Ist die Bauindustrie bereit für Flex-Fuel-Motoren?

Die GeoTorq Flex-Fuel-Motorenplattform ist mit Biokraftstoffmischungen von E0 bis E85 kompatibel. (Foto: Becky Schultz)

Wer die Equip Expo, die größte Messe der nordamerikanischen Rasen- und Landschaftsbaubranche, besucht, findet dort zahlreiche Rasenmäher mit Kawasaki-Motor. Das Unternehmen ist mit seinen benzinbetriebenen Modellen von 600 bis 999 cm³ Hubraum Marktführer in diesem Segment.

Eine solche Suche würde sich auf einer Großveranstaltung der Bauindustrie wie der ConExpo-Con/Agg als schwieriger erweisen. Kawasaki-Motoren werden zwar für leichtere Baumaschinen eingesetzt, doch bei größeren Maschinen und höheren Auslastungsgraden bleibt Diesel die dominierende Antriebsquelle, was Marktanteile für benzinbetriebene Motoren schwerer zugänglich macht.

Um im Wettbewerb aufzuholen, verfolgt Kawasaki mit seiner GeoTorq Flex-Fuel-Konzeptmotorenplattform einen neuartigen Ansatz. Das erste Modell, basierend auf einem 2,4-Liter-Industriemotor, wurde am Stand von Kawasaki auf der ConExpo ausgestellt und war zudem in einem TL6 Kompaktraupenlader am Stand von Takeuchi zu sehen, um Feedback zu erhalten und die potenzielle Marktnachfrage zu ermitteln.

Vereinfachte Nachbehandlung

Zu den Besonderheiten der GeoTorq-Plattform gehört ihre Kompatibilität mit Biokraftstoffmischungen von E0 bis E85 – eine Leistung, die laut Troy Smith, Leiter der Produktentwicklung in der Motorenabteilung von Kawasaki Engines, durch den Einsatz eines Alkoholsensors erreicht wird, der den Alkoholgehalt im Kraftstoff misst und sich daran anpasst.

Das Konzept des 2,384 Liter großen, flüssigkeitsgekühlten Vierzylinder-Reihenmotors mit obenliegenden Ventilen, der in einem Kompaktraupenlader von Takeuchi gezeigt wird. (Foto: Chad Elmore)

Die Möglichkeit, Benzin als Kraftstoff zu verbrennen, reduziert nicht nur den Kohlenstoffausstoß, sondern ermöglicht im Vergleich zu einem Diesel-Äquivalent auch eine einfachere Abgasnachbehandlung.

„Da es sich um einen Benzinmotor handelt, können wir einen [gängigen] Drei-Wege-Katalysator verwenden, um die Emissionsvorschriften einzuhalten“, erklärte Smith. „Wir können auf den Dieselpartikelfilter (DPF), möglicherweise auch auf die selektive katalytische Reduktion (SCR) und die Common-Rail-Hochdruckeinspritzung verzichten und so die gleiche Leistung und das gleiche Drehmoment in einem deutlich einfacheren System realisieren.“

Zur weiteren Vereinfachung ist der im GeoTorq verwendete Katalysator allgemein erhältlich.

„Es ist derselbe Katalysator, der auch in Ihren Lkw und Pkw verbaut wird. Er ist bewährt, bekannt und äußerst langlebig. [Außerdem] entfällt im Vergleich zu Dieselmotoren der Nachteil, dass höhere Betriebstemperaturen erforderlich sind, um den Katalysator heiß zu halten“, erklärte Smith. „Dieser Motor ist für den Start-Stopp-Betrieb ausgelegt… Sie müssen nicht mehr auf den Abschluss der Regenerationszyklen warten. Er läuft einfach und zuverlässig, [selbst] bei Kälte.“

Der Motorblock aus Gusseisen entspricht den meisten Industriestandards, wie er anmerkte, einschließlich der Verwendung von SAE-Getriebeglocken. Zu den weiteren Merkmalen gehören eine schwere rotierende Baugruppe und ein Aluminiumzylinderkopf für verbesserte Kühlung und Wärmeabfuhr.

„Dieser Motorblock kann in ein Chassis integriert und als tragendes Element verwendet werden. Dadurch ist er universell einsetzbar und eignet sich hervorragend als Ersatz für einige der aktuell in diesen Größenklassen verbauten Motoren“, fügte Smith hinzu. „Wir möchten ihn so einfach wie möglich gestalten, um die Integration in die Systeme von OEMs zu vereinfachen.“

Bereit für mehr

Der auf der ConExpo vorgestellte 2,384-Liter-Vierzylinder-Reihenmotor mit Flüssigkeitskühlung und obenliegenden Ventilen wird als Saug- und Turboversion entwickelt. Die Leistung beträgt 72,4 PS (54 kW) bzw. 95,1 PS (71 kW) bei 2.800 U/min, das Drehmoment bei 1.600 U/min 212 Nm bzw. 300 Nm. Laut Smith ermöglicht die elektronische Kraftstoffeinspritzung die unabhängige Steuerung von Kraftstoff, Luft und Zündung, wodurch das Drehmoment für die jeweilige Anwendung optimal abgestimmt werden kann.

Die Flex-Fuel-Motorenplattform zeichnet sich durch eine vereinfachte Abgasnachbehandlung aus, die aus einem gemeinsamen Drei-Wege-Katalysator zur Einhaltung der Emissionsvorschriften besteht. (Foto: Becky Schultz)

„Mithilfe der Basiskennlinie des Drehmomentprofils können wir das Drehmoment um 10 %, 20 % oder 40 % erhöhen, um unseren Kunden die Möglichkeit zu geben, die benötigte Leistung zu erhalten und diese Leistung und dieses Drehmoment aufrechtzuerhalten.“

Die Motorenplattform ist so ausgelegt, dass sie auch den Einstieg in andere potenzielle Hubraumklassen ermöglicht. „Zukünftige Motoren könnten sogar noch größer sein, beispielsweise 3,6 oder 4,2 Liter“, sagte Smith. „Und dank der Flex-Fuel-Fähigkeit mit elektronischer Kraftstoffeinspritzung können wir nicht nur Benzinvarianten anbieten, sondern schaffen auch eine Plattform für die Zukunft, auf der das Verbrennungssystem für Wasserstoffbetrieb ausgelegt werden kann.“

Der Wechsel zu Wasserstoff sowie zu anderen Brennstoffen wie Erdgas und Propan würde Änderungen an den Einspritzdüsen und dem Kraftstoffzufuhrsystem erfordern, sagte Smith. Die GeoTorq-Plattform verfüge jedoch über die Struktur für die Zündkerzen, Einspritzdüsen und andere Komponenten, die zur Anpassung an den Brennstoff erforderlich wären.

„Wie können wir heute die CO₂-Emissionen reduzieren? Die Verwendung von E85-Biokraftstoffen ist ein Schritt in diese Richtung. Dadurch können wir die CO₂-Emissionen unter die von beispielsweise Dieselkraftstoff senken und sind damit sogar gegenüber Elektrofahrzeugen sehr wettbewerbsfähig“, sagte Smith.

Eine Startplattform

Der erste GeoTorq-Konzeptmotor wird derzeit ausgewählten Validierungstests unterzogen, darunter Blindtests mit einem vergleichbaren Motor, um Feedback zu Leistung, Geräuschentwicklung, Vibrationen usw. zu erhalten. Bislang wurde noch kein Zeitplan für die Serienproduktion der Plattform festgelegt.

„Wenn sich für uns die Möglichkeit ergibt, das Ganze in die Serienproduktion zu überführen, wären wir dazu in der Lage“, erklärte Smith und deutete damit an, dass die Produktion im Werk des Unternehmens in Maryville, Missouri, USA, erfolgen würde.

Bis dahin dient GeoTorq als Startplattform für die nächste Generation von Motoren, die in der Lage sind, sauberere Emissionen und reduzierte Kohlenstoffemissionen zu liefern.

„Wir haben uns Klimaneutralität zum Ziel gesetzt, und E85 sowie Biokraftstoffe werden uns dabei helfen“, sagte Smith. „Dies ebnet uns auch den Weg zu Wasserstoff, wo wir dieses System nutzen können, um beispielsweise unsere Technologien im Powersport-Bereich und das globale Kawasaki-Netzwerk einzusetzen und Wasserstoff anzubieten, sobald er verfügbar ist.“

Takeuchi erforscht das Flex-Fuel-Konzept

Auf der ConExpo präsentierte Takeuchi Kawasakis GeoTorq Flex-Fuel-Motorkonzept in seinem Kompaktraupenlader TL6 und hob dessen Fähigkeit hervor, mit bis zu E85-Kraftstoff betrieben zu werden. Ziel beider Unternehmen war es, das Interesse im Baugewerbe auszuloten und weitere Märkte wie die Landwirtschaft oder die Energieerzeugung zu identifizieren, für die der Motor geeignet sein könnte.

Der Takeuchi TL6 Kompaktraupenlader mit Kawasakis GeoTorq Flex-Fuel-Motor. (Foto: Chad Elmore)

Jeffrey Ratliff, Vertriebs- und Marketingleiter Nordamerika bei Takeuchi US, bezeichnete das Flex-Fuel-Konzept als „eine interessante Idee mit Potenzial“. Mit 72 PS sei die Motorleistung gut, erklärte er, und der Drehmomentverlauf ähnele dem eines vergleichbaren Dieselmotors. „Tatsächlich ist die Leistung bei Betrieb mit E85 sogar höher als bei unserem aktuellen Dieselmotor.“

Dennoch sagte Ratliff, es sei schwer zu sagen, ob die Leistungsvorteile von Biokraftstoffen ausreichen, um Bauunternehmer zu überzeugen. Er glaube vielmehr, dass selbst Unternehmen im gewerblichen Baugewerbe die Vorteile der vereinfachten Abgasnachbehandlung des Flex-Fuel-Konzepts erkennen würden.

„Das ist eine gute Alternative zum Dieselbetrieb, bei dem die gesamte Abgasnachbehandlung in diesem Leistungsbereich bereits vorhanden ist. Man bräuchte einen Dieselpartikelfilter (DPF), ein AGR-Ventil und ein Common-Rail-Hochdruck-Einspritzsystem, was extrem teuer und sehr empfindlich ist“, kommentierte Ratliff. „DPF-Filter müssen gewartet werden, und wenn die Regeneration nicht ordnungsgemäß durchgeführt wird, verstopft der DPF.“

„Wenn man all das weglässt, wird es erst richtig interessant. Geringere Wartungskosten, ganz sicher, und eine Lebensdauer, die angeblich der eines Dieselmotors ähneln soll.“

„Wenn die Leistung gleich oder auch nur annähernd gleich ist“, sagte Ratliff, „und man all diese Mühen beseitigen kann, dann denken selbst diese Jungs: ‚Ich bin bereit, mir die Alternativen anzuhören.‘“