REEV - Range extened electric vehicle - die Zukunft des ICE und der FC

[Ioniq1234]

Naja kommt darauf an wie der Motor betrieben wird. Im reinen Otto Zyklus ist der Wirkungsgrad schlechter. Eine Kombination aus Atkinson/Miller erreicht deutlich höhere Wirkungsgrade. Zwar sind auch da die 50% utopisch, aber über 40% ist durchaus möglich. Das geht aber nur bei Hybriden wegen der Anfahrschwäche, die die E-Maschine ausgleicht.

In einem PSD gehen keine 30% verloren. Das ist ja nur ein Planetengetriebe und eine einstufige Untersetzung. Also effektiv nicht viel mehr Zahnräder als in einem Differential.

[AbRiNgOi]

Das PSD wie bei Toyota ist für mich der optimale Hybride. Das ist eine Mischung aus parallel und seriell Topologie. Und nicht nur wie beim Outlander entweder oder, sondern gleichzeitig und gemischt. Ein PSD (Power Split Device) kann 20% direkten Durchgriff mit 80% serieller Verbindung darstellen. Und das nicht nur wie beim Torque split bei gleicher Drehzahl sonder auch über Veränderung der Drehzahl.
Zum Beispiel kann man Drehzahl durch den Generator anheben oder absenken und mit dem Motor auf den Rädern Drehmoment auf der notwendigen Drehzahl einbringen. Echt geile Technik. Aber: Der Motoreinbau ist nicht unabhängig möglich, der muss auf den Antriebsrädern bleiben.

Ich könnte mir auch einen REX mit dieser Technologie vorstellen (war der Ansatz vom ersten Ampera), also einen kleinen Verbrenner mit kleinem Generator. Toyota aber hat genauso wie der Ampera einen ausgewachsenen Verbrenner an Bord.

Der serielle Ansatz alleine ist nicht das Kriterium eines REX, das ist unabhängig von einander zu betrachten.

[87marius]

Naja kommt darauf an wie der Motor betrieben wird. Im reinen Otto Zyklus ist der Wirkungsgrad schlechter. Eine Kombination aus Atkinson/Miller erreicht deutlich höhere Wirkungsgrade. Zwar sind auch da die 50% utopisch, aber über 40% ist durchaus möglich. Das geht aber nur bei Hybriden wegen der Anfahrschwäche, die die E-Maschine ausgleicht.

Freikolben-Lineargenerator umwandellt die Kinetische energie des Zilinders direkt in Strom da ist bis zu 50% Wirkungsgrad zu ereichen.

Die Motoren haben keine Kurbenwelle also mann kann nicht damit die Räder direkt antreiben, damit ist nur Serielle antrieb denkbar.

https://youtu.be/7HmxNazMJVI
Kompakte leichte bauweise
Hoche effizienz selbst in Teillastbereich
Indizierte Leistung 35kW pro Modul
Betribfrequenz 40-50Hz
Ruhiger lauf

https://youtu.be/26PjRQmIoeE
Damit wird jede Serielle Hybrid keinen nachteil haben, ich sehe nur vorteile.

Stelzer motor ist auch interesant für diese anwendung.

[noXan]

Passend zur Debatte nachfolgend zwei Links zu einer Doktor und einer Master Arbeit (TU Graz), in denen diverse Motorkonzepte bzw. Innovationen und deren Potential hinsichtlich höherer Wirkungsgrade betrachtet werden (Arbeiten wurden 2016 bzw. 2012 verfasst).

https://diglib.tugraz.at/download.php?i ... ion=browse

https://diglib.tugraz.at/download.php?i ... ion=browse

Ich zitiere mal aus der Zusammenfassung der Doktorarbeit, weils zum Thread passt:
Beside attaining high efficiency, the EE concept suffers from high friction and a lower powerto-weight ratio. Especially for higher engine speeds, the effective efficiency drastically decreases. The main reasons are the higher number of parts and bearing and also the increased mass forces at higher engine speeds. The advantage of a lower conrod angle and, hence, a reduction of the piston side forces could not be demonstrated. However, it should be considered that for the EE prototype engine optimisations regarding friction were not implemented for reasons of durability and reliability. But, to enable series production, design
measures concerning friction, NVH and mass balance need additionally to be taken. Generally, an Extended Expansion engine concept is particularly suitable for applications with high load spectra, rather low specific power (relative to the weight) and low engine speeds. Therefore, EE engines could be the promising propulsion for stationary applications or extended-range electric vehicles (EREV).

[Ioniq1234]

Nicht umsonst laufen die Motoren mit den besten Wirkungsgraden sehr langsam. Was aber bei einem Schiffsdiesel funktioniert, wäre bei einem RE nicht hilfreich.

Man könnte ja auch kleine Gasturbinen nehmen. Solche die in Flugzeugen für die Stromversorgung benötigt werden nur einige Nummern kleiner.

Aber da die Akkus immer mehr Kapazität haben und immer schneller zu laden sind, hat sich das Thema mit dem RE ohnhin bald erledigt. Und ab 2035 sowiso.

[FischerTropsch]

Zum https://group.mercedes-benz.com/unterne ... ybrid.html :

1000 PS aus 1,6 Liter Hubraum bei 50% Wirkungsgrad sind doch sehr gut. Da es ein V6 ist, wäre der Einzelhubraum 260 ccm. Ziemlich genau das, was aktuelle REEV Konzepte haben. Das Oberflächen zu Volumen Argument ist daher keines.

[87marius]

1000 PS aus 1,6 Liter Hubraum bei 50% Wirkungsgrad sind doch sehr gut. Da es ein V6 ist, wäre der Einzelhubraum 260 ccm. Ziemlich genau das, was aktuelle REEV Konzepte haben. Das Oberflächen zu Volumen Argument ist daher keines.

Danke, das ist genau das was ich sagen wolte, nicht ohne grund haben viele Hersteller auf downsizing gesetz, um eben dem Kraftstofverbrauch bei gleichen Leistung zu sinken.
Zb. aus Alte Octavia 2.0 116PS würden neue Octavia mit 1.0 TSI 115PS

Wenn mann umbedinkt ein drehbewegung erzeugen möchte würde ich auf 3Zilinder in Reihe je 70- 125ccm setzen da ist eine Kolbendurchmesser 4,5-5,5cm, daraus möglichst viel leistung mit sehr nidrigen verbrauch raushollen. Der 210-375ccm Motorblock wäre sehr leicht und winzig was weitere vorteile mit sich bringt, wie sehr nidrige produktionskosten, nidrigen verbrauch und wennig bauraum, man könnte dem gesamten einheit iklusive Tank, Abgasanlage, Kühlung in form einer Schublade in Fahrzeug intergrieren.

Wenn mann liesst was da alles ohne Turbo in Motorsport aus einer 125er 4Takter raushollen kann sind es mit moderner technik Biturbo usw. Locker über 100PS denkbar. Würde dem Motor sehr Mager auslegen da der bei einem konstanten dauerbetrieb als Rangeextender keine so höhe krafte entwickeln muß und so extremme kräfte wie in konventionälen Fahrzeugen bei schneles kuplunglassen oder gewaltige gangreduzierung ist er nicht ausgesetz, der wird auch nicht untertourig oder spizen drehzahlen nicht ausgesetz, immer schon ruhig in konstante bewegung.

Lebensdauer ist hier zweitdranglich, da der motor nur über die järliche 30.000km rein elektrich gelegte strecke arbeiten muss, das wird mit Wochenendausflugen und Ürlaubsfahreten höhstens 50stunden in Jahr, solte doch etwas nach paar jahren zu reparieren sein so könnte sich jede Bastler Motorgeneralberholungskit bestellen, die schubladeeinheit aus dem Fahrzeug rausnehmen und zuhause auf dem Schreibtisch reparieren.

Der kleinster 3Zilinder in Motorsport dem ich kenne war 250ccm Kawasaki 250 S1 2Takter mit 28PS aus dem Jahr 1971, mann hat heute andere Tehnologie, mann könnte supper effiziente 4Takter entwickeln. https://de.m.wikipedia.org/wiki/Kawasaki_250_S1

Entschuldige mich, in manschen posten habe ich Kürberwelle Kolben genant, ich meinte bei Freikolbenmotoren ohne Kürbelwelle, nicht ohne Kolben. das war wegen meine schlechte sprachkentnisse. Da habe ich Frei Kolben mit Frei von Kolben (würde aber Kurbelwelle gemeint) in mein mein gehirn gesetz. War aber in Links klaar was ich meine.

[Michael_Ohl]

Nach dem beschlossenen aus von Verbrennungsmotoren, wird die Diskussion hier ganz schön akademisch. Wer wird sich jetzt noch hinsetzen ein konzept für eine neue Fahrzeugidee entwickeln, testen und mit der Produktion beginnen, die gar keine Zukunftsperspektive hat?
Ob ein Freikolbenmotor je die Euro 7 Norm schaffen könnte, wird wohl für immer ein Geheimnis bleiben, wozu sollte das jemand versuchen?
Einen REX auf Basis einer H2 oder Methanol Brennstoffzelle wäre eine Alternative die Chancen hätte die Entwicklungskosten auch wieder zu erwirtschaften ohne nach wenigen Jahren an politischen Entscheidungen zu zerschellen.

MfG
Michael

[AbRiNgOi]

Für mich zeigt das, wie viel vielleicht möglich gewesen wäre, wäre die Fahrzeugindustrie nicht so Stur und Überheblich gewesen. Die hatten 150 Jahre Zeit das Beste aus dem Verbrennungsmotor heraus zu holen. Nun aber war die Geduld des Gesetzgebers zu Ende.

[noXan]

Ich verstehe durchaus wo du die Vorteile bei dem Konzept was dir vorschwebt siehst, aber das ist aus zahlreichen Gründen so nicht umsetzbar.

Bitte sieh dir die verlinkte Doktorarbeit an, Dann verstehst du, weshalb ein kleiner schnelldrehender Motor ungeeignet ist. Welche Drehzahl für die von dir angedachte Leistung benötigt wird, kannst du einfach berechnen.
Leistung in kW (P) = Drehmoment in Nm (M) * Drehzahl in upm (n) / 9550

Herleitung (damit kannst du auch mit weiteren Variablen Jonglieren):

P = F * s/t
P = F * v
Umfangsgeschwindigkeit v = 2 * r * pie * n

P = F * 2 * r * pie * n
P = 2 * pie * F * r * n M = F * r in Nm
P = 2 * pie * M * n Nm * 1/min = Nm/60s
P = (2*pie/60) * M * n Nm/s = W W/1000 = kW
P = (2*pie/(1000*60)) * M * n
P = 1,047*10^-4 * M * n
1,047*10^-4 = 1/9554 ~ 1/9550
P = M * n / 9550

Du wirst sehen, dass du mit den kleinen Motoren eine sehr große Drehzahl benötigst, um ausreichend Leistung zu generieren. Damit erledigt sich auch ein 4 Takt Motor, außer du hast vor die Zylinderanzahl stark zu erhöhen

Dann sieh dir noch eine Erklärungen zum Carnot Wirkungsgrad an: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Carnot-Wirkungsgrad

Ideal ist daher ein großes Verdichtungsverhältnis, das ein möglichst großes Delta T ermöglicht, und dabei abiatisch arbeitet. Hier ist das Verhältnis zwischen Volumen und Oberfläche relevant. Nichts anderes wird durch Motoraufladung und variable Ventilsteuerung (Miller / pseudo Atkinson Zyklus) erreicht

Schlussendlich ist es physikalisch mit heutigen Mitteln nicht möglich, die von dir gewünschte Effizienz mit kleinen schnelldrehenden Motoren zu erreichen. Standzeit, Akustik, Abwärme, Abgas wurden hier noch nicht berücksichtigt.