Seit geraumer Zeit beschäftigt sich der Forschungsbereich Konstruktion & Auslegung mit Systemen zur Rekuperation von Motorabwärme im Nutzfahrzeugbereich. Bisher lag das Hauptaugenmerk auf der Auslegung, Simulation und Konstruktion von Expansionsmaschinen zum Einsatz in mobilen Clausius-Rankine-Dampfkreisläufen (Abb. 1). Im Zuge dieser Tätigkeiten wurden verschiedene Hubkolben­dampf­expander bis zum Prototypenstatus gebracht, konnten jedoch mangels einer entsprechenden Testeinrichtung nicht im Haus auf ihre Funktion hin geprüft werden.

Im Auftrag eines internationalen Motorradherstellers wurde an der FVT ein Motor zum Antrieb eines Motorrades entwickelt. Dabei handelt es sich um einen Einzylinder-Viertakt-Ottomotor mit einem Hubraum von 150cm³, der über Saugrohreinspritzung, Vierventiltechnik und Wasserkühlung verfügt. Die Kraftübertragung erfolgt über ein 6-Gang-Schaltgetriebe, wobei der Schaltvorgang rein manuell oder halbautomatisch, d.h. ohne manuelle Betätigung der Kupplung möglich sein soll.

Die Forderung nach einer fortwährenden Senkung des Kraftstoffverbrauches heutiger automobiler Antriebe stellt für die Industrie eine große Herausforderung dar. Vor allem die Wirkungsgradsteigerung der Verbrennungskraftmaschine ist, neben effizienzsteigernden Maßnahmen wie Hybridisierung und alternativen Antriebskonzepten, von besonderer Bedeutung. Ein vielversprechender Ansatz dafür ist die Realisierung eines im Verhältnis zum Kompressionshub verlängerten Expansionshubes.

Aufgrund der Emissionsfreiheit und des niedrigen Geräuschniveaus steigt weltweit der Wunsch nach elektrischer Mobilität. Die geringe Reichweite und die hohen Kosten verhindern jedoch die Verbreitung und das Wachstum elektrisch angetriebener Fahrzeuge. Ein vielversprechender Ansatz zur Reduktion der Nachteile rein elektrischer Antriebe ist der Einsatz einer VKM als Reichweitenverlängerung. Üblicherweise werden für diese Anwendung kleinvolumige Ottomotoren mit 1 bis 3 Zylindern verwendet.