Was ist eigentlich so besonders am Elsbett-Motor? Wie funktioniert er?

Was ist eigentlich so besonders am Elsbett-Motor?

Wie funktioniert er?

 

In einem Vorwort habe ich ja schon geschrieben, dass man nicht digital denken soll. Diese Vorgehensweise hindert jeden daran innovativ zu denken und zu handel. Die Industrie ist nicht immer der Wegweiser in neue Technologien. Oftmals ist die Industrie ein Verhinderer (zumindest in Deutschland). Bei dem Elsbett Motor haben wir eine schöne Darstellung eines Verbrennungsmotors der ganz klar effizient ist aber einen anderen Ansatz fährt. Der Ansatz war hier die Nutzung von Pflanzenöl als Treibstoff.

„DER“ Elsbett-Motor hat mittlerweile Berühmtheit erlangt, doch hatte die Firma Elsbett Konstruktion damals nicht nur diesen Motor entwickelt. Es gab Motoren mit einem Zylinder bis vierzehn Zylindern, kleine Motoren für Pkw und Stromerzeuger, größere für Lkw und auch sehr große Motoren für Stationärbetrieb oder Schiffe. Es wurde sogar ein Flugzeugmotor (Vierzehnzylinder-Taumelscheiben-Motor) gebaut.

„DER“ Elsbett-Motor, der immer wieder in aller Munde auftaucht, ist ein relativ kleiner Motor: 1,45 Liter Hubraum und 3 Zylinder. Um so mehr wunderte es die Konkurrenz von damals, dass dieser Motor, in einem Mercedes 190 verbaut, leiser und vibrationsärmer arbeitete als der original Mercedes Vierzylinder. Und dabei fuhr er mit seinen 90 PS und dem für TDI´s typischen bulligen Abzug gleichstarken Benzinern gehörig um die Ohren, und das alles bei der Hälfte des Kraftstoffverbrauches. Dies geschah wohlgemerkt in einer Zeit, in der sämtliche Automobilhersteller noch über die Direkteinspritzung in den Elsbett-Motoren lachten und auf Vorkammermotoren setzten. Heute kann sich keiner mehr leisten auf Direkteinspritzung zu verzichten – heute, nachdem Elsbett es vorgemacht hat. Um 1975 wurden die direkteinspritzenden und turbogelandenen Motoren von Elsbett Ferdinand Piech vorgestellt (Mit der Bezeichnung TDI !!! als Kürzel für Turbo-Direkt-Injection). Sie waren bereits mit Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzung ausgestattet, einer Technik, die in ähnlicher Weise fünfundzwanzig Jahre später als modernste Neuentwicklung der Dieseleinspritzung propagiert wird.

Die DUOTHERMISCHE VERBRENNUNG

Woran liegt es, dass der ELSBETT-Motor so gut wie keine Kühlung braucht?  Das Prinzip ist eigentlich ganz einfach zu verstehen. Ich habe hier einmal die Vorgänge im Brennraum eines ELSBETT-Motors beschrieben:

Die angesaugte Luft wird in einen Drall (Umdrehung) mit hoher Geschwindigkeit gebracht und kreist im Zylinder. Während sich der Kolben nach oben bewegt, wird die Luft in die kugelähnliche Vertiefung des Kolbens gedrückt und kreiselt dort weiter. Der Kraftstoff wird nun so in den Luftwirbel eingespritzt, dass er vom Luftstrom mitgerissen wird. Durch den hohen Druck in der zusammengepressten Luft entzündet sich, wie bei jedem anderen Dieselmotor auch, der Kraftstoff. Nun hat man eine große Menge heißer Verbrennungsgase, die auf einen Schlag mehrere hundert Grad heißer sind, als die nicht verbrannte überschüssige Luft. Durch den Temperaturunterschied entsteht auch ein großer Gewichtsunterschied (heiße Luft dehnt sich aus und ist leichter als kalte, darum steigt warme Luft in einem Kamin auch nach oben). Man hat also nun heiße, leichte Luftschichten im Brennraum und kühle, schwere. Die letzteren werden durch die Fliehkraft in dem anfangs beschriebenen Drall nach außen gepresst und isolieren die Wände von den Verbrennungsgasen ab.

Schnittbild durch den Kolben

Dadurch dass also der Kolben, der Zylinder und der Zylinderkopf mit dem besten Isolierstoff, den es gibt, mit Luft, vor den heißen Gasen abgeschirmt sind, wird der Motor fast nur durch Strahlungswärme und Reibung erhitzt. Die Verbrennungsenergie wird fast vollständig in die Bewegung des Kolbens umgesetzt.

Bei dieser Art der Verbrennung wird übrigens der Entstehung von NOx entgegengewirkt, da in der heißen Zone der Sauerstoff fehlt und in der Überschussluft die Temperatur nicht hoch genug ist.

Man nennt dies Duothermische Verbrennung

Ansicht von oben

Wenn man darüber nachdenkt, begreift man auch, warum der ELSBETT-Motor einen Wirkungsgrad hat, der heute noch unerreicht ist!

Man versteht jetzt, warum es noch keine Autofirma geschafft hat, trotz aller Elektronik einen Motor zu entwickeln, der so sparsam ist, wie der Elsbett-Motor: Ganz einfach: Wenn ich 65% der Energie, die durch den verbrannten Kraftstoff erzeugt wird, durch Wasserbohrungen wegleite, wenn ich anschließend von den übriggebliebenen 35% noch eine Wasserpumpe und einen Lüfter zur Kühlung antreiben muss, und wenn ich ein Fahrzeug bauen muss, das strömungsungünstig ist, weil ich einen Wasserkühler benötige, der gut im Fahrtwind steht, wie effizient soll es denn dann noch sein?!?

Es ergeben sich noch weitere Vorteile als „nur“ Sparsamkeit durch die Duothermische Verbrennung

z.B. sehr große Langlebigkeit:

Die ELSBETT-Kolben bestehen nicht aus Aluminium wie bei herkömmlichen Motoren, sondern aus Stahl. Stahl kann viel dünner verarbeitet werden ohne durchzubrennen als Aluminium, ist deshalb nicht zwangsläufig schwerer. Man hat damit den Vorteil, dass sich der Kolben bei Erwärmung genauso ausdehnt wie der Motorblock und der Zylinderkopf, die ebenfalls aus Stahl gefertigt sind. Das Spiel und die Längenverhältnisse im Motor sind also beim Start bei dreißig Grad minus genauso wie bei Betriebstemperatur (ca. 90° Öltemperatur). Es entstehen keine Hitzerisse mehr im Kopf oder in den Kolben,  wie bei herkömmlichen Motoren (speziell bei Turbomotoren), immer noch üblich. Auch gibt es keinen höheren Verschleiß mehr beim Kaltstart. Auch der hohe Ölverbrauch von vielen namhaften Tdi-Motoren ist auf ein hohes Kolbenspiel zurückzuführen, damit der Aluminiumkolben nicht stecken bleibt, wenn er im Zylinder aus Stahl mit einer anderen Wärmeausdehnung heiß wird. Das Spiel zwischen Kolben und Zylinder ist beim Elsbett-Motor um eine Zehnerpotenz geringer als bei anderen Dieselmotoren. Dadurch werden Die Kolbenringe kaum noch thermisch belastet, da der Kolben schon oberhalb annähernd gasdicht abschließt.

Es ist nun auch keine Zylinderkopfdichtung (ein ewiges Ärgernis bei allen Turbomotoren) mehr notwendig, da ein Stahl-Zylinderkopf und ein Stahl-Motorblock bei gleichmäßiger Erwärmung der Teile (und das ist bei Duothermischer Verbrennung und Wegfall von Kühlrippen oder Wasserbohrungen der Fall) dicht aufeinander sitzen bleiben ohne sich zueinander zu bewegen.

Die Innenraumheizung im PKW, die bei anderen Autos mit Kühlwasser betrieben wird, wird bei Fahrzeugen mit Elsbett-Motor durch

das Motoröl aufgeheizt. Das funktioniert genauso gut. Man hat sogar noch den Vorteil, dass es keine Kalkablagerungen oder Rost gibt. Frostschutz benötigt man im Elsbett-Motor selbst im dicksten Winter keinen mehr. Wie auch – ohne Wasser!

Nicht vergessen sollte man auch einen weiteren kleinen „Nebeneffekt“ der Duothermischen Verbrennung:

Dadurch, dass kein Kraftstoff mehr mit den Wänden des Brennraumes in Berührung kommt, ist es ohne Probleme möglich, den Motor anstelle von Diesel mit Pflanzenöl zu betreiben, egal ob er warm oder kalt ist. Bei herkömmlichen Motoren hat man dabei immer das Problem, dass sich das Pflanzenöl an den kalten (weil wasser- oder luftgekühlten) Wänden niederschlägt. Dann wird nicht der ganze Kraftstoff verbrannt und „verkokt“, hinterlässt also schädliche Rückstände, oder läuft an den Kolben (ich erinnere an die Abhandlung etwas weiter oben zum Kolbenspiel) vorbei ins Motoröl. Die Folge kann ein Motorschaden sein.

Diese Eigenschaft hat dem Motor auch den Namen „Pflanzenölmotor“ eingebracht.

WAS NICHT SEIN DARF, DAS KANN NICHT SEIN:

Am 16. bis 23. September 1993 veranstalteten der Allgemeine Deutsche Automobil Club (ADAC) und der Österreichische Automobil- Motorrad- und Touring Club (ÖAMTC) erstmals die ECO TOUR OF EUROPE, eine große internationale Veranstaltung, um die neuesten, verbreitetsten und sparsamsten Automobile in einer Fahrt quer durch Europa in Hinsicht auf ihren Kraftstoffverbrauch gegeneinander antreten zu lassen. Die ECO-Tour stand unter der Schirmherrschaft der Bundeskanzler Dr. Franz Vranitzky (Österreich) und Dr. Helmut Kohl (Deutschland).

Die niedrigsten Verbrauchswerte im Sprit-Spar-Wettbewerb lieferte ein Elsbett-Mercedes mit dem Dreizylindermotor (90 PS) und etwa 400 000 km auf dem Buckel. Der Elsbett-Mercedes verbrauchte mit Pflanzenöl 3,76 Liter Pflanzenöl. Rechnet man diesen Verbrauch um, hätte er mit Diesel sogar nur 3,51 Liter benötigt. Der Elsbett-PKW war Sieger der ECO-Tour. Der ADAC gab diese TATSACHE jedoch den ADAC-Heft-Lesern nicht bekannt.

Offenbar wollte man sich im Jahr 1994 die Peinlichkeiten des Vorjahres ersparen und verweigerte Elsbett die Teilnahme, zumal auch die ECO-Tour 1994 von einem Mineralölkonzern gesponsert wurde. Der Elsbett-Mercedes fuhr trotzdem unter den Wettbewerbsfahrzeugen und wurde parallel vom DEKRA überwacht und gemessen. Der Fahrer war Herr Wolfgang Lerch, Beifahrer war Herr Ruprecht von Siemens. Auch hier war der Elsbett-Mercedessparsamer als alle Anderen. Als Sieger wurde aber der neue VW Golf TDI gefeiert.

„Die Industrie lehnt diese Art der Technik ab“ war eine der wörtlichen Begründungen. – Und da wundert man sich, dass in Deutschland die Wirtschaft nicht bergauf geht?!?

In Russland fuhr ein leichteres russisches  Auto mit demselben Elsbett-Motor (1,45 Dreizylinder TDI, 90 PS)  auf der Strecke Riga – Moskau etwa zur selben Zeit mit einem Durchschnittsverbrauch von 2,9 Liter auf 100 km. Da der Motor aber in diesem Fahrzeug nicht mehr serienmäßig zum Einsatz kam, sei es nur einmal nebenbei erwähnt. Die Daten sind allemal nennenswert.

Infolge der Deutschen Wiedervereinigung  wurde Ludwig Elsbett von ehemaligen Junkers Zulieferanten (IFA Nordhausen und DMS Schönebeck) auf Zusammenarbeit für Nachholbedarf in Motorentechnik angesprochen.

Über einen Lizenzvertrag zwischen Elsbett und DMS Schönebeck kam es zu einer höchst erfolgreichen Zusammenarbeit bis zum Produktionsanlauf in Schönebeck. Am ersten Januar 1991 war bereits der Produktionsanlauf für den 3-Zylinder TDi Pflanzenölmotor mit der Leistung des bisherigen 6-Zylinders perfekt. Erprobt bei Elsbett und bei DMS mit 500 Std. Dauerläufen und in Schlepper-Feldversuchen war dieser sparsamste 3-Zylinder mit der Leistung des bisherigen 6 Zylinders der wirtschaftlichste Motor der Welt.

Zunächst allerdings mussten die wesentlichen Neuteile wie Kolben, Zylinder, Zylinderkopf und Düsen noch von Elsbett geliefert werden, was Elsbett Millionenschulden bei der Bank für Personalaufbau und Fertigungs-Automaten einbrachte.

In diese Situation brach die Treuhand, die den fähigen Geschäftsführer der DMS Schönebeck  gegen Geschäftsmänner aus dem Westen austauschte, den Produktionsanlauf stoppte und Elsbett somit ausschaltete.

1992 musste die Elsbett-Konstruktion verkauft werden. Der Konkurs folgte.

Weil der Artikel so interessant ist, habe ich den unverändert aus der Seite http://www.elsbett-museum.de kopiert.

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