Kennen Sie die Redewendung „den Spieß umdrehen“? Genau das haben die Ingenieure von Ferrari nun gewissermaßen patentieren lassen: einen Ansatz, um die aerodynamischen Einschränkungen zu umgehen, die aus der Einbaulage von Verbrennungsmotoren entstehen.
Wie das funktionieren soll? Indem man ihn buchstäblich auf den Kopf stellt. Oder, um bei Redensarten zu bleiben: indem der Motor „kopfüber“ eingebaut wird. Natürlich war es nicht ganz so einfach …
Einen Motor konzeptionell „kopfüber“ zu drehen, erfordert deutlich mehr als Muskelkraft – darum geht es hier schließlich nicht. Dafür braucht es modernste Ingenieursarbeit. Nicht ohne Grund werden Verbrennungsmotoren seit mehr als einem Jahrhundert weitgehend nach demselben Grundprinzip gebaut.
Lassen wir die Redewendungen also beiseite und schauen uns die Details sowie die möglichen Vorzüge dieser neuen Technologie an, deren Patent erst vor wenigen Tagen eingetragen wurde. Für alle, die sich für pure Ingenieurskunst begeistern, gibt es hier den Link zu dieser Anmeldung.
Was war eigentlich das Problem?
Es gibt nicht nur ein Problem, sondern gleich mehrere. Das klingt beinahe nach einer Liebesbeziehung – und in der Praxis trifft das den Kern der Sache ziemlich gut. In den Fluren von Ferrari herrscht gegenüber den Emissionszielen ein Verhältnis aus „Hassliebe“.
Einerseits müssen die Emissionen massiv sinken, andererseits besteht der starke Wunsch, Technologien weiterzuentwickeln, damit der Klang edler italienischer Motoren nicht endgültig verstummt.
Zugleich gilt es zu beweisen, dass Verbrennungsmotoren gegenüber Elektromotoren weiterhin Vorteile bieten können.
Viele Herausforderungen treffen also gleichzeitig zusammen. Mit anderen Worten: Der alte Verbrennungsmotor muss neue Tricks lernen. Wie gelingt das? Man stellt ein hoch motiviertes Ingenieurteam vor diese Aufgabe und stattet es mit reichlich Ressourcen aus. Zwei Zutaten, an denen es in Maranello gewiss nicht mangelt.
Die Ferrari-Lösung
Ein Blick in die Patentanmeldung von Ferrari lässt einen staunen. Die Fülle der dort beschriebenen Neuerungen könnte fast ein eigenes Buch füllen. Konzentrieren wir uns deshalb auf die wesentlichen Punkte.
Konkret beschreibt die Patentanmeldung einen Supersportwagen mit mittig hinten installiertem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor an der Vorderachse. Zum Elektromotor liefert das Dokument nur wenige Angaben, beim Verbrennungsmotor verhält es sich genau umgekehrt. Um ihn geht es in den folgenden Abschnitten.
Es handelt sich um einen aufgeladenen Verbrennungsmotor mit einer für Ferrari ungewöhnlichen Reihensechszylinder-Architektur. Bis hierhin ist das nichts Besonderes. Erst die Details zeigen, dass tatsächlich alles „kopfüber“ angeordnet ist: Die Kurbelwelle sitzt oben, während sich der Zylinderkopf unten befindet (siehe Titelbild).
Mit dieser Entscheidung verfolgt Ferrari zwei praktische Ziele. An erster Stelle steht die bestmögliche Nutzung des für diesen Motor vorgesehenen Kraftstoffs: Wasserstoff. Sein Verhalten im Brennraum unterscheidet sich grundlegend von dem von Benzin und eröffnet dadurch neue technische Lösungswege.
Zweitens schafft die Platzierung des voluminösesten Motorteils im oberen Bereich – also des Motorblocks – mehr Raum für die Positionierung des Getriebes, insbesondere für eine weiter vorn liegende Einbaulage.
Einfach klingt es, einfach ist es nicht
Die Herausforderung dieser „umgedrehten“ Lösung besteht darin, dass sie den Ingenieuren der Marke neue Aufgaben stellt. Das betrifft insbesondere die Aufladung des Verbrennungsmotors.
Fest steht, dass dieser Motor aufgeladen wird. Ferrari beschreibt dafür jedoch drei verschiedene Möglichkeiten.
Die erste Variante setzt auf elektrische Turbolader. Statt ausschließlich die Abgase zu nutzen, um die Ansaugluft zu verdichten, übernimmt ein Elektromotor in Verbindung mit einer Turbine diese Aufgabe. Woher kommt die dafür nötige Energie? Aus der Energierückgewinnung beim Bremsen durch den Elektromotor an der Vorderachse.
Die zweite Lösung verlegt die Turbolader an eine andere Position, behält für den Antrieb der Aufladung aber Elektromotoren bei.
Der dritte Ansatz ist möglicherweise der interessanteste. Dabei handelt es sich um ein MGU-H-System, das in jeder Hinsicht dem aus der Formel 1 bekannten System entspricht.
Hier ist ein Turbolader mit einem elektrischen Generator verbunden, der die kinetische Energie der Abgase in elektrische Energie umwandelt.
Daneben stellen sich natürlich Fragen zur Kühlung des Motors und zur Schmierung seiner Bauteile. Ferrari hat selbstverständlich auch diese Punkte berücksichtigt, ebenso wie den mechanischen Zugang zu den Komponenten.
Wird dieser Motor jemals gebaut?
Die Wahrheit ist: Wir wissen es nicht. Dennoch ist es erfrischend zu sehen, dass der betagte Verbrennungsmotor noch einige Tricks auf Lager hat – auch wenn er, wie in diesem Fall deutlich wird, inzwischen das „Viagra“ der Elektrifizierung benötigt.
Kommentare
Noch keine Kommentare. Sei der Erste!
Kommentar hinterlassen