Weichai stellt Motor mit optimaler Effizienz vor

Einführung des weltweit ersten kommerziellen Dieselmotors mit einem Wirkungsgrad von über 50% von der Weichai-Gruppe

Jinan, 18.9.2020 – Am 16. September 2020 hielt die Weichai Group, ein führendes Unternehmen der chinesischen Verbrennungsmotorenindustrie, eine Pressekonferenz in Jinan, Shandong, China, ab und stellte offiziell den weltweit ersten kommerziellen Dieselmotor mit einem Wirkungsgrad von über 50% vor.

Dabei wurde Weichai ein Zertifikat, welches den Wirkungsgrad von 50,26% bescheinigt, ausgestellt. Die Zertifizierung erfolgte durch den TÜV SÜD, eine international maßgebende Prüforganisation für Verbrennungsmotoren, sowie durch die nationale chinesische Prüforganisation für Verbrennungsmotoren China Automotive Technology and Research Center Co., Ltd.. Ling Wen, Vizegouverneur der Provinz Shandong und Mitglied der Chinesischen Akademie für Ingenieurwesen und Tan Xuguang, Vorsitzender der Shandong Heavy Industry Group und der Weichai Group, stellten gemeinsam den weltweit ersten kommerziellen Dieselmotor mit einem thermischen Wirkungsgrad von über 50 % vor.

Der „thermische Wirkungsgrad“ ist der technische Begriff für die Effizienz der Energieumwandlung von Diesel-Kraftstoff in mechanische Bewegung und ist ein Maß für die Kraftstoffeffizienz von Verbrennungsmotoren. Je höher der thermische Wirkungsgrad, desto geringer der Kraftstoffverbrauch. Somit geht ein hoher thermischer Wirkungsgrad mit einer höheren Energieeinsparung sowie einer höheren Emissionsreduzierung einher. Im Jahr 1897 wurde der erste Dieselmotor der Welt erfolgreich eingeführt. Nach hundert Jahren stetiger Weiterentwicklung der Diesel-Technologie ist der Wirkungsgrad des Dieselmotors bis heute von 26% auf 46% gestiegen. Insgesamt betrachtet sind die weiteren Verbesserungen des Wirkungsgrades von Dieselmotoren weltweit jedoch in einem Flaschenhals. Doch gerade die immer strengeren Emissionsvorschriften erfordern dringend eine Verbesserung der Technologie. Diese Weiterentwicklungen sind jedoch schwierig zu realisieren, entsprechend langsam erfolgen die Fortschritte.  Dies ist der Branche ein weltweit anerkanntes technisches Problem.

Weichai ist seit mehr als 70 Jahren in der Verbrennungsmotorenindustrie stark engagiert. Das Unternehmen verfügt über tiefgreifendes technologisches Knowhow und Erfahrungen, die bei der Herstellung sowie der Forschung und Entwicklung von Dieselmotoren gesammelt wurden. Weichai hat weiterhin wichtige Kerntechnologien erforscht und in 10 aufeinanderfolgenden Jahren 30 Milliarden Yuan (ca. 3,75 Mrd. EUR) in Forschung und Entwicklung investiert. Weiterhin hat Weichai in dieser Zeit mehr als 200 Doktoranden, über 300 globale High-End-Talente und mehr als 3.000 Masterstudenten eingestellt, um eine Sprung-Innovation in der Dieselmotorenindustrie zu erreichen. Weichai gelang der Sprung zu eigenen und unabhängigen Entwicklungen und Innovationen kombiniert mit der der Fertigungsbasis von jährlich einer Million Motoren in Weifang - China. Weltweit einzigartig.
Zudem werden Weiterentwicklungen in den Kerntechnologien für Nutzfahrzeuge, stufenlose Getriebe und Hydraulikantriebsstränge gefördert. Dies hat Chinas Kerntechnologien in diesen drei Bereichen verbessert und die chinesische Industrie für Dieselmotoren auf dem Weg in Richtung High-End entscheidend vorangebracht.

In den letzten Jahren hat Weichai Power hochqualifizierte Ressourcen gesammelt und spezielle Forschungsprojekte zur Verbesserung der Effizienz gestartet. Insbesondere seit 2015 hat Weichai ein engagiertes technisches Forschungsteam aufgebaut. Es wurden zahlreiche Simulationen und Prüfstandsversuche durchgeführt mit tausenden von Versuchen und Messreihen. Durch kontinuierliche und kumulative Verbesserungen in 0,1% Schritten, wurde von Weichai nun der historische Durchbruch erzielt.
Es wurden fünf proprietäre Technologien geschaffen: räumlich optimierte Verbrennungstechnologie, ganzheitliche Konstruktionstechnologie, Technologie zur energetischen Abgasführung, Partial-Schmierungstechnologie und intelligente WISE Steuerungstechnologie. Diese Technologien lösen eine Reihe von weltweit relevanten Problemen wie die der hocheffizienten Verbrennung, geringe Wärmeverluste, hohe Zuverlässigkeit, geringe Reibungsverluste, geringe Schadstoffemission und die intelligente Steuerung. Diese sorgen zusammen dafür, dass der Wirkungsgrad des Dieselmotors nun über 50% liegt.

Unter ihnen die räumlich optimierte Verbrennungstechnologie die Gestaltung des Gasführung, der Kraftstoffeinspritzung, des Brennkammerprofils und anderer Systeme. Diese Abstimmung erlaubt es, das Verhältnis zwischen der Einspritzgeschwindigkeit und der Kraftstoffkonzentration in der gesamten Brennkammer optimal abzustimmen. Dadurch erhöht sich die Verbrennungsgeschwindigkeit um 30%.

Die verbesserte Verbrennung wird jedoch durch die maximale Belastbarkeit des Dieselaggregats durch den höchsten Verbrennungsdruck stark eingeschränkt. Aus diesem Grund führt die ganzheitliche Konstruktion zu selektiv schwächerer oder stärkerer Auslegung von Teilen. In Summe wird die Gesamtstruktur des Systems jedoch weiter verbessert und die Stabilität des gesamten Motorblocks für den maximalen Verbrennungsdruck um etwa 60% verbessert.

Angesichts der zunehmenden Schwierigkeiten bei der Kontrolle von Schadstoffemissionen, die durch eine verbesserte Verbrennung verursacht werden, leistete die Technologie zur gezielten Führung der Abgasenergie Pionierarbeit bei der Optimierung des Abgassystemdesigns. So konnten die Anforderungen der Abgasrückführung erfüllt werden. Gleichzeitig kann dadurch gewährleistet werden, dass der Wirkungsgrad der Aggregate den Emissionsvorschriften der Norm entspricht und eine 1%ige Steigerung des Wirkungsgrads erreicht wird.

Die Partial-Schmierungstechnologie basiert auf den unterschiedlichen Eigenschaften der Reibungspaare des Systems, und in verschiedenen Bereichen werden unterschiedliche Schmiertechnologien eingesetzt, um die Gesamtreibung um 20% zu reduzieren.

Die intelligente Steuerungstechnologie, die die Vorteile der von Weichai selbst-entwickelten ECU nutzt, bietet auf kreative Weise eine Reihe von präzisen Regelungsmodellen, so dass jeder funktionale Teil des Dieselmotors effizienter sein kann.

Der Wirkungsgrad von über 50 % ist eine historische Revolution in der Entwicklung von Verbrennungsmotoren in der Welt. Weltweit maßgebliche Organisationen und Experten wie die deutsche Bosch-Gruppe, die österreichische AVL, die deutsche FEV, die American Society Of Automotive Engineers, die China Machinery Industry Federation, die China Internal Combustion Engine Industry Association und die China Automotive Engineering Society gratulierten Weichai zu diesem historischen Durchbruch. Weichai erfuhr weltweite Anerkennung für den neu gesetzten  Technologiemaßstab.
Mit dieser Entwicklung im Bereich der Effizienz von Dieselmotoren hat Weichai einen weltweit relevanten Beitrag zur Energieeinsparung und Emissionsreduzierung von Verbrennungsmotoren geleistet.

Weichai stellte der Welt nicht nur den ersten Dieselmotor mit einem Wirkungsgrad von über 50% zur Verfügung, sondern erfüllte auch problemlos die Chinesischen level VI und Euro VI-Emissionsanforderungen sowie als erster auch die geforderten Bedingungen für die Massenproduktion.
Industrieexperten wiesen darauf hin, dass bei einer Steigerung des bisher üblichen  Wirkungsgrades von 46% auf die nun von Weichai erreichten 50%, der Dieselverbrauch und die Kohlendioxidemissionen um 8% reduziert werden könnten. Aktuellen Schätzungen zufolge befinden sich derzeit ca. 7 Millionen Hochleistungs-Dieselmotoren auf dem chinesischen Markt im Einsatz.  Wenn all diese Motoren durch einen Dieselmotor, der über einen Wirkungsgrad von 50% verfügt, ersetzt werden würden, hätte dies erhebliche Auswirkungen. Es könnten jährlich etwa 33,32 Millionen Tonnen Kraftstoff eingespart werden und die Kohlendioxidemissionen um 104,95 Millionen Tonnen reduziert werden. Dies wird einen wichtigen Beitrag zur Lösung der Probleme der Energieknappheit und der globalen Erwärmung leisten.
Die Einführung des weltweit ersten kommerziellen Dieselmotors für Arbeitsmaschinen mit einem Wirkungsgrad von über 50% markiert, dass Chinas Hochleistungs-Dieselmotortechnologie an die Weltspitze vorgerückt ist. Weichai hat während der Projektentwicklung große Unterstützung von der deutschen Bosch-Gruppe sowie anderen globalen Zulieferern und globalen F&E-Beratungseinrichtungen erhalten. Auf der Pressekonferenz kündigte CEO Tan Xuguang an, dass Weichai in Zukunft die Kette der globalen Partner öffnen und sich dem Ziel eines Wirkungsgrades von 55% bei Dieselmotoren nähern wird!

Stellungnahme des ARADEX-CTO

"Der Weg zu erneuerbaren Energien auch im Sektor der mobilen Anwendungen braucht viele Säulen und Zwischenschritte. ARADEX sieht gerade für schwere LKW und mobilen Arbeitsmaschinen einen wichtigen Pfeiler in hybriden Systemen und optimierten Dieselmotoren. Wirkungsgrade von 50% und etwas höher sind bisher nur im Bereich von sehr großen Schiffsdieselmotoren möglich gewesen. Eine so hohe Effizienz nun für mobile Arbeitsmaschinen und Trucks zu erschließen, ist historisch. Wir gratulieren dem Entwicklungsteam und freuen uns über diesen bedeutsamen Schritt zur CO2-Reduktion." 

Die ARADEX AG ist seit 2019 Teil der Weichai-Group und verstärkt die Unternehmensgruppe im Bereich Elektromobilität und im Bereich neue Energien.