PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de Der T-Motor Extrem- Downsizing mit Multifunktionskurbeltrieb Auf den besseren Kurbeltrieb kommt es an Neue Freiheitsgrade für - Kinematik - Gemischbildung - Brennverfahren Präsentation PME Motorenentwicklung 1 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Grundüberlegung für ein harmonisches Downsizing Motorkonzept Durch die Veränderung des über 200 Jahre alten heutigen Kurbeltriebes wird eine sinnvolle Weiterentwicklung des Motors möglich • neu s/D = 0,4 bis 1,6 die wichtigen Motorelemente erhalten jetzt Multifunktionen (dadurch entfallen viele Teile und Nebentriebe) • ein Verbesserung Hub- / Bohrungsverhältnis und Kinematik (Die Schwingungen sind stark gedämpft) • ölfreier Betrieb + geringe Reibung + Selbstaufladung Der T-Motor mit dem multifunktionalen Kurbeltrieb Viele Vorteile ergeben sich daraus 2 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept T- Motor Prototyp Prüfstand 3 Downsizing und RangeExtender 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried T- Motor Konzept Diesel Prototyp 600 cm³ OT 4 Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de Auf den besseren Kurbeltrieb kommt es an 204° KW UT Viele weitere Systemvorteile diskutieren wir gerne mit Ihnen 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Neuer multifunktionaler schwingungsarmer Kurbeltrieb senkt die Komplexität Technik T- Flach-Kolben Multifunktion + ölfreier Betrieb/ Aufladung + Leichtbauweise = Reduktion oszill. Masse + Kolbenführung seitenkraftfreie Arbeit = Reibungsreduktion Ölfreie Selbstaufladung durch T- Kolben + ohne Turbolader + Leistungsbereitschaft ab 1. Motordrehung Oel-/Luft-Dichtung unkomplizierte Ölschmierung Synchron-Kurbelscheiben Multifunktion + schwingungsarm + Massenausgleich 1.Ordnung- ohne Ausgleichswelle + zusätzliche Abtriebe + Drehmomentabgabe weicher + unterschiedliche Taktzeiten + gerade Kolbenbewegung Leichte Zugpleuel Multifunktion + zylinderaxiale Kolbenführung + Reduktion oszill. Masse + halbe Kraftübertragung = kleine Lager o Kaltzone Daueröl + ohne Ölpumpe/Filter Packagevorteil Weniger Bauteile durch Multifunktion kleiner, leichter und Nebenaggregate teilweise integriert Prozessvorteil 5 Unterschiedliche Taktzeiten + Aö = 40% später Expansions - und Ansaugphase 20% länger 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Alleinstellungsmerkmale (1/3) Der neue multifunktionale T- Kurbeltrieb verbessert die wichtigen Prozesse des T-Motors (bei heutigen Motoren nicht möglich) 1. Doppelpleuelkurbeltrieb – Neue Kinematik • • • • Thermodynamik – mehr Freiheitsgrade (für gesamtes Betriebskennfeld) Mehr Zeit für die wichtigen Arbeitsphasen Große Desachsierung bis 220° KW Drehung (20% Ansaug- / Expansionsphase + 40%) lange Kolbenverweilzeit in OT (Anfang der Gleichraumverbrennung) 2. Der T- Kolben arbeitet zylinderaxial und doppelwirkend • • • • • • • • • 6 flache, leichte Kolbenscheibe ohne Mischreibung (oszill. Masse + Reibung) keine Kolbenseitenwandreibung - keine Ölschmierung (Ölproblematik) kein Ölabstreifring - geringe Ringvorspannung (Reibung) keine thermische Probleme (Ölproblematik + Material) große Kolbendurchmesser besser möglich (s/D bis 0,5 + Wirkungsgrad + Bauvolumen) Kolbenunterseite ist Luftpumpe (ölfrei, Multifunktion) damit Selbstaufladung ab 1. Motordrehung (ohne Turboloch) Einfache variable Verdichtung (Verbrauchseinsparung bei Teillast) Verwendung neuer Materialien z. B. Kohlenstoff + Keramik 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Alleinstellungsmerkmale (2/3) Der neue multifunktionale T- Kurbeltrieb verbessert die wichtigen Prozesse des T-Motors (bei heutigen Motoren nicht möglich) 3. Schwingungsarmut • • • • Schwingung 1. Ordnung = 0 (größter Anteil der Schwingungen) (2.Ordnung = geringer) Keine Ausgleichswelle (Reibung + Platzbedarf + Kosten) Oszillierende Masse stark reduziert (Flachkolben und zierliche Zugpleuel) Weichere Drehmomententwicklung (gut für 2 Zylinder Motore) 4. Integration von Nebenaggregaten (Multifunktion) • • • • • Koordinierende Zahnscheiben für zusätzliche Abtriebsmöglichkeit Mehrfachfunktionen der Motorelemente ohne extra Antrieb (Aufwand/Reibung) Ölpumpe, Wasserpumpe, Turboauflader, Starter, Lichtmaschine,Zylinderkopfsteuerung Komplexität geringer (mit weniger Teilen + einfachen Teilen) Kompaktheit besser (Einbaulage im Fahrzeug) Baugröße kleiner, leichter (besseres Leistungsgewicht) 5. Einsatz moderner Werkstoffe • • 7 Kohlenstoffkolbenscheibe – zusätzliche Senkung Emissionen Keramik Kolbenringe – weniger thermische Probleme + Kühlbedarf 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Alleinstellungsmerkmale (3/3) Der neue T- Kurbeltrieb beeinflusst und entscheidet wichtige Prozesse des T-Motors 5. Fazit für den multifunktionalen T- Kurbeltrieb Alle T- Motorverbesserungen sind nicht nur fahrzyklusspezifisch, sie gelten für das gesamte Betriebskennfeld! Bsp.: 2 Zyl T-Motor (Reihe), Potentiale für besten Wirkungsgrad • Reibungsreduzierung (bis 40%) durch T- Multifunktions - Kurbeltrieb • Höherer Wirkungsgrad (Verbrauch/ Emissionen) Keine Reibung zw. Kolben/ Zylinderbohrung Flachkolben + Massenverringerung • damit kleinere Motorvolumen (echtes Downsizing) Ohne Ölabstreifring + weniger Ringvorspannung Neu: s/D bis 0,38 möglich • Dynamikvorteil (Selbstaufladung ab 1. Motordrehung) K- Faktor besser gestaltbar • keine Ölproblematik (zyl. Axiale Gleitschmierung) Nutzraum zur Selbstaufladung Ventilsteuerung OT>UT= 220° UT>OT= 140° • Schwingungsarmut (wichtig für 1 und 2 Zyl Motore) Kolbenrohr Aö erst bei 180°gleichmäßige Öl/ Lufttrennung Drehmomentabgabe • Komplexität gering (Multifunktion für Nebentriebe) • weniger, einfachere Teile (Produktionskosten + Qualität) Kleinere Lager + Krafthalbierung 6. Neue Motorkonzepte I. II. III. IV. Leichte Zugpleuel + gesteckt + Massenverringerung weniger Zylinder/ Motor 1 Zyl. T- Motore: weil schwingungsarm + dynamischer 2 Zyl. T- Motore: statt heutiger 3- oder 4 -Zyl. Motore Achsantriebe: Vorderachse Hauptmotor (Teillast) Hinterachse Nebenmotor (Vollast) Allradkonzept V. Modulmotore: statt Zylinderschaltung: 1. Hauptmotor = Teillast 2. Nebenmotor = Vollast angekuppelt - Ersatz für 4 - und 6 -Zyl. heute VI. 2 Takt T- Motore: ohne Öl, weniger Emissionen, dynamischer, bestes Leistungsgewicht 8 Zus. Abtriebsmöglichkeiten mit Über-/ Untersetzung Generator/ Starter Öl/ Kühlwasserpumpe Größen - Vergleich bei gleichem Motorvolumen 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Kurzbeschreibung T- Motor Hubkolbenmotor - besser als der heutige • Kern der Erfindung: ein einfacherer Kurbeltrieb • Viele Vorteile und Vereinfachungen des doppel symmetrisch geschränkten Kurbeltrieb: (heute nicht erreichbar) + ölfreier Betrieb) + Schwingungsarmut + bessere Kinematik + Thermodynamik + Zeit für wichtige Kolbenfunktionen + Selbstaufladung • Viele Funktionen sind integriert: ohne besonderen Aufwand werden die jeweiligen Aufgaben von Nebenaggregaten erledigt (z.B. Blow by + Schmierung + Selbstaufladung u.s.w.) • Der T-Kurbeltrieb: 1. hohe Schwingungsarmut integriert - ohne heutige Ausgleichswelle 2. Ölfreie Kolbenarbeit im Zylinder: der T-Kolben ist flach + leicht + er arbeitet gerade in der Zylinderachse + Dauergleitreibung 3. Selbstaufladung + die T-Kolben Unterseite pumpt Luft ölfrei in den Zyl. + ohne extra Ladegerät + Platz- und Kosteneinsparung 4. Zugpleuel = zierlich + leicht. (Heute schwere lange Druckpleuel) + Die Lager sind kleiner + die Schwingungen sind weiter reduziert 5. Verbrauch und Emissionen reduziert (-30%) + Die integrierten Nebenaggregate und die Motorreibung sind um 40% reduziert + die zusätzlichen thermodynamischen Vorteile sichern diese Logik 7. Baugröße und Gewicht: bei gleicher Leistung (-30%) 8. Anwendung des T-Motors: besserer Ersatz für jeden heutigen Motoreinsatz + mit neuen Motorkonzepten Gerne erklären wir Ihnen unsere Broschüre 9 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Größenvergleich bei gleichem Zylindervolumen OT Auf den besseren Kurbeltrieb kommt es an! 10 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Größenvergleich konventioneller Motor zu T-Motor bei gleicher Leistung Konventioneller 3 Zyl-Motor 1500 cm³ 2 Zyl T- Motor 1400 cm³ (weil besserer Wirkungsgrad) s/D ~ 1,17 = 12,97 ltr. Motorvolumen s/D ~ 1,0 = 9,91 ltr. Motorvolumen Ergebnis T- Motor ca. 25% kleiner 11 - mit notwendiger Ausgleichswelle …………….……………… - mit Turbolader – Turboloch – weniger Dynamik …….. - mit Ölproblematik – Aufwand Schmierung ……………... - Großer Riemenantrieb für Nebenaggregate ………….… - Reibung 100% …………….…………………………………………… - komplexe variable Verdichtung …….…………………………. - Thermodynamik - enger Betriebsbereich ….…………….. - kleine Zyl. Volumen = Wirkungsgrad ungünstiger ……. (mit Berücksichtigung der integrierten Nebenaggregate wird das Ergebnis noch weiter verbessert) keine Ausgleichswelle + geringe oszillierende Masse (-30%) selbstaufladung ab 1. Motordrehung + Ansprechverhalten kein Öl im Zylinder + kein Ölaufwand weniger Nebenaggregate durch Multifunktion Reibung 60% integrierte variable Verdichtung thermodynamisch wirksam im gesamten Betriebsbereich 1/16 große Zylindervolumen = Wirkungsgrad günstiger PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Breitenvergleich konventioneller Motor zu T-Motor Zyl Volumen Ca. 500 cm³ Zyl Volumen ca. 500 cm³ Zyl Volumen, wahlweise 2 x 500 cm³ ca. 700 cm³ Zyl Volumen 12 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Baugrößenvergleich bei gleichem Hubvolumen 1Zyl. Konventioneller Motor s/D=1 50% 100% T- Motor s/D ~ 0,4 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------100% 13 100% 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Bauraumvergleich: 2 Zyl. T – Motor / 3 Zyl. Konventionell bei gleichem Hubvolumen Bauraumersparnis ca. 30% beim T- Motor T- Motor 2 Zyl. Motorvolumen = 1200 cm³ Ultrakurzhub: s/D ~ 0,4 Hub 47 x 127,5 o Drehzahl 2200 U/min Konventioneller Motor 3 Zyl. Motorvolumen = 1200 cm³ s/D = 1,0 Hub 80 x 80 o Drehzahl 3600 U/min 14 T-Motor Konv. Motor Höhe 50% 100% Breite 100% 100% Länge 80% 100% 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Größenvergleich bei gleichem Motorvolumen 15 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Vergleich der Hauptteile bei 1Zyl Motoren Konventioneller Kurbeltrieb Teile - Abtrieb, Untersetzung Z. Getriebe - 2 Zahnräder - Blowby (Saugmotor) T- Motor Multifunktionskurbeltrieb Teile (selbstaufladend) 4 Kolben + 2 Dichtringe + Ölabstreifring 3 Kolben + 2 Dichtringe 1 Kolbenbolzen 2 Zapfen für kleines Auge - Pleuelbefestigung 1 Buchse (kleines Auge) 1 Buchse- Abdichtung Kolbenrohr (Luft/ Öl) 2 Sicherungsringe 1 Pleuelhalterung 1 zweiteiliger Crackpleuel geschraubt 2 Stanzzugpleuel 1 Pleuellager (großes Auge/ Durchmesser) 2 Pleuellager (kleiner Durchmesser) 1 Kurbelzapfen 2 Kurbelzapfen 1 Kurbelwangen 2 Synchronkurbelscheiben 1 zweifach gelagerte Kurbelwelle 2 zweifach gelagerte Abtriebwellen 1 Hauptzapfenlager 2 Flatterventile Selbstaufladung 2 Öl- Anspritzdüse + Ölpumpe 0 Potential: Ölpumpe/ Blowby/ Starter/ 1 Gegengewichte an den Wangen 2 Pleuelschrauben 1 Schwermetall in der Wange 1 Pleueldeckel 1 Gewichtsausgleich am Pleueldeckel 7 Ausgleichswelle (1.Ordnung) + 2 Lager + Zahnräder + Antriebe für Nebenaggregate 29 Lichtmaschine/ Riementrieb Nebentriebe 2 Schwermetall in Synchronkurbelscheiben 0 21 Fazit: Der T- Motor hat 8 Hauptteile weniger ~ 28 % 16 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Vergleich Lagerstellen / Zahneingriffe bei gleichem Motorvolumen Aufladung Variable Verdichtung Aö 130° Aö 180° StarterGenerator WasserPumpe Getriebe Öl-Pumpe 6x groß = 100% = 600% besser 4x klein = 30% = 120% +20% Summe T-Lager = 720% Heute-Lager: 7x groß = 100% = 700% 6x klein = 30% = 180% Summe Heute-Lager = 880% T-Zahneingriff: 2x Heute-Zahneingriff: 3x Getriebe T-Lager: Ausgleichswelle besser +30% Ergebnis T- Motor: Lagerstellenreibung – 20% / Zahneingriffe – 30% 17 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Konventioneller Motor Geringe Schwingungen / Massenkräfte T- Motor -------------------------------------------------------------------------------------------100 Osz. Massenkraft (%) 90 Fourieranalyse für Ordnung 1- 8 80 1. Ausgleich der Massenkräfte (1. Ordnung integriert) (ohne Ausgleichswelle) 2. Oszillierende Masse ca. 30 % geringer (Flachkolben + dünne Zugpleuel) T-Motor (Exp. 220° KW):2200 U/min 70 Konv. Motor: 60 3600 U/min Hub = 60mm mosz = 70% Hub = 77mm mosz =100% 50 Konv. Motor T-Motor 40 30 20 10 0 18 1 2 3 4 5 6 7 8 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Kompakte Selbstaufladung - ölfrei • ab 1. Motordrehung Ladedruck + sofort leistungsbereit = Multifunktion des T- Kolben + Leistung im unteren Drehzahlbereich + spontane Dynamik • homogene Gemischaufbereitung - ölfrei • unkomplizierte Selbstaufladung mit doppeltem Zylindervolumen und kürzesten Wegen + unabhängig vom Abgasdruck 19 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Geringe motorische Reibung / ölfreier Betrieb Konventioneller Motor T- Motor -------------------------------------------------------------------------------------------- • Der symmetrisch geschränkte Kurbeltrieb hat größte Reibungseinsparung mit höchsten mechanischen Wirkungsgrad • Zylinderaxiale Flachkolbenführung führt zu ölfreiem Betrieb ohne Ölabstreifring + die Zylinderseitenwandreibung und Mischreibung entfallen, dafür tripologische Dauergleitschmierung • Der Ultrakurzhub erhöht die Potentiale 20 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Reibungseinsparung – Vergleich bei gleichem Zylindervolumen Komponente Reibungsanteil bei konv. Maßnahmen / Kommentar Motor Reduzierung des Reibungsanteils durch T-Motor Einsparpotential beim T-Motor 1. Hauptlager der Kurbelwelle 22% - Kolben und Pleuel leichter - Aufteilung der Gas- und Massenkräfte auf 2 Pleuel ==> kleinere Lagerfläche ca. 20% 4,4% 2. Pleuellager Kolbenwelle und Kurbelwelle 14% - Kolben und Pleuel leichter - Kolbenbolzen entfällt - Aufteilung der Gas- und Massenkräfte auf 2 Pleuel ==> kleiner Lagerfläche ca. 20% 2,8% 3. Ölpumpe 3% entfällt 100% 3% 4. Ventiltrieb 7% kein Vorteil bei T-Motor 5. Kühlmittelpumpe 4% Antrieb über Kurbeltrieb 25% 1% 80% -5% 20% 70% 14% 6. entfällt 7. Kolben 8. Kolbenringe (KR) entfällt 25% 20% Kolbenrohrdichtung beim T-Motor - Kolbenhemd extrem kurz - minimale radiale Kräfte - kein Kippen in OT - keine Mischreibung in OT - Werkstoff Carbon Reduzierung der KR mit geringer Vorspannung - von 3 auf 2 - von 3 auf 1 kein Ölabstreifring Summe: 40,2% Ergebnis: Reibungseinsparung des T- Motors bis zu 40 % 21 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Ladungswechsel – Vorteile für weniger Verbrauch / Emissionen Neu: lange Kolbenverweilzeit im OT Neu: Ansaugphase = 220° KW (heute 180° KW) (+ 20%) Neu: Auslaß öffnet = 180° KW (heute 120° KW) (+ 40%) Neu: s/D 0,4 bis 1,6 möglich Neu: Drehmomententwicklung weicher Drehmoment Nm über °KW: T-Motor (T) - konv.Motor (K) 1200 Hubvolumen 483 cm³ Verdichtung 11 Luftverhältnis 1 Hubverhältnis s/D: 0,5 (T) 1,2 (K) Expansionsdauer: 220°KW (T) 180°KW (K) Kurbelradius: 18,1 mm (T) 48,0 mm (K) 1000 800 600 400 200 M(pZ) T M(pZ) K Aö T Aö K 0 -200 0 22 45 90 135 180 225 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Vergleich Kohlenstoffkolben mit konventionellen Al-Kolben (Literaturrecherche) Versuchsergenisse Reduzierungspotential I II III IV V BMW S14 2l Otto 195 PS VW AKL 1,6l 102 PS Audi et. al. 2 Zyl. Diesel Daimler Benz AG et. al. HC bis zu 32% bis zu 80% mehr als 60% bis zu 47% 32 - 60% CO bis zu 25% bis zu 40% bis zu 30% 25 - 40% CO2 (bis zu 20%) 3,30% 3 - 20% bis zu 10% bis zu 10% (15 - 20%) NOx Leistung und Drehmoment ca. 10% 4-6% bis zu 10% (Steigerung bis zu 10%) bis zu 10% Quellen: I. Thiele, W. : 10. Internationales CAR-Symposium, Bochum 2./3. Februar 2010 Messungen bei VMA Berlin II. Projekt der Bayerischen Forschungsstiftung: Projektpartner: AUDI AG, Institut für Chemische Technik Karlsruhe, TU München, Motorenbau Greiner, Sintec Keramik GmbH III. Forschungsprojekt FH Merseburg 2004 IV. K.D. Mörgenthaler, Daimler-Benz AG, U. Goetz, Sintec Keramik GmbH (BMBF Verbundforschungsvorhaben) Werkstoffwoche 1998, München 23 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Variable Verdichtung (Seite 1/2) Die variable Verdichtung bei einem Hubkolbenmotor ist wichtig. Energiesparende Effekte in verschiedenen Leistungsbereichen werden erzielt (z.B. Teillast mit höherer Verdichtung). Bei konventionellen Motoren gibt es nur die Möglichkeiten: A. den Zylinderkopf zu heben/ zu senken (Kosten Aufwand) B. den Kurbeltrieb zu heben/ zu senken (Kosten/ Aufwand) Die Möglichkeiten sind sehr aufwendig umsetzbar Neu: Die zylinderaxiale, gerade Bewegung des T- Kolben, führt zu einfacher, sicherer, kostengünstiger Lösung 24 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Variable Verdichtung (Seite 2/2) Konstruktionsmerkmale Das Drehteil x im Pleuelträger Y hebt und senkt das Kolbenrohr mit dem T- Flachkolben Der Hub des T- Motor ist immer gleich Die Verdichtung ist somit variabel x Y 25 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Höchste Produktionskosteneinsparung • weniger + einfachere Teile (Potential ~ 30%) • keine thermischen Probleme • Qualitätssteigerung durch einfachere Teile (bessere Werkstoffe) • 2 Zyl. T- Motor ersetzt heutige 3 bis 4 Zyl. Motore Bl.15/ 14.01.2014 26 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Ergebnisse von Versuchen und Berechnungen 1) Größe, Gewicht, Mengenreduzierung ca. 30% 2) Reibungsreduzierung ca. 30% 3) Selbstaufladung ab 1. Motordrehung + 80% bessere Zylinderfüllung (Prototyp) 4) Öl/Luftdichtung des Kolbenrohres = dicht (Prototyp) 5) Ölfreie Kolbenarbeit ca. 110.000 km (Sondermaschine) 6) Thermische Probleme: keine (Prototyp) 7) Akustik/Auslassgeräusch ca. 30% 8) Schwingungsreduzierung ca. 50% 9) Oszillierende Massereduktion ca. 50% (Prototyp 1 Zyl. Diesel = ca. 30%) 10) Drehmomententwicklung = ca. 30% weicher 11) Verbrauchsreduzierung ca. 30% (Prototyp 1 Zyl. Diesel = 200 - 220 gr./KWh) (im Vergleich zu heute: 1 Zyl. Diesel = 230 - 250 gr./KWh) 27 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Fazit: Vorteile des T – Motors (mit Multifunktionskurbeltrieb) • Der T-Motor hat jeweils ca. 30% Einsparpotentiale für die wichtigsten Motorenbereiche: Größe, Gewicht, Verbrauch, Emissionen, Kosten • 2 Zylinder T-Motoren (größer volumig) ersetzen 3 und 4 Zylinder - heutiger Motoren (kleinvolumig) (Potential + 10% Wirkungsgrad) + Neu: T- Modulmotoren • Neu: T- Modulmotore und Kompaktmotore (anstatt heutiger Vielzylinder- Motore mit starrer Kurbelwelle) Auf den besseren Kurbeltrieb kommt es an! 28 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Potentiale für besten Wirkungsgrad durch Multifunktions -T-Kurbeltrieb Bsp.: 2 Zyl. Otto- Motor - thermodynamisch vorteilhaft – reibungs- und schwingungsgemindert Flachkolben + Massenverringerung Geringste Reibung zw. Kolben/ Zylinderbohrung Ohne Ölabstreifring + weniger Ringvorspannung Neu: s/D bis 0,38 möglich K- Faktor besser gestaltbar Nutzraum zur Selbstaufladung Ventilsteuerung Kolbenrohr OT>UT= 220° UT>OT= 140° Aö erst bei 180° gleichmäßigere Drehmomentabgabe Kleinere Lager + Krafthalbierung Leichte Zugpleuel + gesteckt + Massenverringerung 29 Öl/ Lufttrennung Zus. Abtriebsmöglichkeiten mit Über-/ Untersetzung Öl/ Kühlwasserpumpe Generator/ Starter 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried T- Motor Konzept Abtriebe heute: 1 zu 1 30 Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de neu: zusätzlich Abtrieb/Antrieb Neu: Abtrieb Über- / Untersetzung 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Hubersparnis ca. 25% Vergleich mit gleichem Motorvolumen 31 1/16 PME Pelz Motorenentwicklung Daimlerweg 2 D-82538 Geretsried Tel. 00498171/9309-10 [email protected] Fax 00498171/9309-40 www.pelz-motorenentwicklung.de T- Motor Konzept Größenvergleich verschiedener Motoren Produkt 1 T-Reihenmotor Zyl. Leistung KW s/D Drehzahl U/min Zyl.Vol. Reibung Schwingungen Bauvolum. ltr. 2 30 0,4 2.200 1.200 ∼ 60% ∼ 30% 10,26 2 30 0,4 2.200 1.200 ∼ 60% ∼ 20% 10,23 2 30 0,4 2.200 1.200 ∼ 60% ∼ 10% 9,80 1 25 0,72 6.000 430 ∼ 90% ∼ 60% 17,50 3 30 1,0 3.600 1.200 ∼ 100% hoch ∼ 100% 15,60 1 60 0,4 2.200 1.200 ∼ 40% ∼ 10% 6,00 ohne Ausgleich 2 T-Boxer (3 x koord.) 3 T-Boxer (4 x koord.) ohne Ausgleich 4 Konv. Rotax AVL mit Ausgleich 5 Konv. Prinzip ohne Ausgleich? ! Schwingungen 6 PME T-2 Takt Gegenkolben T-Motor 32 niedrig 1/16
© Copyright 2024 ExpyDoc