten indes nicht können und nie können werden: Hinreissend elegante, schöne Autos entwerfen, Fernsteuerungen bauen, die logisch funktionieren und durch normal begabte Menschen bedient werden können. Software war nie ihr Ding. Da steht ihnen wohl ihre schnörkelige Schriftmalerei im Wege. Sie trainiert das Gehirn in Richtung des surreal Komplizierten, während die Fähigkeit zum Fernblick eines Steve Jobs oder Elon Musks verkümmert. Beim BenzinDiesel war diese kniefelnde Charaktereigenschaft unabdingbar.
Wenn die beiden BenzinDiesel-Autos erfüllen, muss von einer Jahrhundertleistung gesprochen werden. Dann können wir auch die/den ICE, die Intern Combustion Engine, den kruden Verbrenner noch eine Weile länger ertragen. Vielleicht lassen sich demnächst aus CO2 sogar Hamburger herstellen. Wer weiss?
A propos Weitblick:
An dieser Stelle darf, aus der Tagesaktualität heraus, ruhig wieder einmal auf den genialen Steve Wozniak hingewiesen werden, ohne den es Apple vermutlich gar nicht gäbe, den man auf den grossen Apfelbühnen so gut wie nie erwähnt. Dieser zweite Steve, neben Jobs, war das Mega-Hirn, das die verrückten Ideen seines verrückten Garagenfreundes mit links in Funktionierendes umsetzte - und viele der bahnbrechenden Ideen überhaupt als Erster gebar. Wenn das Telefon klingelte, pflegte seine Mutter den IQ-König Amerikas zu rufen "Steve! Mister Jobless am Telefon". Sie trugen beide sehr ungepflegte, schmierig lange Haare. Auch ihre Füsse werden wohl kaum mehr Pflege erfahren haben. (Ganz anders die bienenfleissigen, kerzengerade sitzenden Jungjapaner, die vor drei Jahrzehnten noch als Gelbe Gefahr gefürchtet waren - bis sie von einem immensen Spekulationstsunami von der Promenade gefegt wurden. (Die Stadt Tokio war 1989 buchmässig mehr wert als ganz Kalifornien..). Sie sind eben daran, sich endlich wieder trocken zu schütteln.
Wozniak ist übrigens nach wie vor unter uns, als bescheidener Lehrer und hat, ad ochio, noch immer den feurigen Appetit eines Dinos - vielleicht, weil ihm finanzielle Unersättlichkeit und Stress fremd sind.
Links zu den BenzinDiesel-Motoren, weiter unten...
14. September 2017
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Das Wunder, die automobiltechnische Sensation par excellence, schnurrt und wuchtet über die Strassen Kaliforniens, in der Serie angekommen.
> Der Motor mit der stufenlos variablen Verdichtung (VC-T) im QX50 von Infiniti
Dieses Traumziel des Motorenbaus hatte praktisch niemand mehr auf dem Radar. "Zu kompliziert, zu teuer, zu vibrationslastig".
Es ist eine unglaubliche Leistung, dieses Mechanikmonster perfekt auszuwuchten und ihm eine seidenweiche Charakteristik beizubringen. "How smooth it is!", ruft der Tester - bei Zählstelle 7:00 im Video (siehe unten). Solches bringen nun mal nur die Japsen fertig. Es gelang ihnen vor Jahren, die komplizierteste mechanisch-elektronische Maschine fürs Wohnzimmer, genannt "Videorecorder", so hinzubekommen, dass sie zuverlässig lief, so gut wie nie in den Trimmservice musste - wie das bei den europäischen Modellen, zum Beispiel dem bildtechnisch überlegenen Video 2000 (Philips und Grundig) mit der zweiseitig bespielbaren Kassette, üblich war. Dazu gabs in den Werkstätten spezielles "Trimmbesteck". Gleiches gelang ihnen zeitgleich mit den Taschenkassettenrecordern, die immer kleiner wurden und schliesslich auch in einer Kinderhand Platz fanden. Dann kam die spektakuläre Harddisk von Toshiba, in der Grösse eines Fünflibers oder Fünfmarkstücks, die in Sachen Speicherkapazität alles Bisherige in den Schatten stellte. Selbstverständlich bei grösster Robusheit. Sie wurde zum Herz des iPod von Apple und schaufelte schnell das Grab der bisherigen Speichermedien, der Kassetten und der CD. (Echt Steve Jobs, kaufte sich dieser bei Toshiba ab Labor die Exklusivität, mit dem Versprechen, die ganze Produktionskapazität aufzusaugen).
Und jetzt das! Die Maschine, an der über hundert Jahre alle, wirklich alle Motorenbauer scheiterten. Patente gab es viele. Auch Versuche und Prototypen. Auf die Strasse geschafft hats keiner dieser Versuchsmotoren. Der Motor mit der variablen Verdichtung, die flink und vibrationsfrei stufenlos zwischen 1:8 und 1:14 auf- und abpendelt, schnurrt wie ein Kätzchen über die Alpenszenerie hinter Hollywood. Gescheitert sind die bisherigen Anläufe vermutlich alle daran, dass die komplexen Hebelwerke die Testfahrer bei höheren Drehzahlen vom Bock vibrierten und sich schliesslich vorzeitig selbst zerlegten.
Dieser Motor ist der Benziner mit der Dieselcharakteristik. Hochverdichtend einerseits, mit dem typischen Biss und der für Benziner bisher unerreichbaren Sparsamkeit (gemessen in Litern nicht in Bruchteilen von Dezilitern) - und andererseits weich verdichtend mit fetter Füllung = hoher Leistung. Aber eben,
so sauber, wie's nur mit dem katalytisch gereinigten Benziner wirtschaftlich und langzeitzuverlässig möglich ist.
Ein bemerkenswertes mechanisches Detail des VC-T-Motors: Beim Arbeitstakt wirkt der Kolben auf eine fast ideal senkrecht stehende Kurbel. Die damit entfallenden Reibungsverluste durch Winkelversatz im gesamten Hebelwerk Kolben-Zylinderbüchse-Kurbel-Kreuzkopf heben die zusätzliche Reibung des lateralen Variationshebelwerks mit seinen kurzen, langsamen Reibungswegen mehr als auf. Beim normalen Kolbenmotor ist der Kurbelanstellwinkel genau dann am ungünstigsten, wenn die grössten Kräfte (Gemischexplosion) auf die Mechanik einwirken. (Siehe nachfolgendes Video Schnittmodell Infiniti).
Beim Infiniti QX50 besonders funny: Schaltakrobaten, die autofahrerisches Können mit hektischem Kuppeln und Zahnradsortieren gleichsetzen und verächtlich auf Automatenfahrer hinunterschauen, können sich per Knopfdruck eine 8-Gang-Schaltung vorsimulieren lassen und so virtuos in den supponierten Gängen herumstochern. Das geht, weil in diesem Infiniti-Auto kein Zahnradbergwerk mit Doppelkupplung die Drehzahlanpassung gewährleistet, sondern ein von DAF einst Variomatic genanntes, stufenloses "Riemengetriebe" - wobei es sich längst nicht mehr um Keilriemen sondern Schubgliederstossketten handelt. Ihrerseits eine Symphonie der Feinmechanik. Auch auf diesem Gebiet gabs viele Erfinder und Entwickler, in jüngerer Zeit z.B. Ford (mit Hilfe aus Friedrichshafen) und Fiat. Man konzentrierte sich allerdings auf kleine Motörchen, zum Beispiel den kleinsten Lancia. Für kraftvolle Motoren und bezahlbar mussten einmal mehr die Japanesen zu Hilfe eilen.
"Fortschritt dank Technik" würden das Einige nennen.
Die Meisterleistung, die hier vorgelegt wurde ist derart spektakulär, dass sie einen Nobelpreis verdiente - eine mindestens so gerechtfertigte Auszeichnung, wie diejenigen auf dem Gebiet der Teilchenphysik für das jeweilige Postulieren eines neuen Teilchens und dessen späteren Nachweis. Leider geniessen Mechaniker mit schwarzen Fingern bei weitem nicht den Stellenwert von Atomphysikern - obwohl sie sich hier so nah am ungelösten Rätsel des Photons bewegen, wie ihre stellaren Kollegen.
Pikant am Ganzen: Das Wunderwerk VC-T (Variable Compression -Turbo) ist ein Spross der Familie Renault. Infiniti ist die Edelabteilung von Nissan und Nissan wiederum ein Teil von Renault. Kürzlich liess sich Renault, mit dem nie ergrauenden Mössiö Ghosn (über die korrekte Aussprache wird gestritten, denn Französisch ist das nicht) an der Spitze dahingehend verlauten, dass sie eigentlich, korrekt aufsummiert,
der grösste Automobilhersteller der Welt sind.
"La France en marche", Frankreich im Kommen? Macron dürfte das recht sein. So kann Paris schon bald den Diesel mit schadenfrohem Grinsen konsequent aussperren.
Zum Design, auf Deutsch zur Verpackung des QX50: Leicht komisch kann es einem bei der amerikanisch-kanadischen Schwärmerei über das gekonnte Design des asiatischen Kutschenbarocks werden. "Such a good job, so much emotion in the styling - a leader in this segment". Recht hat der gute Mann, sind die SUVs doch so gut wie alle entweder hässlich oder grottenhässlich. Das hat aber seine Logik, sehen sich ihre Besitzer doch mehrheitlich als die Rhinos der Strasse, als flegelnde Aufräumer. Still und leise werden auch wir Europäer an diese verhobelte Formgebung herangeführt. Falten ohne erkennbaren Zweck, Brüche und Eckspeerspitzen wie wasserspeiende Drachen mittelalterlicher Dachentwässerungsanlagen werden zum automobilen Ebenbild der grassierenden Unrasiertheit. (Den Autos immerhin verleihen Falten zusätzliche Steife. Sie wird hier besonders betont).
Herbert Graf
2. April 2018
Testfahrt mit dem Infiniti QX50 - motorisch interessant ab Zählerstand 4:20
https://www.youtube.com/watch?v=IoyT4319zNY
Animation zur Funktionsweise der variablen Verdichtung, Patent Infiniti:
https://youtu.be/79LjflIo-5I
Schnittmodell Infiniti - Automobilsalon Paris, September 2016
https://www.youtube.com/watch?v=aAWGMh8BYps
Animation Infiniti:
https://www.youtube.com/watch?v=3rn-gZNJBIU
Ein Leckerbissen, die Erklärung des Schubkettengetriebes durch einen begnadeten Pädagogen:
https://www.youtube.com/watch?v=PiwRUfFEc5k
PS:
Den Diesel zum braven, startfreudigen und relativ leichten PKW-Motörchen (nix Vorglühen) hergerichtet hatten übrigens auch die Franzosen. Es war die Firma Citroën in den Siebzigern, die Autobauerin mit mehr Fantasie und Mut zu Neuem als alle anderen. Sie bauten jahrzehntelang auch die mit Abstand weltbeste Federung, erhältlich in erschwinglichen Autos für Monsieur und Madame Dupont. Auch viele Müllers und Höpplis haben sie geschätzt. Inzwischen wurde sie unverständlicherweise, mut- und kraftlos aufgegeben, auf dem Altar der Gloubaleiseischen geopfert. Welch ein Verlust! Was für eine Dummheit. Wenn de Gaulle das erführe.
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