Richard van Basshuysen Fahrzeugentwicklung im Wandel
Richard van Basshuysen
Fahrzeugentwicklung im Wand-el Gedanken ...
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Richard van Basshuysen Fahrzeugentwicklung im Wandel
Richard van Basshuysen
Fahrzeugentwicklung im Wand-el Gedanken und Visionen im Spiegel der Zeit Mit 103 Abbildungen POPULAR
ti
VIEWEG+ TEUBNER
I ATZjMTZ-Fachbuch
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.
Der Autor dankt dem Lektorat und insbesondere Frau Gabriele McLemore und Herrn Ewald Schmitt für die konstruktive Zusammenarbeit.
1. Auflage 2010 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg +Teubner Verlag Lektorat: Ewald Schmitt
I Springer Fachmedien
Wiesbaden GmbH 2010
I Gabriele McLemore
Vieweg+Teubner Verlag ist eine Marke von Springer Fachmedien. Springer Fachmedien ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de Das Werk einschlieBlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung auBerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen , Übersetzungen , Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung : KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Satz: Fromm MediaDesign, Selters/Ts. Druck und buchbinderische Verarbeitung : MercedesDruck, Berlin Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8348-0797-7
Vorwort
Vorwort Die Autornobilindustrie befmdet sich in einern stärkeren \Vandel als je zuvor. Viele Ressourcen werden kn app. Allern voran ist es das sich abz eichnende Ende des Erdölzeita lters. das Unsiche rheite n. ja Ängste über die Zukunft des Automobils uod damit über un seren \ VoWsta nd wach werden lässt. Doch Angst war schon inuner ein schlecht er Ratgeber. Nû chterne Analyse. das Ringen urn den richtig en weg, Vision en und Mut zu Ents cheidungen sind gefragt Diesen wa ndel hat der Autorin den letzten zwanzig]ah ren intensfv begleitet und als Herausgeber der technischen wissenschaftllchen Fachzeit schrifte n ATZ ..autornobiltechnische Zeitschrift" und MTZ ..mot ortechnische Zeitschrift" in seinen Konunenta ren und Edito rials inuner wieder bes chrieben und auch Lösungswege aufgezeigt. Seine Fach kornpetenz bez ieht er unter a ndere rn aus seinern berufl ichen werdegang, Als junger Ingenieur war er zehn ]ahre in der Minera lölindustrie in Forschung und Entwickiung täti g. urn dann in der Autornobilindustri e zun ächst bei NSU und spä ter bei Audi als Entwickiu ngsleiter un d Aufsichtsratsmitglied tätig zu sein. In diese n Punktion en wa r er an wichtigen \Veichenstelluogeo beteiligt. Sein e Veröffentlichungen in den letzten zwanzig ]ah ren beschäftigten sich vor allern mit der Entwicklung der Kraftfahrzeuge in seiner gro13en VielfaIt einschliel3lich Akustik, den Motoren und Getri eben, mit Hybridant rieb en, dern Elektroan t rieb, der Brenn stoffzelle, Kraftstoffen und Schrnierstoffen u nd erne uerb are n Energien.Auch seine zurn Teil sehr kritis che Einstellungzur Auto rnobilindustrie und zu r Politik sind keine Tabuthernen. In diesern Buch werden seine wesentliche n Kornrnen ta re zu den letzt en zwanzig ]ahren Autornobilgeschicht e wiedergegeben. Sie si nd ein Spiegel der Zeitgeschic hte un d geben Hinweise auf zukünftige Entwickiu ngen aus heutiger Sicht. Sie sollen jedoch auch dernLeser Mut rnachen für die Bewält igung der Zukunft. Neueste Konunentare hes chäftigen sich mit erne ue rba rer Ene rgie aus Algen. Sie sind nach seiner Obe rzeugu ng der Schl üssel zum Oberleben der Mens chheit. da sie auch zur Ernäh ru ng einen u nverzichtba ren Beitrag leist en werde n.
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VOIWort
Dem Ingenieur in der Autamabilentwicklung und -produktian bietet es die zeitliche Einardnung van Entwicklungstendenzen, dem Fachjaurnalisten wird eine aft kritische Sicht gebaten und den Media-Fachleuten mit Arbeitsgebiet Autamabil leistet es wertvalle Hilfe bei der fachlichen Diskussian.
Der Aut or
Der Autor Dr-Ing. E. h. Ric hard
' "811
uassh uyse n .
VO l, wurde 1932 in Bingc n/RIlCin gebo-
ren. Xach elner Lehre mil Abschluss als Kfz-Schlosser studierte er an de r Fachhor-hs chule Braullsc h weig/Wolfenbiiue1 von 1953 bis 1955 mil Abschluss als Inge nieur fü r xtuschtnenbau. 1982 wurde ihm der Hochschulgrad lJiplom -lngcnieur vcr hchen. VUil 1955 bis 1965 war cr wissenschuftlh- hcr Mitarbcltcr der Aral AG in Bochum. 1965 wechselte er zur KSU AG, wo er die vors uchslettung de r xtctor- und Cetrlebee nt wicklung eiuschliegllch der \ vankclmotorentwickjung ûbe rnahm und ru m stellvertretenden Letter des Fahrzeugve rsuc hs berufen wnrde. In diese r Funklion wa r er mitve rantwortltch für die Ent wicklung der Pchrzeugc Prinz 4, ~SU 1000 und 1200, HO 80 und K 70. 1%9 wur de die ;\,SU AG von de r he uugcn Audi AG übcmcmmen . Bei der Audi AG war er dann Enlwieklungs leiter der FaIJrzeugko mfortklasse un d Leiie r der Motoren - un d Gct ncbccntwtcklung und pa ra llel dazu Aufsichtsrutsmltglled der Audi AG als gewä hlter Vertreter der leite nde n Angest ellten. Setne be deu tendst e Entwic klung war die des wettwen ersten abgasentgifteten Pkw-Dtcsolmotors m it Dlrektcl nsprttzu ng und Turboaul1adung. die er gegcn groûc Widers lände aueh im eigenen Hau sc im V\VKonz em durchsctztc. Oa dtcscr '\1otor 20 % wentgor Kmflslo ff als sein Vorgänger als Kammermo tor verbrunc ht und ein xtc tor m il hoher Lctstung und Dreh moment ist. hat er sich weltweit durchgesctxt. In Europa wuchs sei n Markfanteil vun circa 12 % im Jah r 1989 bis liber 50 % im Jahr 2008. Xach sein er aktlvcn Laufbahn in der Automobi linduslrie gr iindele Rtchard van Basshuysen 199 2 ein Ingcn tcu rb üro. das er bis hcu te leile l. Sctnc Aufgaben sind: Iie rausge her der international bedoutendon techmsch-wlsscnschaff llchen Fachzcilschriflen ATZ (Automobijtechntschc Zeitsc hrift) und .\lTZ (.\lotortedmische Zeilschrift), Bcratung Inter nationaler Aut omo bllhersteller und Inge nte urdtenst lelster und Auto r und Herausgeber lecbnisch-wissense haftlic her Fachbücher, die aueh ins Englische übcrse tet wurden. Auge rde m Ist er sen 2006 xus amm c n m il Prof. Dr-Ing. Fred Sehä fer Hcra usgcber und xtüautcr des Inter netportals www.m otnrlexikun.de. Dar übcr
VII
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Der Autor
hinaus ist er Beiratsmitglied und Mitglied des Vorstandes in verschiedenen Gremien wie zum Beispiel dem Verein Deutscher Ingenieure (VDI) und dem Österreichischen Verein für Kraftfahrzeugtechnik. Insgesamt ist er Autor und Mitautor von über 60 technisch-wissenschaftlichen Publikationen. Seine Editorials in ATZ und MTZ erscheinen seit 1991. 2001 erhielt er für die Entwicklung des zukunftsweisenden Dieselmotors mit Direkteinspritzung den hochdotierten Ernst-Blickle-Preis 2000 und die BENZ-DAIMLER-MAYBACH-EHRENMEDAILLE des VDI für .eelne herausragende Ingenieurleistung bei der Entwicklung des Pkw-Dieselmotors mit Direkteinspritzung sowie seine langjährigen Engagements als Herausgeber der ATZ/MTZ und als Beiratsmitglied der VDI-Gesellschaft .Pahrzeng- und Verkehrstechnik". Für sein Lebenswerk wurde ihm 2004 von der Universität Magdeburg die Ehrendoktorwürde verliehen.
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis 1
Kraftfahrzeug Frau und Auto Sto ffwunde r Graphe n Edelmetall und Recycl ing Kunst stoffsch eiben Leicht gewi cht ig Billiguhren - Billigauto s Geschw ind igkeits-Regelanla ge Licht spiele Politilcum Feinstaub Streusalz Flachl eit ert echnik Was kostet ein Pkw? Gewichtig lAA2003 12V/42V - Bord netz. Fik-tion oder Realitä t? Leichtbau Elek-tronik spezial Gewichtsspirale 2 Deutschlands liebst es Kind WunderwerkstoffKerarnik 2 Kurven iicht Reifenkontrolle Motorraumdesign Neu e Werkstoffe Sind 3 Liter genug? Gewichtsspirale 1 Aerodynarnik Magnesium Satellitennavigation Rücldäufiger Mineralälverbrauc h Ist die Ko mfo rtldasse noch zu rette n? Kraftstoffverbrauch Gewichts probleme Herau sford erungder Zuku nft
2 3 4 5 7 8 9 10 11 13 14 15 16 17 18 20 21 22 23 24 24 26 27 28 29 30 32 33 34 35 36 37 38 39
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Inhaltsverzeichnis
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Motoren und Getriebe Motoren und Getriebe allgemein Nutzung der Abgasenergie Reibleistung 2 Motorenvielfait Verdichtungsverhältnis Reibleistung 1 Piezoelektrischer Effekt In eigener Sache: Shell Lexikon Verbrennungsmotor Turboaufladung ]ahresbilanz 2001 Kosten gegen Nutzen Downsizing Katalysatoren und die D4-Norm Virtuelles Schaltgetriebe Winkelspiele 3 Zylinder für 3 Liter LeistungoderVerbrauch?
42 42 44 45 46 48 49 50 52 53 54 56 57 59 60 62 63
Ottomotoren Downsizing oder Gemischschichtung? In eigener Sache: Ottomotor mit Direkteinspritzung Benzin - Direkteinspritzung Direkteinspritzung versus vollvariable Ventilsteuerung GDI-Motor Wie viele Ventile und Kerzen braucht der Mensch? Zylinderabschaltung
64 64
Diesehnotoren Toyota stellt Entwicklung von Dieselmotoren ein Aufklärung bewahrt vor Schaden Der Dieselmotor ist schlicht zu teuer Abgasentgiftung bei Nutzfahrzeugen Leistungsexplosion Diesel-Pkw in Nordamerika - Renaissance in Sicht? Sensationell
75 75 76 77 78 80
65 66 70 71 72 73
82 83
Inhaltsverzeichnis
Co nunon Rail TOl -Moto r mit zehn Zylind ern \ Vie viele Ventile braucht ein Diesel ? Diesel-Image im w and el Keine Krebsgefah r durch Dieselabgas RuBfreier und leis er Dies elmot or 100jahre ju ng
85 86 87 89 90 91 93
Sondennoto ren
94 94 95 96
Zweltaktmotor/wa nkelmotor Zweitak-tmotor Pflicht oder Kür? .\lo to rko ln(X>nen te n Aufladu ng Variabie Ve ntilst eueruu g Kurbelwellen - Starter- Gen erator
3
Akustik Lärm ma cht krank Akust lkd eslgn üb ermäGiger Lärm ma cht krank
4
104 105 107
Hybridantrieb Diesel-Hybrid Hybr idbusse Dies elm otor oder Hybridantrieb?
5
98 98 99 101
IlO IiI 113
Elektroantrieb Nasenwasser Ist die Batterie derTod der Brennst offzelle? Elektrornob il
117 118 120
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Inhaltsverzeichnis
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Brennstoffzelle Ist das Wasserstoffzeitalter noch zu retten? Die Brennstoffzelle - eine Mogelpackung? Zukunft Hubkolbenmotor Brennstoffzelle - der richtige Weg? Brennstoffzelle bereits 2004?
7
Kraftstoffe,Schmierstoffe Energiepass Mineralöl verändert die Welt nachhaltig Ölpreisnotierungen Erdgas Ölreserven Kraftstoffentwicklung beim Dieselmotor Wasserstoff für Fahrzeugantriebe Wasserstoff - Antrieb der Zukunft? Diesel-Wasser-Emulsion einsatzbereit Kraftstoff-Qualität? Pendeln Reden wirdarüber
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132 133 133 134 136 137 138 139 140 141 142 143
Erneuerbare Energien Nutzung der Sonnenenergie Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetze Algen-Biokraftstoffe der 3. Generation Energie aus Wasser Energiekrisen und ein Lösungsweg? Photovoltaik Biodiesel Energiehunger
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124 125 126 128 129
146 147 149 151 152 153 154 156
Automobilindustrie Energy Harvesting Demographie 'Iechnologieführerschaft Produktionsverlagerung - ein Weg ruit Risiko? Ethische Unternehmensführung Patriotische Gesinnung
158 159 160 161 162 163
Inhaltsverzeichnis
Ingenieu rdien stleister und Zulieferer
zum Wach stum verd ammt Ein Traum wird war - Reifendruckkont rolle Automob ilfab rik 2020 Gebe n und nehmen Quo vadis IAA- Pachbesuch er unerwünscht? Pkw - Absatzp rognose 2001 Asienkrise V\V-Gruppe auf der Überh olspur Strukturwa ndel \ Vu nderwerkstoff Keramik 1 Kundennäh e
164 165
166 168 169 170
170 171 172 173 174
Gewinne rund Verlierer 199 5
175
Hans List 100jahre alt
176
10 Politik Keinen ruhigen Schl af
179
Neue \Veltordnung
180
Fei nstauh und Karnevalsscherze
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Morgen ist WaWtag Messlatte 1/3-Mix Pla nun gsdesa ste r
182 183 184
11 Auf den Punkt gebracht Ist die deutsche Industrie noch
wettb ewerbsfàh ig? Unte rirdlsche CO2-Lageru ng Nachhaltigkeit
186 187 188
Vernetzu ng
190
KoWekra ftwerke ohne CO2-Ausstof.! ...
nur ein e Vision?
191
Kommunikation KoWendioxidfalle
192 193
Ingenieure gefragt? Visionen und Tea ma rbeit Sitzun g des wissenschaftlich en Beirats \ 'eranstaltungen \ Visse nschaftlich e Beirä t e h elfen Deutsche Sprache - schwere Sprach e
194 195 196 197 198 199
XIII
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Inhaltsverzeichnis
Sustainability EinJahrhundert ist nicht genug! Straûenbenutzung zu btlltg? Kontinuität in der Innovation Irrwege - UIIIW"ege Bionik
Blldquellenverzetchnls
200 201 202 203 204 205 207
2
, Kraftfahrzeug
Kraftfahrzeug Frau und Auto
ATZ
1112009
Kennen Sie eigentlich das schon länger existierencie .Kompetenzzentrum Frau und Auto"? Nein? Das ist allen Ernstes ein Fehler, denn der Anteil der weiblichen Pkw-Halter ist in Deutschland seit 1984 van 16 % auf nunmehr 40 % gestie gen. Frauen besitzen bereits 13 Millionen Autos, und mehr als 90 % aller Frauen im Alter zwischen 30 und 40 jahren haben einen Führerschein. Eine neue Zielgruppe ist herangewachsen. Häufige Unkenntnis über diese Situation und auch Unsicherheit im Umgang damit hat für die Automobilentwickler aft gravierende, weil negative Folgen. Noch immer sind die Hauptkriterien vieler Pkw-Hersteller an männlichen Wünschen und Träumen ausgerichtet: Grog und leistungsstark muss ein Auto sein - und in der Werbung wird Sportlichkeit und Schnelligkeit, manchmal sogar immer noch Aggressivität angepriesen. Mit der neuen Zielgruppe tun sich einige Hersteller besonders schwer. Laut Professorin Dr. Dipl.-Volksw. Doris Kortus-Schultes, Leiterin des Kompetenzzentrums, kommen vor allem die Premiumhersteller schwer in die Gänge. Sie fürchten durch ein "Girlie-Image" ihre Stammwähler zu verlieren. "Bei Audi, BMW, Mercedes und Porsche ist die Frau klar nachrangig", weif Kortus-Schultes. Bei Volumenherstellern mit ihrer grog en Angebotspalette sehe das anders aus. Ford, Opel und VW" seien den Trends auf der Spur. Darüber hinaus seien die Gröûe eines Pkws und Markentreue keine wesentlichen Kaufkriterien. Trendsetter seien eher im Ausland zu finden. "Die französischen und japanischen Hersteller sind früherwach geworden und haben die wachsende Klientel mit viel Fantasie bedient. Bunte und raffinierte Stoff-Farbkombinationen im Innenraumzeugen davon, wie sehr sich diese Unternehmen der wachsenden weiblichen Konsumentenzahl angenommen haben'; Wie bereits ausgefiihrt: Eine neue Zielgruppe ist herangewachsen, und wer sie am besten bedient, hat einen beachtlichen Wettbewerbsvorteil.
1 Kraftfa hrzeug
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Stoffwunder Graphen Graphen, etn e besoudere Form des Graphits. macht sich a uf de n Weg, einen weiteren wesentllchen Portsc h rltt in der elektro nlschen '\1iniaturisieru ng elnz ulelten . Es vers pr icht , die Halbleiter-, Sensoren- un d Disp lay-Tech nologien zu revolu tionl eren. Mit Graphen werden zum Belspie l ctwa zehn Mal kleinere als die klein sten herkömm lichen Transisto r-Pro totype n mögäch. und sie schalten mit nu r ein cm ein zigcn Elektro n, Sie könnten in nich t allzu fern er Zuku nft Silizium -Tra nsis toren crsetzen. die heu te millionenfa ch in Mikroc hip s gepackt sind und das Herz pra ktisch aller Geräte de r Unt erhaltu ngselektrontk da rstellen. Und die elektrisch e Len rahigkeit ist fünfzig Mal höher als die von Kupfer. Mit dies('n Strukturen stehcn sic in der Wd t der Mikroelektronik neben der Miniaturisicrung auc h für schn cller und en ergiesparender. Graphe n ist nur cin Koh lcnstoffutom dlck und dah er ei ne Mllllon Mal dün ner als Papier. Wie be i Graphit liegt ei ne scc hss tclltgo Htugstmktur vcr. nur hier zweldlmcnsional.]e nach Anwcndungsfall und Bcdar f kön neu ein e od cr mehrere Schichte n aufetnandc r erzeugt werde n. Es kann botspiels wetse a uf Glassch eiben und Monttorc a ufgetrage n werden. Die Sch ichte n sind elektrisc h leitcn d und vcrändc rn . ähnlich wie Flüssigkristalle in Flac hdisplays. du rch Anlogon einer Spannu ng ihrc Lichtd urch liissigkcil. Dam it lassen slch un ter enderem Fcnstersc he tbon und auc h Scheibe n von KrafHah rzeugen fert igen, die die Sonncnetns trahlung inte lligent regulieren. Wciterhin versprtcht die Grup he n-Teeh ulk neu ur-
El ne einzelne Schicht des Gr aphen
ATZ 6/2009
4
1 Kraftfahrzeug
ttildung 1'01/ Graphe/l aus Graphit ttgc Fluchdl spla ys nn d cxtrcm cmpfindlichc chemi sche Sensore n. Aueh Durchbrüchc in der Grundlagcnfor schung zur Qua ntcnph ysik werden crwa rtet. Im Jah r 2004 gelang cs Andre Getm. nicdcrländt scher Physikcr dc utscher Abs lammung. di e weitwe it ers te n . zweidim ension alc n Graphcnkris tatle herzustellen . Wie berelts crwähnt, bestehen sic 9 de n mil 75n.(X)() Euro dotierten KörbcrPrci s :!.IX)l). Mit d lesem Prots - cin em der bedeutends te n se iner Arl - werde n eurupüisc he wlssenschaftler mit besenders mnovativcn Forschungsvor ha bc n geehrt.
Edelmetallbedarf und Recycling
AlZ
4/2009
Drel-woge-Katalysatorcn für Fahrze uge bon öügcn zur Schadsto ffrcd uzier un g einen beachtllch en Teil des Vorkommens an Edelm utalle n au f dle ser Erdc. Es han delt sich vor allem urn Platin, Pallad ium und Hhodium. Für etnen Katalysator werd en im Mittel zirka d rei Gramm bcnöttgt. ]c na ch aktucllem Prefsn iveau. Motorbanart. Hubvolu mcn. Abgassystcrn. z us anunenserz ung der Edetru ctalie un d Baujahr beträgt der Edclrnetallwe rt ctncs Kat a lysa tors ctwa hundort Euro. Man schätz t, dass in den Abgassysteme n des heutigen Fahrzc ughestands2300Tonnen vc rhanden slnd . Bishe r wurden erst 500 Tonnen zurü ckgewon ne n.
, Kraftfahrzeug
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Bei dieser Sachlage wundert es nicht, dass die Zurückgewinnung des Edelmetalls aus den Katalysatoren einen immer höheren Stellenwert einnimmt. Von den Automobilfirmen indes hat sich bisher nur Volkswagen an diese zugegebenermaûen schwierige, aber lukrative Aufgabe gewagt. Über die Vertragswerkstätten sammelt VW jährlich 150.000 bis 200.000 alte Katalysatoren ein . Sie werden entmantelt, der Gehalt an Edelmetall wird bestimmt. In Zusammenarbeit mit der Firma Umicore werden die Monolithen in einem Hochtemperatur-Elektroofen eingeschmolzen, und das Edelmetall wird auf diese Weise zurückgewonnen. Es bleibt im Besitz von Volkswagen und flieût entweder direkt in die Verarbeitung zurück oder es wird beim Refiner zwischengelagert, urn damit Engpässe oder Preisspitzen auszugleichen. Wegen des hoch profitablen Markts haben sich mittlerweile auch mafiöse Strukturen gebild et, urn an das Edelmetall heranzukommen. Durch chemische Laugung werden Altkatalysatoren das Edelmetall entzogen und der mehr oder weniger edelmetallfreie Katalysator wird von Betrügern zu normalen Preisen auf dem Recyclingmarkt verkauft. Sollte sich eines Tages die Brennstoffzelle wider Erwarten doch noch durchsetzen, wird sich diese Situation noch verschärfen, da sie aus heutiger Sicht ein Mehrfaches an Platinbedarfhat, der aus den bisher bekannten Vorkommen nicht gedeckt werden kann.
Ku nststoffscheiben Meine neue Gleitsichtbrille mit .Kunststoffgläsern" ist ein Wunderwerk an optischer Präzision. Darüber hinaus ist sie kratzfest und hat den berühmten Lotuseffekt, wodurch sie extrem pflegeleicht ist. Und zu allem ist sie federleicht. Kann es einen geeigneteren Werkstoff für die Anwendung im Automobilbau geben? Etwa 3,4 m? eines Pkws sind transparent. Bei einer vollständigen Substitution von Glas durch den Kunststoff Polycarbonal (PC) könnten pro Fahrzeug mehr als 20 kg Masse eingespart werden. Das ergibt eine deutliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und somit des CO2-AusstoBes bezogen auf die Gesamtflotte. Da je nach Anwendungsfall im Kraftfahrzeug unterschiedliche Schwierigkeitsgrade beherrscht werden müssen, wird die Pen etrierung sicherlich über die nächsten zehn jahre hinausgehen,
ATZ
2/2009
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jcd och unau fhaltsam voranschrelte n. Den höuhstun Schwlcrlgkensgrad bild c t die Front sche tbc au s I'olyca rbonat . Grü nde slnd die reduz icr ic Sleiligkcil gcgcnüb cr Glas und rcgulaloriseh c VOTsc hrille n. Die rcd uztert c Sic ifigkcil vo n PC ist be souders problemati sch. Eingc kJc btc Gla sschelben in de r Karosse rie Irage n heut e c nlschcidc nd zur gcs anire n Karossc rics tci figkc it bei. Auc h bei den boweglfchen Seitu nschelhe n be stelunoch Entwie klun gshcda rf. Ma ûn ahmen zur sa ub c rc n Schcibc nführung und gcgcn DUff.:hhicbrung slnd hier d ie Enlw il:klungsschwcrpunklc. Doch trotz aller Schw icrigkcitcn: Der Fortschrltt wird slc h au ch hier ntcht au fhaltu n lassen. und di e CO2·J)iskussion und ver schür fte gesctzllche Vorschrtûc n zwingen xurn llandeln. währcnd
, Kraftfahrzeug
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heute erst 3.000 t Polycarbonat imAutomobilbau fürtransparente Anwendungen eingesetzt werden, schätzen Experten in zehn Iahren den Bedarf auf 600.000 t.
leichtgewichtig Immer mehr Fahrzeughersteller versprechen, die Gewichtspirale umzudrehen, urn den Kraftstoffverbrauchzu senken und die Fahrdynamik zu verbessern. Leichtbau ist daher das Zauberwort. Unter den Leichtbauwerkstoffen hat Magnesiumseit Langem eine herausragende Bedeutung. Es ist in gebundener Form im Meerwasser und in Bauxit in nahezu unendlichen Mengen verfügbar. Schon im jahr 1927 wurden in einem Adler-Standard 86,8 kg davon eingesetzt. Magnesium ist das leichteste aller groûtechnisch verwendbaren Metalle und hat 30 % weniger Masse als Aluminium. Die Dichte beträgt nur 1,74 glcm3. Es eignet sich vor allem für Druckguss. In der Vergangenheit wurden zum Beispiel Millionen von Kurbelgehäusen, Ölpumpen und Getriebegehäusen des VW-Käfers aus Magnesium hergestellt. Weitere Bauteile sind Räder, Ventildeckel, Sitzrahmen und Türrahmen. Auch Instrumententräger werden aus Magnesium gefertigt und ersetzen bis zu 25 Blechteile. Es eignet sich auûerdemhervorragend für dünnwandige Teile unter 2 mm Wandstärke. Neu ist , dass die Firma Druckguss- und Oberflächentechnik GmbH nach eigenen Angaben eine prozesssichere Technik für die Veredelungvon Magnesiummit hochwertigen galvanischen Oberflächen entwiekelt hat. So wird es möglich, Chromschichten oder andere Metalloberflächen wie Ruthenium oder Palladium aufzutragen. Auf diese Weise wird Magnesium zum Gewicht sparenden Designerwerkstoff. Durch diese Entwicklung steht den Automobildesignern eine Alternative zu metallisierten Kunststoffen zur Verfiigung. BeibeschichtetemMagnesium ist durch die MetallMetall-Verbindung die Temperaturbeständigkeit und die Haftung des Überzugs deutlich besser als bei galvanisch beschichteten Kunststoffen. Hinzu kommt, dass die Bauteilfestigkeit erhöht wird - und das bei sinkenden Kosten. Bei gleicher Stabilität wie bei technischen Kunststoffen können Magnesiumteile deutlich leichter sein, da sie dünnwandiger ausgeführt werden können. Das heiût: Magnesium wird zum Gewicht sparenden Designelement.
MTZ
1212007
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, Kraftfahrzeug
BiIIiguhren - Billigautos
ATZ
9/2007
Nach seinemWelterfalg mit Billiguhren glaubte Nicolas Hayek, die Welt auch mit Billigautos beglücken zu können. Damit scheiterte er kläglich. In der Fachwelt setzte sich die Meinung dureh, dass die Quadratur des Kreises nicht mäglich ist. Und sie ist doch mäglich, wie sich neuerdings herausgestellt hat. Es kam der .Logan" van Renault und ruit ihmein völlig neues Konzept. Diesen Ansatz haben viele noch nicht verstanden, meint Christoph Stürmer, Analyst bei Global Insight in Frankfurt am Main. Nicht über mäglichsthohe Stückzahlen lassen sich besanders preiswerte Fahrzeuge bauen. Der .Logan" ist bereits ab 50.000 Einheiten rentabel. .Revolutlonär ist nicht das Auto, sondern das industrielle Konzept'; Renault fertigt das Fahrzeug mit einem hohen Anteil manueller und preiswerter Arbeit, sa dass die Investitionen in die Produktionseinrichtungen gering sind. Darüber hinaus setzt man auf ein Zuliefernetzwerk, das bereit ist, sichlokal anzusiedeln. Dadurch sinken die Logistikkosten drastisch. Auch das Fertigungskonzept hat herausragende Merkmale: moderne, aber simple Konstruktion des Fahrzeugs; die Ausstattung beim Einstiegsmodell beschränkt sich auf das Nötigste. Mit diesem Konzept lassen sich Fahrzeuge ab 5.000 Euro produzieren, wie Renault angekündigt hat. Der indische Tata-Konzern hat sich ein noch weit anspruchsvolleres Ziel gesetzt. Dort soll ein 2.000-Euro-Auto entstehen. Das Fahrzeug soll, glaubt man den Ankündigungen, im jahr 2008 in Serie gehen. Es wird van einer Jahresproduktion van über einer Million ausgegangen. Das Fahrzeug eoll alle Sicherheits- und Emissionsvorschriften erfüllen und für den Export geeignet sein. Es soll ein kompaktes viertüriges Fahrzeug werden und in einer Diesel- und einer Ottomotorvariante zum Einsatz kommen. Low-Cost-Fahrzeuge penetrieren bereits seit jahren den Markt. Während im jahr 2000 nur 2,6 Millionen Exemplare gebaut wurden, lag die Slückzahl im jahr 2006 bereits bei 4,1 Millionen. Die Prognose für 2011lautet 6,3 Millionen. Wer zu spät kommt ...
, Kraftfahrzeug
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Geschwindigkeits-Regelanlagen Geschwindigkeits-Regelanlagen ader schlichte Tempomaten sind für mich bei den heutigen Verkehrsbedingungen und den vielen Geschwindigkeitsbegrenzungen ein unbedingtes Muss. Ausschlieûlich mit deren Hilfe ist es mir bis jetzt gelungen, in Flensburg nur ein Minimalkonto zu besitzen. Adaptive Cruise Contral (ACC) ist eine Weiterentwicklung, die den Komfort beachtlich steigert, da die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs selbstregelnd den eigenen Pkw je nach Situation beschleunigt oderverzögert. Noch ist allerdings nur eine Verknüpfung mit dem vorausfahrenden Fahrzeug möglich. Das führt zu vielfältigen Störun gen zum Beispiel bei einem einscherenden Fahrzeug. Beim Wiederbeschleunigen setzt sich das Fahrzeug nur zögernd in Bewegung. Verlässt man die Autobahn, muss man höllisch aufpassen, dass das nicht zu schnell geschieht. Da lässt aufhorchen, dass die Technische Universität Dresden an einem intelligenten Abstandsregelsystem arbeitet, das nicht nur mit dem vorausfahrenden Fahrzeug, sondern weiteren Verkehrsteilnehmern im Umfeld kommuniziert und stauvermeidend beschleunigen und verzögern kann. Dadurch soll zähflieûender Verkehr erheblich verringert werden und sich Staus besser vermeiden lassen. Es wird an einem System entwickelt, das früh und sanft bremst und schnell wieder Gas gibt, damit sich ein Stau rasch auflöst. Das funktioniert durch die Verknüpfung nicht nur mit dem Vordermann, sondern mit weiteren Fahrzeugen, die heute nur vorausschauend visuell in das Fahrgeschehen mit einbezagen werden können. Noch weitgehender sind die gemeinsamen Entwicklungen der Automobilindustrie, die an einem System arbeitet, bei dem Fahrzeuge selbstständig spontane Kommunikations-Netzwerke bilden, urn die Fahrer in Echtzeit var Gefahren zu warnen. Unfälle, ein Stauende ader Straûenglätte können sa auf den Meter genau lokalisiert und an die in der Nähe befindlichen Fahrzeuge weitergegeben werden. Und das Erstaunliche: Die Umsetzung dieser Visionen soll bereits in wenigenJahren erfalgen und nurwenige hundert Eura kosten.
ATZ
2/2007
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, Kraftfahrzeug
Lichtspiele Seit langem schon wird üb er d ie Sinnhaft igkeit va n Tagfahrlicht gest ritten. In Ländern wie Skandinavien un d in Küst enregionen mit langen Därnmerungen ader häufigem Nebel scheint der Einsatz sin nvoll. Für sogenannte Normalländer wie Deutschland hingegen gibt es sich widersprech end e und nicht wissensch aftlich abgesicherte Ergebnisse. Dah er ist es lohnenswert, sich auc h mit de n offensich tlichen Nachteilen des Tagfahrlich ts auseinande r zu setzen. Unter Experten unbestritten ist ein Kraftstoffmehrverbrauch van etwa 0,2 Lit er auf 100 Kilometer Fahrstrecke . Würden alle Pkw in Deuts chl and mit Tagfahrli cht ausgestattet, entstünde dadurch ein Mehrverbrauch, wie er für eine Million Pkw benötig t wird. Die finanzielle Belas tu ng pro Fahrzeugbesitze r und [ahr wü rd e etwa 30 Euro b et ragen. Die Kohl endioxiderrussion würde bei unver änderter Fahrzeu gpopulation um zirka drei Millionen Tonn en anste igen. AuEerdem ergäbe sich eine weit er erhö hte Feinsta ubbelastung. Aus diesem Grund sollten bei einer gesetzlich vorgeschriebenen Einführung des Tag falulichts spezielIe Tag falu leuchte n eingesetz t werd en, wie sie zum Beispi el va n Audi und Cit roën für einige
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Modelle in Serie angeboten werden. In diesem Fall sinkt der Kraftstoffmehrverbrauch urn 75 %. Ein Bliek in die Zukunft: Die heute verwendeten Halogenlampen und die Xenon-Scheinwerfer sollen in Zukunft immer mehr durch die weiterentwickelte LED-Technik ersetzt werden. Die Licht emittierenden Dioden sind bis heute noch auf die Bremsleuchten beschränkt. Von 2004 bis 2008 soll deren Lichtleistung verdreifacht werden. Wegen ihrer geringen Abmessungen und ihrer Robustheit eröffnen LED den Designern völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten und der Technik eine neue, ungeahnte Vielseitigkeit. Zudem übertrifft die Lebensdauer von LED die von Halogenlampen urn mehr als den Faktor 10,wodurch die Haltbarkeit eines Autolebens erreicht werden kann. Der Energieverbrauch schlteûlich wird noch einmal halbiert, was zu einem Kraftstoff-Mehrverbrauch für Tagfahrlicht von weniger als 0,03 Litern auf 100 Kilometer führen wird. Das ist wahrlich ein gewaltiger Entwicklungsfortschritt.
Politikum Feinstaub Seit Beginn der systematischen Messungen in den 1960er-Jahren war die Luft in Deutschland noch nie so sauber wie heute. In Baden-Württemberg hat laut der Zeitschrift "Auto, Motor und Sport" die Staubemission urn 23 % abgenommen. Nicht zuletzt aus diesem Grund steigt die Lebenserwartungunaufhaltsam weiter. Trotzdem wird von Politik und Medien immer wieder behauptet, dass es in Deutschland jährlich 65.000 .Pelnstaubtote" gäbe. Wer hat sie gezählt? Tatsache ist, dass die Weltgesundheitsorganisation (WHO) festgestellt hat, dass über Gebühr demStaub ausgesetzte Personen mit einer bis zu zehn Monate verkürzten Lebenserwartungzu rechnen haben. Davon sind allerdings nur 0,08 % der deutschen Bevölkerung betroffen. Feinstaub: Wo kommt er her? Wer produziert ihn? Mit 25 bis 30 % ist der Fahrzeugsektor beteiligt. Weit ere Emittenten sind: Industrie mit 43 %, Hausbrand mit 14 % und die Landwirtschaft. Nicht zu vergessen sind auch natürliche Verursacher wie zum Beispiel der Staub in der Luft. Der Anteil aus dem Fahrzeugsektor setzt sich im Wesentlichen zusammen aus Teilchen vom Brems- und Kupplungsabrieb sowie Reifen- und Pahrbahnverschlelû, Partikeln aus Katalysatoren in Form von Edelmetallen und Matten-
AEP
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fasern sowie Buûpartikeln - vor allem von Dieselmotoren - und aufgewirbeltem Staub. Der Dieselrug ist nach Angaben des VDA und des ADAC nur mit 4 bis 5 % beteiligt. Daraus folgt, dass Dieselpartikelfilter in Neufahrzeugen das Problem nur in geringem Umfang zu lösen vermögen. Sie lassen sich jedoch aus politischen Gründen nicht mehr verhindern und sind, wie gezeigt, ja auch nicht wirkungslos. Darüber hinaus wäre der gröûte Erfolg durch die Nachrüstung älterer Lkw zu erreichen. Dazu zählen vor allem auch viele ausländische .Dreckschleudern", Zur Nachrüstung ausländischer Lkw habe ich jedoch erstaunlicherweise noch nichts gehört. Partikelfilterwerden beiNeufahrzeugen bald für jeden Dlesel-Pkw zu haben sein. Als schlitzohrig empfinde ich jedoch Firmen, die von sich behaupten, ab Herbst alle Fahrzeuge senenmäûig mit einem Filter auszurüsten - aber für den Fall des Verzichts des Käufers auf einen Filter ihm einen Preisnachlass gewähren. Bleibt noch die Frage, was die übrigen und bedeutenderen Emittenten zur Feinstaubverringerung bereits tun oder tun müssen. Als Beispiel seien die Industrie und der Hausbrand herangezogen. Hier würden Filter einen wesentlich gröûeren Beitrag leisten als beim Kraftfahrzeug - und nur auf diese Weise kann das Problem nachhaltig gelöst werden.
Streusalz Ein langer, relativ strenger und schneereicher Winter hat seine Krallen eingezogen, und es lohnt sich, Bilanz über die Strafsenverhältnisse in dieser Wintersaison zu ziehen. Trotzdem die Strafsenmeistereien sehr viel Streugut einsetzen mussten, ist es nur vereinzelt zu Engpässen gekommen. Das liegt vor alleman neuartigen Verfahren bei der Salzanwendung, die eine Renaissance bedeuten. Splitt und Blähton sind mehr oder weniger "out" - sie sind nur auf NebenstraSen, Puûgänger- und Fahrradwegen geeignet und ökologisch sinnvoll. Auf Hauptstraûen müsste die achtfache Menge eingesetzt werden, urn denselben Effekt wie mit Salz zu erreichen. Diese groûe Menge müsste natürlich auch wieder entsorgt werden, was in die Ökobilanz negativ einginge. Der Durchbruch, wieder mit Salz zu arbeiten, wurde durch neue Verfahren bei seiner Anwendung erreicht, welche die erforderlichen Salzmengen drastisch reduzieren. Vor der Salzanwendung
MTZ
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, Kraftfahrzeug
ist es zunächst unerlässlich, den Schnee gründlich van der Straûe zu entfernen. Danach wird Feuchtsalz auf den Hauptstrecken sparsam aufgetragen. Pro Quadratmeter werden heute nur noch zehn Gramm statt wie früher vierzig Gramm Salz ausgestreut. Die neue Technik setzt Feuchtsalz ein: Die Salzkörner werden dabei direkt auf dem Streuteller mit Salzwasser benässt. Auf diese Weise wird der Gefrierpunkt van Wasser auf minus 15 Grad gesenkt. Grundwasseruntersuchungen in Bayern ergaben, dass es keine nennenswerten Auswirkungen durch Streusalz gibt. In fünfzehn jahren ist der Salzgehalt des Grundwassers nur urn durchschnittlich zwei Milligramm je Liter gestiegen. Das Grundwasser aber enthält bereits eine Grundlast von 20 bis 30 Milligramm, und der Grenzwert der Trinkw-asserverordnung beträgt 250 Milligramm Das scheint akzeptabel.
Flachleitertechnik
ATZ
3/2004
Die Suche nach der Reduzierung des Gewichts und der Verringerung des Platzbedarfs von Fahrzeugkomponenten ist eine permanente und vorrangige Aufgabe der Fahrzeugentwickler. Das Stichwort von der .negattven Gewichtsspirale" ist nicht umsonst ein geflügelter Begriff geworden (siehe dazu auch das Editorial in der ATZ 5/2002). Durch den Wunsch nach noch mehr Komfort und Sicherheit und den immer häufiger stattfindenden Wandel von mechanisch zu elektronisch angesteuerten Systemen werden die Kabelbäume immer länger und schwerer. Sie bestehen aus über 1000 Einzelleitungen bei einer Gesamtlänge von bis zu 3000 Metem' Das Gewicht liegt mittlerweile bei 30 Kilogramm, und der Einbau dauert fast eine Stunde. Die Wertschöpfung der im Fahrzeug befindlichen elektrischen und elektronischen Systeme beträgt je nach Ausstattung bereits heute zirka 25 %. Da ist es nicht verwunderlich, dass die bisher verwendeten Kabelbäume mehrund mehr durch Flachleiter ersetzt werden. Flachleiter bestehen aus in geringem Abstand nebeneinander liegenden flachgewalzten Kupferleitern, die zum Beispiel mit Kunststoff unter hohem Druck extrodiert werden. Das spart Gewicht und Raum Die Gewichtsreduzierung beträgt etwa 25 %, und die Bänder brauchen drei Mal weniger Platz, da sie nur wenige Millimeter dick sind. Das liegt unter anderem daran, dass die Wärmeabfuhr
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erheblich besser ist als bei konventionellen dieken Kabelbäumen. Dadurch können die Kupferleitungen dünner ausgeführt werden. Bevorzugte Anwendungsgebiete sind vor allem der Karosseriebereich. Dazu zählen das Dach, die Türen und die Motor- und Kofferraumhauben sowie das Cockpit. Ist das nicht eine pfiffige Idee?
Was kostet ein Pkw? Der Fahrzeugkaufist immer noch eine emotionale Angelegenheit. Die harten Faktoren Fahrzeugpreis und Kraftstoffkosten sind zwar die kaufuestimmenden Gröûen: eine gesamtwirtschaftliche Betrachtung wird jedoch selten durchgeführt. So unterbleibt meistens die Berücksichtigung des Wiederverkaufswerts, der entscheidend in die Gesamtbilanz eingeht. Nach demAutokauf sind die ersten Kilometer die teuersten. Schon in dem Moment, in dem das Fahrzeug erstmals zugelassen wird, hat es auf einen Schlag zwischen 10 und 20 % seines Werts verloren. Und amEnde des ersten Lebensjahres beträgt der Wertverlust imMittel aller Fahrzeugklassen rund 25 %.Wie hoch der Wertverlust in den Folgejahren ist, hängt von mehreren Faktoren ab. Kompaktwagen sind wertstabiler als Autos der Luxusklasse. Auch der Fahrzeugtyp und die Motorisierung haben einen Einfluss auf den Wiederverkaufswert. Beim Antrieb sollte nicht der Basismotor und auch nicht der gröûte Kraftstoff schluckende gekauft werden. Limousinen halten sich weniger gut als Kombis. Und in Zeiten steigender Kraftstoffpreise sind Fahrzeuge mit Dieselmotoren gefragter als solche mit Ottomotoren. Auch bei der Wahl der Extras ist Augenmaf gebot en. Sicherheitsfeatures sind gefragt, Schnickschnack jedoch ist nicht wertmindernd. Einer der bedeutendsten Faktoren für den Wiederverkaufswert ist jedoch das Image einer Marke. So hatte laut einer Liste von Eurotax Schwacke ein Premiumfahrzeug der Kompaktklasse nach drei jahren den mit Abstand geringsten Wertverlust von nur 31,5 %. Der höchste Wertverlust von acht Fahrzeugen in dieser Klasse belrug 50,8 %, Fazit: In diesem FalIe wäre der teuerste Kauf der billigste gewesen.
ATZ
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, Kraftfahrzeug
Gewichtig
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12/2003
Zu hohes Gewicht auf der Vorderachse van Kraftfahrzeugen ist beim Pkw besanders nachteilig. Das ist var allen Dingen dann schwer zu verhindern, wenn Motor und Getriebe vorn angeordnet sind. Aus Gründen guter Fahreigenschaften auch in Bezug auf Fahrdynamik und aktive Sicherheit wird angestrebt, eine gleichmäfsige Gewichtsverteilungzwischen Vorder- und Hinterachse zu erreichen. Bei Heckantrieb ist zudem bei zu niedrigem Gewicht auf der Hinterachse die Schlupfneigung zu grofs. Aber auch bei Frontantrieb ergeben sich Probleme, var allem dann, wenn der Massenschwerpunkt des Aggregats var der Vorderachse angeordnet ist. In diesem Fall wird die Hinterachse sogar noch zusätzlich entlastet. Gegenmaûnahmen sind oft schmerzlich. Zum Beispiel ordnen einige Hersteller die Batterie im Kofferraum an, was die Kosten erhöht und das Gepäckvolumen verk1einert. Eine Kuriosität am Rande: Es gibt Hersteller, die die auf Aluminium umgesteIlte Heckklappe wieder aus Stahlblech fertigen. Daher wird verständlich, dass auf der Vorderachse urn jedes Gramm Gewichtserleichterung gerungen wird. Einen besonderen Ansatzpunkt bietet das Kurbelgehäuse. Bis 2005 werden über 50 % von Grauguss auf Aluminium umgestellt sein, was zu einer Gewichtsersparnis von 40 bis 55 % führt. Auch bei Dieselmotoren ist dieser Trend zu beobachten. Und die Entwick1ung geht weiter. Graugussbuchsen werden vor allem in Vierzylindermotoren verwendet. Sie sind schwerund verlängern denMotorblockund damit den gesamten Motor zusätzlich, da die Stege zwischen den Zylindem zwangsläufig gröûer werden. Auch das bedeutet Gewichtserhöhung und einen höheren Platzbedarf. Daher werden in Zukunft Graugussbuchsen mehr und mehr verschwinden und durch Plasmaspritzschichten oderandere Maûnahmen ersetzt.Weitergehende Ansätze zeigen Audi und BMW: Zwecks zusätzlicher Gewichtsreduzierungwerden Verbundwerkstoffe aus Aluminium und Magnesium entwickelt. Aluminium wird als hochbelastetes Teil als Inlay verwendet. Das Inlay wird dann mit Magnesium umgossen. Laut Audi werden bei diesem Vierzylinder-Hybrid-Kurbelgehäuse weitere 25 % Gewichtsersparnis erzielt. BMW gibt für ein ReihenSechszylinder-Kurbelgehäuse eine Gewichtsreduktion von zirka 10 kg an. Schlieûlich werden Kurbelgehäuse auch ausschlieûlich aus Magnesium entwiekelt. Hier liegt wohl das gröûte Einsparpotenzial. Veröffentlichungen dazu gibt es von der AVL in Graz.
1 Kraft fahrzeug
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Mg/Al Ver/Jundkurbl'lf(t'!läusc
IAA2003 Wcn n slch in dlc sem jahr d ie Tore zur IAA in Frankfurt öffncn , werden all e Augen auf d en Etnfluss der do ut sc hen Autornohllind ust rie auf d ie Konjunk tu r geric ht et se in. Schon im Vorfeld ma cht sich vorstch ugor Optimismus hreit. So er wartct das Prog nose-Instuut H&D-Forecast elnen Umsc hwu ng in dcn nächsten Me nat en. \Vichtige xcucrscbctnungcn werden nach Meln ung von Expe rten nach vier juhrcn Heze ssio n in Folge ctn e Käuferwclle a uslösen. Aflgcmcm wird au ch erwarte t, dass ein schnellerer Aus wcch selprozess stau ûndc n wird. da de r Fahrzcugb csta nd mittlerweile übcraltc rt ist, \ Vîcht ig ist laut Progn ose-Instuut. . dass das znrtc Pflänzchcn Aufschw ung im deu tschen Auto ma rkt nich t wied er du rch d ie oû unberechenbar e \ Virtsch all spolitik de r Bundesrcp ubll k zerstört wird u nd Steuer dis kuss ionen , etwa über Vermiigensste uern , nich t crncut aufflam men " Ertnn ert se t auc h noc h all die ühcr l1üssigc un d a nha ltc ndc Diskussio n um d ie Dtenstwagc nsteuc r. Jüngst cntflammt c zude m die Ausci na ndersetzung übcr de n Zcitpunkt der Einführ ung von I'arti kelfillern für I'kw-Diesel motoren. Die un tersch ied lichen Sta ndpunkte, m it welche n Mlttcln die l'a rtlkel-
ATZ
9/2003
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, Kraftfahrzeug
emissionen noch weiter gesenkt werden können, lassen häufig eine nüchterne Betrachtungsweise vermissen. Sie berücksichtigen auch kaum die innermotorischen Fortschritte, die ruit der Erreichung der Grenzwerte für EU4 verbunden sind. Die emotionale Auseinandersetzung hat allerdings jetzt dazu geführt, dass einige Hersteller in Kürze serienreife Partikelfilter anbieten werden. In die augenblickliche Landschaft passt auch nicht, dass einige Politiker unter dem Deckmantel der Ökologie eine saftige Erhöhung der Dieselkraftstoffsteuer auf das Niveau der Ottokraftstoffsteuer fordern. Haben sie vergessen, dass ZUID Ausgleich die Dieselkraftfahrzeugsteuer höher angesetzt wurde? Und wie wird der geringe Ausstof von CO2 des Dieselmotors bewertet? Kaum zu glauben: Der Bundeskanzler will die Steuern senken, und in seiner Koalition wird erneut über höhere Steuern spekuliert.
12V142V-Bordnetz. Fiktion oder Realität?
MTZ
1112002
Urn die Einführung des 12V/42V-Bordnetzes ist es scheinbar etwas stiller geworden. Bntwicklungsaufwendungen und Kostendruck stehen kurzfristig der Einführung entgegen. Auf der anderen Seite erfordert der stetig steigende Bedarf an elektrischer Energie im Zusammenhang mit geforderten weit eren drastischen Kraftstoff-Verbrauchseinsparungen ein Bordnetz mit höherer Spannung. Verbrauchsabsenkung reduziert auch die Schadstoffemission signifikant. Wo liegt das Einsparpotenzial? Mit höherer Bordnetzspannung können beim Antriebsstrang unter anderem folgende Techniken eingeführt werden: Starter-Generator-Systeme; Turbolader mit e-Booster; elektromagnetischer Ventiltrieb; elektrischer Klimakompressor, -Riementrieb, -Wasserpumpe, -Kraftstoffpumpe, -Kühlerlüfter und Katalysatorheizung. Auf der Fahrzeugseite sind 12V/42 V-Bordnetze sinnvoll zum Beispiel für die elektrohydraulische Servolenkung und für die elektromotorische Bremse. In dieser MTZ finden Sie zum Thema Starter-Generator-Systeme einen wichtigen aufschlussreichen Aufsatz: "Das ISAD-System in der Ökobilanz" Mithilfe der Methode der ganzheitlichen Bilanzierungkommen die Autoren zu dem Ergebnis, dass das ISAD-System mit zusätzlicher Start/Stopp-Funktion über eine Fahrstrecke von 200.000 km eine Einsparung von 820 Liter Superkraftstoff erreicht.
, Kraftfa h rze ug
Anforderung
Umsetzu ng
Nied rige Spannungsabfälle zum ve rb racehe r
Inn ere Widerstän de mini mieren Höheres Span nu ngsniveau (42 Voder
gröêe r)
Möglichst konst ant e Versorgungsspan nu ng
Geregelt er Generato r Speich er (Batterie) mit Stützfun kticn
Robuste Energieleitungen
Geschü t ze Leitungsverlegung mit Kabelfüh run gen, Wellrohr, Schutzschlauch Sond erJ eitungen mit hochflexibler Utze, speziellen lsoli erungen
Absicherung gegen Bord-
Kur zschl uss nach Masse:Sicherungselem en te Wei tere Fehlerar ten bei Meh rspannungsbo rdn etzen. Weiche Kurzschlüsse zu anderen Spannungsebenen elektronisch abgesichert
netzfehler
Komponentenschutz gegen Übe rtast (bloc kier te Moto ren)
Konfli kt leitu ngs-lVerbrauchersch u tz, Rückset zbare Sicherungen bzw. Halb-
Ansprechen de r Absicheru ng betnfft möglichs t w enig e Verb rauche r
Hoh er Absicheru ngsgrad: Leitungszwe ige fein str ukt ur ier t, hierarchlsche Absicher u ng
Selbstheilen de Absiche rung
Ruckset zen de Sicherungen, Halbleiter
Diag nose ven Fehlern in allen Bordn et zelem ent en (Leitu nge n, Sicherungen, Kont akte.Vert eiler)
Strom /S pann u ngsm essu ngen mi t Anbi ndung an Kom m u n ikat ionsnet zw erke
Hoh e Verfü gbarkeit , gg f. h oh e Siche rheit
Ausfallsicherh eit durch redun dante Stru ktu ren
Eingr iffsmögli ch keiten fü r Lastmanagement
für Lastkre ise durch elekt roni sch e Schalt-
leite tsehalt e r
Abschal tung und Leistun gssteu eru ng elem ente
Eing riffsmöglich keiten fü r Ru hestrom begren zung
Zwa ng sabscha lt u ng vo n Zweigen du rch akt ive Lastschalter
Erfassung de r tetstengsflüsse
Anko pp lu ng der Steue rungen mit Lastschaltern an ein Energiemanagement Ggf. St romm essung in Steue rgeräten
ootton auf meh rere Spannungsebenen
42 V, 140 V, ...; Kopplungselemente (OC/ De Wandi er zwischen Ebenen)
Minimale Störabstrahlung/ keine StöreinkoppJung in SteuerIMedienleitungen
Verlegung, Schirmung , Hlterelemente
Anfo rderungen a ll die Energieverteilungsstruktu r und ihre Elemente
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1 Kraft fahrzeug
Sta rt/St opp-Funkt lon und de r bessen! \Virkung sgrad mil 75 % bis 90 % hei de r Si rorn hc rcil slc llung s ind de r lIaup tgrund für dlose Bilanz. Der grö ûe re Aufwand hei der Herstollung J es Syslc ms, vo r allc m d urch die lfoc hlels tungscle ktronl k. amortisier t slch bernlt s nach e twa 2 1.(MKI km o hne Nutzu ng der Sta rt /S topp-Funktion. Das ISAD-Syslcrn wint dcr zclt für Gene ral Motors in den USAvorbercltet.
Leichtbau
AlZ
10/2002
Der Lelch tbuu he i der Fahrzougcntwicklung gchörLe und gehiir t zu de n ga nz wlchügcn Thcmc n der Vergangenh ei l und d er Zukun ft. Trot z jahrzchntcla nger crfolgrc tche r Bemü hungcn durch die Rinfûh run g vo n immer mc hr l.elchtbau we rkstoffc n UIlU-ko nstrukt ionen geling t es nu r srh wer, die (lewlchtssplrale um zu d ruhen. Ila uptgr iinde dafü r slnd d ie immer weiter stelgenden Kom for tansprûc he dcrAutofa hrerund die konti nulcrliche Vcrbcssern ng de r sichc rhcitsrclcvuntcn Fah rzeugkomponenlen. \Vege n de r eno rm en ltcdc utu ng d es Fah rzouggewic hts rëurncn wi r die som Them a in die som Heft wieder ct nc n grofte n llaum ein.
llyhrtd-Frontend. Ford Focus
, Kraftfahrzeug
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Da sind zunächst die Tailored Tubes für den Karosserierahmen. In Konkurrenz zu Aluminiumrahmen arbeitet die Forschung der ThyssenKrupp Stahl AG bei der Entwicklung innovativer Lösungen eng mit der Automobilindustrie zusammen. Tailored Tubes sind maûgeschnetderte, laserstrahlgeschweiête Spezialprofile aus oberflächenveredeltem Flachstahl. Neben Gewichtsvorteilen sind Erhöhung der Struktursteifigkeit, verbessertes Crashverhalten und eine effiziente Ableitungvon vielfáltigen Karosserievarianten das Ergebnis. Ein weiterer Aufsatz beschäftigt sich mit den Polyamiden im Motorraum, da sie das richtige Eigenschaftsprofil für den .heiûen" Einsatzbereich mitbringen. Polyamide sind dynamisch hoch belastbar, wärmeformbeständig, dimensionsstabil und resistent gegen Chemikalien. Gewarnt werden muss allerdings vor neu aufkommenden Gedanken, die die Wirtschaftlichkeit bei der Fahrzeugherstellung vor einer Gewichtseinsparung einstufen, da bei einer Reduktion von 100 kg .nur" 0,3 bis 0,41 Kraftstoff auf 100 km eingespart werden können. Verwiesen sei noch auf den Kongress "Intelligente Leichtbau Systerne" am 13. und 14. November 2002 in Hannover, der sich mit Fasertechniken, Metallen, Hybridtechniken, Smart Structures und Systemzuverlässigkeit befasst und einen Blicküber den Tellerrand erlaubt.
Elektronik spezial Die Elektronik im Kraftfahrzeugwird immervielseitiger. Einer der Gründe ist die immer schneller werdende Rechenleistung, die sich alle 18 Monate verdoppelt. Schon heute macht in vielen Fällen der Wert der Elektronik im Automobil 30 % aus. Dadurch hat sich bereits jetzt die Rolle des Fahrers drastisch gewandelt, und es wird neben der Elektronik weitere tiefgreifende neue Techniken geben, die sich positiv auf das Fahrverhalten und die Sicherheit auswirken werden. Das sind vor allem die Biotronik, Nanotechnologien, die Optronfk und die Robotik Zurückzur Elektronik. Ein wichtiger neuer Schwerpunkt wird das europäische Navigationssystem Galileo werden, das ab 2008 die europäische Konkurrenz zum GPS sein wird - mit deutlich verbesserter Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Beim GPS waren die Signale in der Vergangenheit immer wieder unfreiwillig oder absicht-
ATZ
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, Kraftfahrzeug
lich aus militärischen Gründen nicht verfügbar. Galileo wird erheblich erweiterte Funktionen ermäglichen. Einige davon sind die Basisvernetzung imMobilfunk, die professionelle Flottenverwaltung auf der Straûe und zur See sowie die Diebstahlsicherung und der Mauteinzug. Anûerdemdürften Dienste van äffentlichem Interesse, etwa Strafsen- und Bahnverkehrssteuerung, Flugsicherung ader der Einsatz im polizeilichen und militärischen Bereich, einen grofsen Markt erschlieûen. Nach allen bisherigen Berechnungen 8011 Galileo eine hochprofitable Einrichtung werden. Van 2008 bis 2020 rechnet Pricewaterhouse Coopers mit einem Gewinn van 17 Millionen Euro . Bereits im jahr 2004 sollen die ersten vier van insgesamt 30 Satelliten im orbit kreisen.
Gewichtsspirale 2
ATZ 5/2002
Obwohl der Begriff der negativen Gewichtsspirale vor mehr als zehn jahren geprägt wurde, dreht sie sich immer noch in Richtung Gewichtserhöhung. Die Gründe sind hinreichend bekannt: Die Inhalte der Fahrzeuge steigen dramatisch, und ein Ende ist nicht in Sicht . Auûerdem sind immer neue Sicherheitsstandards zu erfüllen, die zusätzliches Gewicht mit sich bringen. Zudem werden die Fahrzeuge immer steifer, urn sie fahrdynamisch und akustisch zu optimieren, und nicht zuletzt sind Komforteinbauten gefragt. Urn den Gewichtsanstieg zu bremsen, werden seit jahren Anstrengungen unternommen, Leichtbau und Leichtbauwerkstoffe einzusetzen. Dabei setzt die Automobilindustrie auf den Leichtbau-Materialmix. Die Kunststoffindustrie muss wegen Kostenaspekten ihre Wachstumserwartungen zurückschrauben. Hochfeste Kunststoffe sind teuer, und die Lackierkosten sind ein bedeutender Faktor. Zwar lassen sich Spritzgussteile kostengünstig herstellen; für Transport und Verpackung verdoppelt sich jedoch der Preis. Das Wachstum von Kunststoffen bei Neuentwicklungen hat mittlerweile eine Sättigung erreicht oder geht sogar zurück. Für das jahr 2008 wird nach Expertenmeinungnur noch von einemKunststoffanteil von etwa 18 % im Pkw ausgegangen, was stark zurückgenommenes Wachstum bedeutet. Gleichzeitig konnten Aluminium und Magnesium ihren Anteil kräftig ausbauen. Auch
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unternimmt die Stahlindustrie erhebliche Anstrengungen, durch Festigkeitserhähungen und neuartige Karosseriebleche (Tailored Blanks) mit neuen Verarbeitungsmethoden ihre Wettbewerbssituation zu erhalten. Aluminium erobert immer mehr Bauteile: Zylinderkäpfe und Kurbelgehäuse, aber auch Räder, Fahrwerksteile, Türen und Deckei bis hin zu Karosserien ganz aus Aluminium haben bereits einen festen Anwendungsplatz. Gewichtsreduktionen müssen sich heute mehr denn je .fechnen'; verringern 100 kg Fahrzeuggewicht den Kraftstoffverbrauch doch nur noch umO,2 bis 0,31/100 km
Deutschlands Iiebstes Kind Das Auto ist immer noch des Deutschen liebstes Kind, wie eine erneute Umfrage des Wirtschaftsmagazins "manager magazin" im Februar ergab. Danach bescheinigten deutsche Manager den deutschen Autoherstellern ein überragendes Ansehen. 2500 Vorstände, Geschäftsfiihrer und Spitzenkräfte setzten allein fünf Automobilfirmen unter die ersten zehn van 172 berücksichtigten Unternehmen. Allen voran Porsche: Die schwäbische Edelschmiede ist für deutsche Manager das angesehenste Unternehmen. Auf Platz 2 und 3 folgen mit geringem Abstand BMW und Audi. Zu den Top-Ten zählen in weiterer Reihenfolge: Coca-Cola, DaimlerChrysler, Volkswagen, Nokia, Sony, Siemens und die FAZGruppe. Damit hat auch Siemens einen beachtlichen Platz errungen. Ford hingegen konnte nur Platz 126 und Opel gar nur Platz 158 erreichen. Interessant sind die Konstellationen, die das Image der Firmen prägen. Dabei ist festzustellen, dass in den letzten zehn jahren bei einigen Faktoren ein Wertewandel stattgefunden hat. Als wichtigster Imagebildner schält sich immer mehr eine starke Kimdenorientierung heraus. Der zweitwichtigste Faktor ist heute die Produktqualität. Bedauerlich: Seit Anfang der 1990er jahre hat das Gewicht des Imagefaktors .Lmweltonenuerung" deutlich nachgelassen. Folge: Viele Firmen werben kaumnoch mit Ökoargumenten. Liegen hier Versäumnisse in der Erziehung, Schule und beruflicher Bildung var?
ATZ
3/2002
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, Kraftfahrzeug
Wunderwerkstoff Keramik 2
ATZ
10/2001
Die Bedeutung der Keramik für die Anwendung auch in der Fahrzeugtechnik steigt ständig. Hohe Temperaturbeständigkeit und niedriges Gewicht sind die Vorteile dieses Werkstoffes. Nachteilig ist seine Temperaturschockempfindlichkeit. Neue Wege geht das Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart, urn diese Nachteile zu überwinden. Darüber hinaus ist es gelungen, die Temperaturgrenze auf bis zu 1700 oe anzuheben und die Kriechbeständigkeit bis zu 1500 oe aufrecht zu erhalten. Bei der Synthese der Grundmoleküle werden die chemischen Elemente in atomaren Abrnessungen gemischt, aus denen die Werkstaffe aufgebaut werden. Zu den verwendeten Elementen zählen unter anderem Silicium, Stickstoff, Kohlenstoff und Bor. Die molekularen Bausteine lassen sich anschlieûend in Ketten polymerisieren und zu dreidimensionalen Netzwerken verknüpfen. In einem nachfolgenden Schritt werden diese Vorstufen durch thermische Behandlung unter Sauerstoffabschluss in Keramik überführt. Sinteradditive wie in der klassischen Pulvertechnologie sind nicht mehr erforderlich. Durch die molekulare Struktur der Ausgangsstoffe werden eine Vielzahl von unterschiedlichen, bisher nicht möglichen Eigenschaften der Keramik "anerzogen': Neueste Aufgabenstellung des Max-Planck-Institutes ist die .kalte" Synthese. Aus Lösungen molekularer Vorstufen und ohne nachfolgendethermische Behandlungsind unter Laborbedingungen bereits keramische Produkte erzeugt worden. Die mögliche Vielfalt ist neu und erscheint fast grenzenlos. Vorbild für diese Arbeiten ist die Natur, die so unterschiedliche anorganische Materialien wie Seemuscheln, Eierschalen, Korallen und Perlen unter Umweltbedtngungen entstehen lässt - ein Zaubergarten?
Kurvenlicht
ATZ
7-8/2001
Wer hat nicht schon als Kind davon geträumt, .nm die Ecke" sehen zu können. Nun ist das auch heute noch nicht restlos geglückt, aber die Fortschritte sind nicht zu verkennen. Zulieferer HeIla zum Beispiel ist ein Spezialist in Lichttechnik, der intensivam sogenannten Kurvenlicht im Pkw arbeitet und bereits im jahr 2003 damit in Serie gehen möchte.
1 Kratttahneug
1 Schwen kendes arxsnoo Projektionsmodul 2 Statisohes Kurve nlicht mrt Halcqenlampe 3-5 Controller
6 7 8 9
Beweg liche Blende Zugmagnet Schwenkgetriebe Schrittmotof
Kurvenlichtscheinweifer
Als Basis dient die GIasfasertechnikzur Weiterleitung des Lichts undzu seiner VerteiIung auf die einzeInen Lichtquellen. Und sa funktioniert das System: Die Lichterzeugung kann an einem beliebigen Ort im Fahrzeug erfolgen. Mit Lichtwellenleitern, sprich Glaefasem, wird das Licht nahezu verlustfrei zu den gewünschten Lichtaustritten geführt. Als Lichtquelle dient eine Xenon- ader Halogenlampe, deren Licht in der LichteinkoppIungseinheit durch einen elliptischen Reflektor in einem Brennpunkt gesammeIt und in den Lichtwellenleiter eingespeist wird. Am Ende des Lichtwellenleiters, also an den Lichtaustritten, sind Fresnellinsen angeordnet, die automatisch für die gewünschte Lichtverteilung sergenDas Kurvenlicht wird entweder durch Zuschalten van fest montierten zusätzlichen Kurvenscheinwerfern ader mit schwenkbaren Bi-Xenon-Scheinwerfern erzeugt. Im zweiten FalI ist das schwenkbare AbbIendlicht an den durch den LenkeinschIag ermitteIten Kurvenradius gekoppelt. Und was sind die Vorteile der Lichtleitertechnik? Das Gewicht reduziert sich im unfalIreIevanten Frontbereich; das heiût, die Verletzungsschwere im FalIe eines UnfalIs nimmt ab. AuBerdem erhä1t der Designer gröûere Gestaltungsmöglichkeiten im Frontbereich. Mit nur einer Lichtquelle für unterschiedliche LichtverteiIungen kann auûerdem der Energieverbrauch reduziert werden. Da der Mensch zirka 90 % der UmweIt durch Sehen aufnimmt, führt verbessertes Licht nachweislich zu erhöhter Sicherheit im Straïsenverkehr.
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10 Xenon D2S Lampe 11 Schwenklager ROckmeldung
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Kraftfahrzeug
Reifenkontrolle
AlZ
1112000
Die Elektro nik hält weiter m il Sicbc nmci lens ticfeln Einzu g im
Autom obllba u. Ein Ende is! nicht ahzuschcn. lmmcr mchr FunkHonen werden übc rwac t u und mac he n d ie Fah rzeuge slchurer und slch ercr.j üngst es Belspie l sind Kontrcllsysteme zur Obcrwachu ng des Luû d rucks der Heire n. Erhcb ungcn ergabcn. dass d ie Hcifcnschädc n im Struêenver kchr ZLI HO % au f zu nicdrlgen Luftd r uck zur ückz ufü hrcn slnd, was den Fahrc r un d andere Vcrkchrslcilnc hm cr in Lchc nsgcfah r br ingcn kann. Statistisch gesehen gibl es heute zirka alle 70.(HHJ km oder all e scc hs jah re cin en Helfensch aden. Das sind alleln e fur d ie in Dcut schland zugelussc ne n Fehrze uge e twa zchn Milhonen Hetfensc haden pro Jahr! Wie be relt s ausgefü hrt, kön nen dics e Schaden m ithilfe ctnc s l.uftdru eküberwachullgssystems u rn zirka HO% verringer t werd en auf dan n nu r noch zwei :\li llionen Schäden pro Ja hr. Eine fomere Teehuik mit so revolution ärc n Auswirkungcn ist kaum vors teltbar. Blcibt Z Ll wüns chen, dass dteso Teehuik sc hnoll Einz ug hiilt wie beispieJsweise ABS und Airhag. Zwei Sysleme sind cu twiekelt worden : I. Druc kmossung im Had tnu orcn un d Ube nrag ung der Ergebnisse per Funk 2. :\Iessllng der AbroJlum fangsä nderu ng der Rilder mlt hllfe de r ABS-Sens oren. Bei l.uftd r uck änderung etnes Had es w rändcrt sich die IJrehzahl differenz. lu eses Syslem lst zwa r dc utlich bilIlgcr, ta ugt jedoch nur zur Erkenn ung eincs Drur-kabfalls von m indeslens I bar. Einfiihru ngspreise des ersten Syste ms bewegen sich zwisc he n 70(J und l.(JOOIJM pro Fah rvcug, Doch es wird nicht lan ge d auern, und die Prelso werd en pu rzcln. vcrbilder giht es zu Ilauf.
Ein vom ventilund Fe/ge cntknppetter Sensar des lTS. direkt áber eine Gummimal/schelle mil der Reifenillllelll11Uf Jläclte vcrhunden
, Kraftfahrzeug
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Das lIeifendruck-KonlrolL"~vslem Tyre Guard
Motorraumdesign Sch on imme r gibt es schr un tersch tedltch c Vorstellungcn übc r das :\10101'- und Moto rra u mdcsig n. Ursprün g hch wurdc n die vlo torrä urnc a us schlic ëlich nach p rak tis chen Ccsichtsp unk tcn ges la llel. Das ä nde rle s tch VOl' alle m be i Diesolm otoren nu l' lan gsurn . Appe l it.l ich a nzusuh end e Motorràum c ware n eh e r die Aus nah r ne (zu m Belspiel Alfa Bo rneo), Erst.rclattv spa t.wurde bei vielen Automo bilherslelle rn e rka nnl, {Iass {las Motorra um de s jgn eine n wichngen Hust undt ed des Gesa ml sysle ms Fa hrzcu ~ {l arsl elll uud da ss es auch ein sublime r Steue rungs mechan ism us z ur bosse ren Verkäufhchkeit ist, Man che s ch cn da rin gal' eine w underdroge ZUl' Absa tzförderung. Folgt man diese n Ged a nke n, tst schwer zu verstehen. weshalh heule der Tren d zum groêfläclugcn Abdcc kc n bcztchun gsweis c Vcrsteeken vo n Motor un d Motoraggregaten iibe rh an d geno mme n hat. Die verw en de ten werkstoffe stud da bet vo rzugsweise Kuns ts toffe. die un se re Sinne nicht. beflügclu. Die Motorräum e sind a uf diese Weise zwa r leicht sa uher zu halte n, sprcche n jedoch kein e Emotion en an .
ATZ
912000
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, Kraftfahrzeug
Dabei liegen sich je nach Firmenphilosophie beziehungsweise Corporate Identity die unterschiedlichsten Designanforderungen im Motorraum erfüllen. Beispiele sind: • wahrnehmungsorientierte Motorräume • erkennungsorientierte Motorräume • betätigungsorientierte Motorräume. Als technisch interessierter Mensch würde ich im Motorraum gerne erkennen: Anzahl der Zylinder, die Motorbaufarm, die Anzahl der Nockenwellen, die Art der Aufladung, die Anzahl der Zündkerzen und die Art des Einspritzsystems beim üttomotor, die Einspritzung beim Dieselmotor und so weiter. Abgeschottete Motorräume wie beim neuen Audi A2 sind da eher kontraproduktiv, ader nicht? ZUID Beispiel
NeueWerkstoffe
ATZ
6/2000
Neuen Werkstoffen gehört mehr denn je die Zukunft. Für den mobilen Einsatz müssen sie immer leichter werden, müssen für einen vollen Fahrzeuglebenszyklus gut sein, sollen funktionelle Vorteile mit sich bringen, rezyklierfáhig sein und bezahlbar bleiben. Gewichtsreduktion zählt doppelt bei den ungefederten und rotierenden Massen, die beschleunigt und abgebremst werden müssen. ]üngstes Beispiel für eine drastische Gewichtsreduktion sind die Fahrzeug-Bremsscheiben. Wegen des giinstigen Preis-/Leistungsverhältnisses werden sie schon immer aus schwergewichtigem Grauguss hergestellt. Doch soll sich das - als erstes für Sportfahrzeuge - bald ändern. Zunächst setzte man auf die Carbon/Carbon-Bremse für Bremsscheiben und Bremsbeläge, die aus kohlfaserverstärktem Kohlenstoff besteht. Sie erwies sich jedoch als viel zu teuer, sa dass sie nur Eingang im Rennsport und bei Flugzeugbremsen fand. Auûerdem stand den Vorteilen der geringen Dichte (1,8 g/cm'!), der geringen Hitzebeständigkeit bis 1.800 oe und dem besseren Reibwert oberhalb 200°C ein nicht akzeptabler Reibwert bei Umgebungstemperatur gegenüber. Eine Weiterentwicklung sind Karbonfasern, die mit flüssigem Silizium bei Temperaturen van zirka 1.600 °C durchtränkt werden. Bei diesem Prozess entsteht Siliziumkarbid. Dieser neue Werkstoff ist sa gut wie porenfrei und hat eine hohe Hitze- und Ver-
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Poreche Ceramic CompositeBrake (PCCB)
schleiûfesugkett. Auûerdemhat er einen hohen Reibwert und eine geringe Dichte von nur 2,0 bis 2,2 g/cm3. Damit ist die Bremsscheibe fast vier Malleichter als Grauguss, was eine Gewichtseinsparung von etwa 20 kg/Fahrzeug bedeutet! Noch ist dieser Werkstoff deutlich teurer. Da die erzielbare Laufstrecke jedoch ungefähr 300.000 km beträgt, ist er für Sportfahrzeuge sehr attraktiv. Für "normale" Fahrzeuge werden zurzeit preiswertere leichte Bremsscheiben entwickelt.
Sind 3 liter genug? Das 3-Liter-Auto hat, entgegen aller Unkenrufe, einen groûen Innovationsschub ausgelöst. An mehreren Fronten ist Bewegung eingetreten. So wurde die Gewichtsspirale nicht nur gestoppt, sondern sogar umgedreht. Hatte sich der Cw -Wert seit vielen jahren bei zirka 0,30 eingependelt, gibt es nun auch hier sensationelle Weiterentwicklungen. Auch bei der Rollreibung wurden Verbesserungen erzielt, nicht zuletzt dank neuer Erkenntnisse bei der Reifenentwicklung. Auf der Aggregateseite gibt es ebenfalls weitere Fortschritte. In Japan wird demnächst das erste 3-Liter-Auto mit Ottomotor in Serie gehen. Und es werden immer häufiger automatisch geschaltete Getriebe zumEinsatz kommen, die den wirkungsgradoptimalen Bereich des Verbrauchskennfeldes häufiger nutzen.
ATZ
2/2000
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, Kraftfahrzeug
Die VDI/VW-Gemeinschaftstagung"Technologien urn das 3-LiterAuto" in Braunschweigvom 16. bis 18.November 1999 zeigte richtungsweisende Wege auf. Für Mittelklassefahrzeuge werden Gewichte urn 800 kg erforderlich. Zu diesem Zweck müssen die bekannten Leichtbauwerkstoffe Aluminium, Magnesium, Titan, Kunststoffe und Keramik weiter verbessert und wirtschaftlicher hergestellt werden. Neue Fügetechniken für die Groûsene sind in der Entwicklung. Aluminium- und Magnesiumschäume ZUID Beispiel für Struktur- und Fahrwerksteile erschlteûen neue Anwendungsfelder. In Bezug auf den Cw -Wert berichtete Audi auf der erwähnten Tagung über Maûnahmen am A2, die zu einem Cw -Wert van 0,25 gefiihrt haben. Neuerdings veröffentlichte Opel gar eine Konzeptstudie, die einen Cw -Wert von nur 0,22 erreicht haben soll . Auf dem Motorensektor wird konsequent weiter entwickelt. Beim Dieselmotor sind mittelfristig noch Verbrauchsverbesserungen von 10 bis 20 % mäglich. Beim Ottomotor sind Verbrauchsgewinne von 20 bis 30 % in absehbarer Zeit zu erwarten. Auch wenn es nicht jeder wahrhaben will: Nicht das 5-Liter-Auto, sondern das 2-Liter-Auto ist der nächste Eckpunkt der Entwicklungsrevolution.
Gewichtsspirale 1
ATZ
1111999
Die sogenannte Gewichtsspirale im Automobilbau scheint seit vielen jahren unumkehrbar zu sein. Immer mehr Sicherheitsfeatures, aber auch Komfortwünsche führen zu immer schwereren Fahrzeugen. Bisherige Leichtbaumaûnahmen reichten bei weitem nicht aus, diesen Trendzu stoppen, sondern nur zu verlangsamen. Da ist es erfreulich, dass bei den brandneuen 3-Liter-Fahrzeugen nun die Trendwende eingeläutet wurde. Die Stückzahlen sind aus Preisgründen noch nicht sehr hoch, jedoch häher als zunächst angenommen. Auch die Anzahl der Anbieter nimmt schneller zu als erwartet. Ein wichtiges Element des Leichtbaus ist die Aluminiumkarosserie in Spaceframe-Bauweise. Je nach Pahrzeuggröûe beträgt die Gewichtseinsparung 100 bis 150 kg. Das sind zirka 40 % weniger als bei einer vergleichbaren Stahlkarosserie. Aluminiumkarosserien in Spaceframe-Bauweise wurden bisher nur in einer kleinen Serie von rund 15.000 Fahrzeugen im jahr beim Audi AS einge-
1 Kraftf ahrzeug
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Grü nde für den Ge wichtsa nst ieg
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Gewichtsentwicklung im Automoöûbau
setzt. Glaubte man aus Kostengründen zunächst an etne Eintagsfltege, so wird man nun eines Besseren belehrt. Interessant sind die Aussagen von Aud i, dass die Herstellungskosten drastisch gesenkt werden konnten. Beim neuen A2 mit gep lan ten 60.000 Fahrzeugen pro lahr nähert stch der Mehrpreis dem angestrebten Wert von 10 DM pro etngespartem Kilogramm. Bei einer mäglichen Grofsserie von weit über 100.000 Fahrzeugen pr ojahr scheinen Mehrko sten für jedes eingesp ar t e Kilogramm von nur no ch 5 DM erre ichbar. Das bedingt jedoch noch bedeutende Fortschritte in Entwicklung, Fertigung und Recycling. Und was hat der Kunde davon ? Die höheren Anschaffungskosten werden durch dret Paktoren konterkan ert, den verringerten Kraftstoffverbrauch von 0,5 bis 1,0 Liter je nach FahrzeuggräBe, die Steue rvergüns tigu ng durch v erb rauchsredukt ton (500 DEM: bei 120 gC0 2 bzw. 1000 DM bei 90 g C0 2 ) sowie die Steue rvergünstigung betm Erreichen der E4-Abgasstufe (600 DM für Ottomotoren und 1200 DM für Dieselmotoren). Zusä tzliche Vorteile sind: Verb esserte Fahrdynamtk, besseres Beschleuntgungs- und FahrverhaJten un d Haum - und Zuladungsvortetle. Für die Umwelt schlteû lich schlägt eine beachtltche Recourcenschonung zu Buch e! Hat der Wettbewerb die Situation bisher nicht rtchtigeingeschätzt?
2002
2004
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1 Kratttahrzeug
Aerodynamik
ATZ
7-8/1995
Die Aerodynamik gewann schon bald nach der Erfindung des Kraftfahrzeugs gebührende Beachtung.Ausgehend vam Flugzeug, das ohne geeignete Aerodynamik nicht fliegen kano, wurden Erkenntnisse mit beachtlichem Erfolg auf den Automobilbau übertragen. SA gab es bereits in den zwanziger Jahren Pkw-Strömungskörper mit cw-Werten von 0,15. Der Weg in die Serie war schwieriger. cw-Werte urn 0,30 gibt es erst seit ungefähr 15 [ahren in der Grofsserie. Die Aerodynamiker mussten lemen, die Umströrnung des Automobils, die Durchströmung der Karosserie und die Strörnung urn und durch die Aggregate zu optimieren, da diese drei Parameter den cw-Wert bestimmen. Eine gute Aerodynamik dient der Verbrauchsreduzierung; sie darf jedoch nichtzu Lasten der Aufbeizung der Fahrgastzelle bei Sonneneinstrahlung gehen. Auch Geradeauslauf, Haaktionen auf den Seitenwind, Gewicht (Glas ist schwerer rus Blech) , Windgeräusche, Verschmutzungvon Karosserie und Leuchten sowie Motorund Bremsenkühlungwerden durch sie beeinflusst. Ein wichtiger Gesichtspunkt ist der Zusammenhang zwischen Aerodynamik und Fahrzeugmasse. Es macht wenig Sinn, nur den cw-Wert zu verringern, da bei gleichbleibendem Gewicht die Getriebeübersetzung aus Fahrleistungsgründen beibehalten werden muss. Ergebnis: keine Verbrauchs- und Fahrleistungsverbes-
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Jahr
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serung, aber eine nicht gewünschte Erhähung der Hächstgeschwindigkeit. Wird jedoch gleichzeitig das Gewicht reduziert, kann bei gleichbleibender Fahrleistung ein .kleinerer" Motor Verwendung finden, und das erst führt zur gewünschten Verbrauchsabsenkung. Und wohin geht die Reise? C w -Werte umO,25 rücken in den Bereich des Mäglichen. Wer alles über die Fahrzeugaeradynamik wissen mächte, dem sei das Standardwerk .Aerodynamik des Automobtls" von Wolf-Heinrich Hucho empfohlen. Es ist im VDI-Verlag erschienen.
Magnesium "Magnesium" ist das Zauberwort, an dem sich bedeutende PkwHersteller berauschen. Dabei wird übersehen, dass es sich nicht urn einen neuen Werkstoff für den Pkw-Elnsatz handelt, sondern urn einen altbewährten. Schon im jahre 1927 wurden in einem Adler Standard 86,8 kg Magnesium eingesetzt. Danach wurden Millionen von Kurbelgehäusen, Ölpumpen und Getriebegehäusen des .Vw-Käfers" aus Magnesium hergestellt. Auch das Negativimage, Magnesium sei zu gefährlich, weil brennbar, beruht auf einem Märchen. Das einzige, was brennt, sind die Bearbeitungsspäne, wenn sie mit Wasser in Kontakt kommen. Wahr ist, dass Magnesium ein bedeutender Wirkstoff ist, weil er 30 % weniger Masse als Aluminiumhat. Wahr ist auch, dass es sich vor allem für dünnwandigen Druckguss besonders gut eignet und Wandstärken unter 2 mm mäglich sind. Darüber hinaus ist Magnesium bei kleinen Teilen wirtschaftlicher als Aluminium und auch dann, wenn ein grofces Druckgussteil, zum Beispiel ein Instrumententräger bis zu 25 Blechteile ersetzt. Angewendet wird Magnesium unter anderem auch für Räder, Ventildeckel, Sitzrahmen und Türrahmen. Mehrere grage Automobilhersteller Felge des Porsche Carrera GT
aus Magnesium
ATZ
3/1995
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, Kraftfahrzeug
schlieûlich entwickeln derzeit flüssigkeitsgekühlte Kurbelgehäuse aus Magnesium. Da ist eskein Wunder, wennJohn Otterstad, Präsident der norwegischen Hydra Magnesium, van jährlichen Steigerungsraten van weltweit 15 % ausgeht.
Satellitennavigation
ATZ
1111994
Noch wollen es viele nicht wahr haben und doch wird es wahr werden: Satellitennavigation aufunseren Strafsen - und das schon bald. Voraussetzung ist ein bereits vorhandenes Satellitensystem, das den Erdball umkreist. 24 Satelliten umrunden in 17.500 Metern Höhe unseren Globus und senden synchron Funksignale zur Erde. Mindestens vier sind an jedem Ort gleichzeiug zu empfangen (drei sind nur erforderlich), mit deren Hilfe der eigene Standort van einem elektronischen Bmpfänger errechnet werden kann. Global Positioning System (GPS) heiflt dieses US-System, das gegen Entrichtung einer einmaligen Geboor benutzt werden darf. Im Golfkrieg bestand es die Bewährungsprobe. Die erreichbare Genauigkeit beträgt ein Meter. Sie ist jedoch, weil verschlüsselt, dem US-Militär vorbehalten. Zivile Anwender müssen mit einer Ungenauigkeit von 100 Metern leb en, was für die Fahrzeug-Navigation auf unseren Strafsen vällig ausreicht. Und das funktioniert so: Da ein Fahrzeug mit einem eingebauten GPS-Empfänger seinen Standort kennt, kann der Bordrechner die dazu passende gespeicherte Straûenkarte auf einem Bildschirm anzeigen. Nun muss der Fahrer nur noch seinen Zielort eingeben. Bereits auf demMarkt befindliche Systeme fiihren dann sicher zum Ziel. Weit ere Anwendungsmäglichkeiten sind die automatische Autobahn-Cebührenerfassung. Sie erfolgt ohne jegliche Infrastruktur wie etwa Mautstellen. Es wird bei voller Fahrt .kasslert", Auch Umleitungen bei Verkehrsstaus sind ebenfalls mäglich. Auch der äffentliche Verkehr wie Bahn und Omnibus werden davon profitieren. Tafeln werden anzeigen, in wie viel Minuten welches Verkehrsmittel ankommt, da der Standort eines Fahrzeugs genau bekannt ist. Andere Anwendungsbeispiele sind der Güterverkehr und die Luftfahrt. In München testet die Lufthansa GPS bereits als Landehtlfe. Und ist das alles bezahlbar? Schon jetzt ist ein GPS-Empfänger für nur 350,- DM erhältllch.
, Kraftfahrzeug
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Rückläufiger Mineralölverbrauch Während noch im jahr 1991 der Mineralälverbrauch in Westdeutschland urn 3 % zunahm, stagnierte er 1992. Für 1993 wird sogar ein Rückgang urn mehr als 1 % erwartet. Diese erfreuliche Tendenz - 1 % Verbrauchsrückgangpro jahr - wird sich nachheutigen Prognosen bis ins nächste Jahrhundert fortsetzen. Hauptgründe für diese Entwicklung sind effizienterer Energieeinsatz und Strukturveränderungen zugunsten von Dienstleistungen. An dieser Entwicklung wird der Kraftstoffverbrauch für Straûenfahrzeuge überproportional beteiligt sein, da intensivan verbrauchssenkenden Maûnahmen gearbeitet wird und noch ein groûes Potenzial vorhanden ist. Gegenläufigverhält sich der zunehmende Fahrzeugbestand. Beim Diesel- und beim Ottokraftstoff ist der Weg zur verbesserten Qualität klar vorgezeichnet. Auch in diesem Heft wird wiederüber Bemühungen berichtet, den Kraftstoffverbrauch zu senken. In einem Fall wird die drosselfreie Laststeuerung von Ottomotoren weiter erforscht, die ein Verbrauchspotenzial von mehr als 10 % bei Teillast aufwelst. In einem anderen Fall geht es urn die elektronische Dieselregelung, die wie vorher schon beim Ottomotor aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Umweltverträglichkeit in der Serie immer stärkeren Einzughält. Ein Aufsatz beschäftigt sich mit der Schadstoffreduzierung bei Nutzfahrzeugen, undhier speziell bei Linienbussen. Während sich der Oxidationskatalysator bei Pkw-Dieselmotoren auf breiter Front durchgesetzt hat, wird hier auch über Erfolge beim Einsatz in Omnibussen berichtet. Neben der Reduktion der wesentlichen Schadstoffkomponenten werden auch geruchsbildende Stoffe deutlich reduziert. In einer weit eren Veräffentlichung wird über den Einfluss der Düsengeometrie auf die Dieselstrahlausbreitung berichtet. Diese Untersuchung ist von besonderer Bedeutung bei Motoren mit Direkteinspritzung. Schlieûlich können Sie sich über Akustikverbesserungen bei Dieselmotoren mithilfe von Strukturoptimierungen informieren.
MTZ
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1 Kraftfa hrzeug
Ist die Komfortklasse noch zu retten?
AlZ
10/1993
1992 wurde da s er st e Mittelklassea uto mobil mit einem Dnrtelmtx-ver brc uch von 51/100 km wfr khchkeit. In der Kompaktklass e sind 4 lil OU km be roit s roaustort. Bei dies om Sta nd cr bebt sic h die Frugc. ob dit, Komfor tklass e mil ihren zum 'Ieil noc h ho hen ver br àuchen noc h zu felien ist . Einr-Aarwo rt war anf der IAA in Frankfurt au find r-n: Dort stand ein Fehrzeng der Komfort klasse. das vor all..m durch elne Alum imu m-Karo ssene er heblich im Fehr zeuggewtcht reduziort wer.Mtt rhesem Ko nzept sfnd Fahrzl"uggf'wic hlf' von zirka 15()()kg erretchbar. DIT'ht ma n weiter all dor ('rf'wic:ht sspi ra [f', sind in üb orsch aubaret Zei l Ccwlcbtc von an nä hernd 1300 kg den kba r. In Verbind ung mil heur e schon er zielten niednge n c w·'Verlen, ven-ingerter Ro llrf'i b ll n~ vorbosscrtom Anrricbsstra ng und m it der o pfimalon Mo to risicr ung we rde n sch r ruc d rigc Vcrbra uche moglic h. Als Antriebseggregat wird al s Ec kpnnkt e in a ufgelade ner di rek teinspritzender Vierzylindermotor mi t 2,5 1l1ubraulll un d vierven ril-
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Gussteil
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Strangpressprolil Blech
Alummium Spaccfmm cAudiA8
, Kraftfahrzeug
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technikaus Aluminium vorgeschlagen. Dieser Motor kann 125kW leisten, bei erstaunlich hohem Drehmoment van über 300 Nm. Die Gewichtseinsparung beträgt 30 bis 60 kg je nach Sechszylinder-Vergleichsmotor, und sein Kostenvorteilliegt bei zirka DM 2000,-! Für diesen Betrag liegen sich beispielsweise die zusätzlich erforderlichen Gewlchtsmaûnahmen zu einem guten Teil realisieren. Wer spätestens beim Vorschlag eines Vierzylindermotors nicht mehr folgen mag, sei an den technischen Fortschritt und den sich vollziehenden Wertewandel erinnert. Darüber hinaus bleibt es unbenommen, Sechs- und Achtzylindermotoren zu entwickeln. Mit einem solchen Fahrzeugkonzept liegen sich Verbräuche unter 6 1realisieren. Sollte es ein Ottomotor sein, müsste man beim Einsatz neuer Technologien mit einem Aufschlag van zirka 1,51 rechnen. Die Komfortklasse ist noch zu retten.
Kraftstoffverbrauch Der Kraftstoffverbrauch ist sicher eine der wichtigst en Gröûen rund urn das Automobil. Daher ist es van grager Bedeutung; dass das ,,5-l-Mittelklasse-Auto" in dtesemjahr Wirklichkeit geworden ist. Die Angabe 51 bezieht sichhier aufden Verbrauch im 1/3-Mix. Im konkreten Fall handelt es sich immerhin urn ein Fahrzeug mit etwa 1270 kg Leergewicht mit einer Leistung van 66 kW; abgasentgiftet nach der zurzeit strengsten Gesetzgebung nach Anlage 23. Wie wird es weitergehen? Über das ,,3-l-Mittelklasse-Auto" wird bereits trefflich gestritten. Dorthin ist es zwar noch ein weiter Weg, jedoch ist er gangbar, wenn auch zunächst mit beachtlichen Kosten. Neben der Beeinflussung der wichtigsten Gröûen wie Motorwirkungsgrad, Getriebe und den Fahrwiderständen gilt es var allem, das Fahrzeuggewicht drastisch zu senken. Wie kann man sich das vorstellen? Konsequenter Leichtbau ist gefragt. Allein eine Aluminium-Karosserie anstelle van Stahlblech erlaubt eine Gewichtseinsparungvon etwa 130 kg. Durch weitere Anwendung van Aluminium können sa mehr als 200 kg Gewicht eingespart werden. Für viele Gussteile bietet sich der urn ca. 35 % leichtere Werkstoff Magnesium an, der bei konsequenter Anwendung eine weit ere
ATZ
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, Kraftfahrzeug
Einsparung van etwa 150 kg je Fahrzeug erlaubt. Er ist zwar als Primärwerkstoff etwa 55 % teurer als Aluminium, ist jedoch für Teile unter 1 kg Gewicht wegen der längeren Werkstoffstancizeit und der schnelleren Schussfolge wirtschaftlich. Magnesium ist in grofsen Mengen u. a. im Meerwasser vorhanden und die Technologie der Gewinnung und Verarbeitung seit Jahrzehnten bekannt. Immerhin wurden viele jahre lang die Kurbel- und Getriebegehäuse des VW-Käfers aus Magnesium hergestellt. Auch das Rezyklieren wirft keine Probleme auf. Das ,,3-1-Mittelklasse-Auto" wird uns sicher nochhäufiger beschäftigen.
Gewichtsprobleme
MTZ
6/1992
Das immer höher werdende Gewicht der Pkw und der Aggregate führt aus Verbrauchs- und Abgasgründen zu Irritationen. Var allem Verbesserungen bei der passiven Sicherheit und steigende Komfortansprüche sind die Gründe. Will man darauf ohne Not nicht mehr verzichten, sind drastische Gewichtseinsparungen durch gezielten Leichtbau erforderlich und auch bereits in der Entwicklung. Auch der Motor kann hier seinen Beitrag leisten, ohne dass aus diesem Grund Leistung und Drehmoment beschnitten werden müssen. Heute liegen die spezifischen Leistungsgewichte bei ca. 0,9 bis 1,2 kW /kg. Durch konsequente Anwendungvon Dünnguss, Aluminium, Magnesium, Keramik und Kunststoff lassen sich in Zukunft spezifische Leistungsgewichte van mehr als 1,5 kW/kg erreichen. Es ist jedoch nicht damit getan, nur durch einfache Substitution bei vorhandener Konstruktion dieses Ziel anzustreben. Vielmehr sind neue Läsungen gefragt. Durch den zusätzlichen Einsatz van High-Tech wie z. B.Mehrventiltechnik, variabie Ventilsteuerzeiten, Schaltsaugrohre und durch Aufladungwerden spezifische Leistungsgewichte van ca. 2 kW/kg mäglich sein, d.h. annähernd eine Halbierung des Gewichtes gegenüber heute' Dieser Herausforderung muss sich die deutsche und europäische Automobil- und Motorenindustrie stellen, wodurch sie einen technologischen Vorteil verbuchen kann. Billig wird das allerdings nicht, doch der Kunde wird es - der Umwelt, nein auch sich selbst zuliebe - bezahlen müssen.
1 Krattfahtzeug
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Herausforderung der Zukunft inmeiner nellen ALl fgahe als Ilem usgeher von ATZ und :\ITZ freue iet! mh-h, Sie begrüHen 1.11 dürfon. Dil' HellelIl Ll ng ven ATZ und ~rr z liej.,rJ in lier Aktua liliil und in d er wisse nsc hufttichen Kompctenz dur ch Inchkundige Autoru n. [la da s Automobl l nich t umwcltfrcun dlich sein knnn . gilt es, l'S u mweltvertrà glic h zu meehen. l-or m und Gewicht , Verbrunch. Ahg'1S- un d Akus tlkcmissio nc n sind m it dcm Ziel v. u op ttmlcrcn. dass W il die jahrhundert wende :\li l t cl kLL~sewagen n ich t m chr als drci Liter Kraû st off pro 100 km verbrun chen . dass sic cmt sstcnsvcrträghch stn d un d die s uuch a us Sicht lier CO 2- Em ission, ZLl Bcgtnn de s ru-nen jahrtnuscnd s IllU SS es gelingcn, nac h und nach a uf fes silo Bn-nnstoffc ZIJ vurzh-htcn un d cim-n Teil der verfügh a ren Sonnonu n erg ic z, H. üh er Phot ovol taik, \Vind und \Vassercnergie in clckt risch cn Strom uud wasscrst oûu mz uwan dcln . Dumlt sind da nn en dllch die um weltfrcuudllchcn Energkn vcrfügbar unddlo Ahgas probleme, un derren die \Vcll zugrunde zu gclu-n droht, slnd cndhch gclöst . Aufverdc m kan n daun auf Atomenergie IIJld die ums trtü cn c Blomosse verzichlet werden. Dur übe r hina us dürfcn Rcc ychcrbarkett. ak ttvc und pa ssivo Sicherhelt. Wart ungsarm ut und Bedle nun gserleic htcr un g nich t
3-1.ilt'r I.llpll ion VJV, /J(ll/j uli r 2007
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, Kraftfahrzeug
aus den Augen verloren werden. Bei der Auswahl der Werkstoffe ist die Verfügbarkeit, der Energieeinsatz zu deren Herstellungund die Umweltverträglichkeit mehr als bisher zu berücksichtigen. Bei den akustischen Emissionen gewinnen zwei neue Fachgebiete an Bedeutung: Die Psycho-Akustik und die aktive Schallkompensation. Auch das System Reifen/Fahrbahn wird immer wichtiger, da ab ca. 90 kmIh nur noch Fahrbahngeräusche zu hören sind. In diesem Zusammenhang wird z. B. auf die positive akustische Wirkung von Drain-Asphalt hingewiesen. Unsere Autoren werden Ihnen Wege zu den beschriebenen Zielen aufzeigen und es wird daher spannender denn je sein, diese Zeitschrift zu lesen. Ich wünsche Ihnen erfolgreiche und fruchtbare Arbeit.
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Motoren und Getriebe
Motoren und Getriebe allgemein Nutzung der Abgasenergie
MTZ
1112008
Im Kiihlwasser und im Abgas van Hubkolbenmotoren findet sich bekanntlich jeweils etwa 1/3 der chemisehen Energie des eingesetzten Kraftstoffs in Farm van Wärmeenergie wieder und konnte bisher nicht in mechanische Energie umgewandelt werden. Die Nutzung der Abgaswärme ist heute nur teilweise ZUID Beispiel in Formvan Turboaufladung, Beheizungverschiedener Systeme einschlieûlich Wärmespeicher und Luft- ader Gemischvorwärmung mäglich. Das heiût, dass der gröûte Teil der Abgaswärme ungenutzt das Abgassystem verlässt. Aus diesem Grund stellt sich die Frage, wie man in Zukunft die verbleibende Abgaswärme sinnvoll nutzen kann. Es wäre wünschenswert, elektrischen Stram zu erzeugen. Vorbild ist einmal mehr die Raumfahrt. Dort wird mithilfe des thermoelektrischen Generators (TEG) Stram erzeugt. Auf das Abgassystem eines Fahrzeugs übertragen, müssen im Abgasstrang thermoelektrische Halbleiterbauelemente integriert werden, die ein groûes Temperaturgefälle benötigen. Eine Seite muss also helû, die andere kalt sein. Das System arbeitet nach demsogenannten Seebeck-Effekt, der schon irnjahr 1821 von dem deutschen Physiker Thomas Seebeck entdeckt wurde. Es besteht auch die Möglichkeit, die Halbleiter umgekehrt arbeiten zu lassen. Legt man eine Spannung an, geben sie Wänne ab (Peltier-Effekt). Wird der thermoelektrische Generator in einem Katalysator integriert, kann er als Kat-Heizung dienen, urn die Rohemissionen beim Kaltstart zu verringern. BMW verhetût eine CO2-Verringerung durch StramgewinnungzumBeispiel zur Aufladung der Batterie mit TEG von bis zu 5 %. Der Serieneinsatz soll in fünf plus XJahren erfolgen. Eine weitere Möglichkeit, aus Abgaswärme mechanische Energie zu gewinnen, ist der Einsatz einer Art Dampfmaschine. In diesem Fall kann mithilfe eines Wasserwärmetauschers bis zu 80 % der Abgaswärme genutzt werden. Wasserdampf treibt eine Expansionsmaschine an, die zum Beispiel mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist. Die dadurch gewonnene Leistung senkt den Verbrauchlaut BMWum biszu 15 %. Diese Stellschrauben dürfen nicht ungenutzt bleiben.
2 Motoren und cemebe
JIi$/orische öampfmaschine
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2 Mot oren und Get riebe
Reibleistung 2
MTZ 412006
In den wrgangt'l1t'11 15[alm-u wurde die Ile ihl!'istun g der Motoren je nach Auto mohdentwickler u rn b ts zu :w % vomngort. 'I'rotzde in vers chtcchn-rt die n crblct stun g bclm Oltomol or den wtrkungsgrad Imm er noch urn ztrk a 20 Pro zont u nd hr-lm Dips(·I· motor U Jn etwn 26 Prozent Dus sich hie r anbictendc Potcnzlal zur vcrrtn gcrung des Kruûstoffvcrbruuchs wird dah cr vidfáltig bearbeitet. Ein Schwcrpu nkt isl die Hctbung zwischcn Zyllndcr u nd Kolben . die aurh Einfluss uur dCI] Ölvorhraur-h hal. Sip zu wrringW ll is! daher etn wicht.iges En twk-klu ngszi el. Bei Dieselm oto ren m il Grauguss-Kurlwlgl'häusPll lässt slch durch Laserh on en dil' Obe rfläch onqu aluät des Zylindpfs deut llch verbossern. Die Fir ma Gehring in Ostfildcm ha t das normale m ochantsch c 11011['n m tth tlfe l'irws Lasers ZU f "L a s('f. l l n n t pch n i k~ wolu-n-ntwjrkr-lt. Dabet brt-nut etn Lascrst rahl. de r währcnd des ltonvorgangs nus dcm w erkzeugkopt cust nu, kleine Taschen in rpgd mägjgf'n Abständen in di l' Zyltnderlaufflärh e, über dil' der Kolbeu und dil' Kolhenrlnge gleu en . Die Taschen füllen slr-h mil ÖI und verbessom sn dip h ydrodyn amische Schmif'rung VOf allr un im Umkch rpunk! des Kolbons. Da s Ergebuts dicses vcr fuhrcns hat elnc rel bungs- und wfschlpig mindprndp \Virkung. Bei eim-m weit eren Luscr-l lonver fa hrcn werden bei Kurbclgchëusen aus vcrmt kulcr-Oruphuguss dur ch otnc Uv-Phct oncn-BcuchGrundhonung zwischen den r aseren; O,14 1lm R. 1.93 1lm R. 0,20 urn R". O,411lm R. 0.371lm R... l aschenabmessungen: liefs 1911m
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Motoren und Getriebe
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tungsanlage Graphitlamellen ausgebrannt. Auch hier entstehen kleine Taschen, die sich durch die Kapillarwirkung mit Öl füllen. Weitere Verfahren sind in der Entwicklung ader schon in Produktion. Laut Angaben verschiedener Hersteller geht bei Anwendung der Lasertechnik die Reibung der Kolbengruppe urn etwa 20 % zurück, was eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs urn 2 bis 4 % bewirken sol1. Zylinder- und Kolbenringverschlei:G verringern sich urn zirka 50 % Der Ölverbrauch wird urn 25 % bis 85 % reduziert. Durch den geringeren Ölverbrauch werden zusätzlich Schadstoffemissionen vermieden. Im nächsten Schritt müsste ein vergleichbares Verfahren für Aluminium-Kurbelgehäuse entwiekelt werden, da ihr Anteil ständig steigt.
Motorenvielfait Wie bekannt, nimmt die Fertigungstiefe bei den 0 EM immer weiter ab. Davon unbenommen werden bei einze1nen Firmen nach wie var Entwicklungskapazitäten verschwendet, was zusätzlich zu teurer Teilevielfalt fuhrt. Immer noch hat in einigen Entwicklungsabteilungen das Schlagwort .not invented hare" eine zu
VR-Motor. Sinn oder Unsinn?
MTZ
1212005
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2
Motoren und Getriebe
grage Bedeutung und mancher möchte das Rad immer wieder neu erfinden. Natiirlich muss jede Firma die eigene Kernkompetenz definieren. Dazu zählt für viele Unternehmen verständlicherweise das Motorenprogramm. Für andere ist das weniger bedeutungsvoll, wie die langjährige Dieselallianz zwischen Ford und PSA zeigt. Var allem Premiummarken tun sich schwerer mit dem Gedanken, Motoren van anderen Firmen zu übernehmen. Das verliert jedoch langsam an Bedeutung, wie einige Beispiele zeigen: Daimler-Chrysler verwendet schon länger vw-Motoren für den "Sprinter': BMW entwiekelt gemeinsam mit PSA eine Vierzylinder-Ottomotorenbaureihe. Dadurch können wegen der gröûeren Stückzahlen die Entwicklungs- und Einkaufskosten deutlich gesenkt werden. Daimler-Chrysler startete jüngst in den USAdie Produktion eines Vierzylinder-Weltmotors für die Firmen Chrysler, Hyundai und Mitsubishi. So entstehen bis zu 1,8 Millionen Weltmotoren pro jahr bei jährlichen Kostenvorteilen von 100 Millionen US-Dollar. Aber auch in den einzelnen Konzernen selbst lassen sich durch Verringerung der Motorenvielfalt noch gewaltige Summen einsparen. Das geschah zum Beispiel beim Fortfall des Dreiventilmotors bei Daimler-Chrysler. Den jüngsten Fall einer vemünftigen Reduktion zeigt der VW-Konzern. Man will sich endlich von den Dieselmotoren mit Unit-Injektoren sukzessive bis zum jahr 2012 trennen. Stattdessen wirdzurzeit in Wolfsburgeine neue TDI-Baureihe von Vierzylindermotoren mit Common-Rail-Einspritzung für zwei Millionen Einheiten jährlich entwickelt, wie sie aus gutem Grund in aller Welt eingesetzt werden. Überfällig bleibt noch die Bereinigung des Luxus von zwei parallelen Motorbaureihen V-Motoren und VR-Motoren. Wann erfolgt auch hier eine aus Kostengründen längst überfällige Vereinheitlichung?
Verd ichtungsverhäItnisse
MTZ
7-8/2005
Das Verdichtungsverhältnis eines Hubkolbenmotors beeinflusst seinen thermischen Wirkungsgrad entscheidend. Wie bekannt, werden die besten Wirkungsgrade bei einem Verdichtungsverhältnis von zirka 15: 1 erreicht. Beim Ottomotor ist dieses wünschenswerte Verdichtungsverhältnis durch die Klopfgrenze nicht erreichbar. DurchAufladungverschärfen sich naturgegeben die Verhältnisse zusätzlich. Hier hilft die
2 Mot oren und Get rlebe
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Verdich tungsv ertlättnis
Verdiduungevernàlmis und thermischer lVirku ngsgrad
Direkt eins pri tz ung du rchdie Innenkühlung bei der Verda mpfimg des Kraftstoffs im Brennraum Mit den Klopfproblemen kämpften Generat ionen von Otto moto ren-Entwic klern und Kraftstoff-Forschem - und der Karupf ist noch lange nicht ausgestanden. Ganz anders verhält sich de r Dieselmotor. Hier wu rden in der Vergangenheit aus der Sicht eines gewüns chten guten \Virkungsgrads aus Kaltstartgriinden viel zu hohe Verdicht ungsverhältnisse benöt igt.jahrzehnt ela ng hatt en zum Beispiel Pkw-Karnmerdieselmotoren \Verte von über 20 Einheiten. Das änderte sich erst mit der Einführu ng des Dieselmotors mrt Direkteinspritzung. Durch den kompakten Brennra um ohne Nebenkammer reduziert en sich die Wärm e- und die Strömungsverluste. Zunächst eher zögerlich setzt e eine Abwärts bewegung des Verclichtungsverhältn isses ein. Und man glaubt es kaum: Der nach fünfzehn jah ren Entwieklungszeit gerade erst von Aucli erreichte niedrigste Wert von 16,5 wurde in diesen Tagen von Toyot a mit 15,8getoppt. Neben jahrelangen diffizilen Brennraumoptimierungen und verfeinert en Einspritzsystemen sind es auch wesentlich verbessert e Glühsysteme für den Kaltstart. die das ermöglichten. Und was für ërstaunliche Ergebnisse wurd en darnit erreicht? Wirkungsgrad optim ales Verdichtu ngsverhältnis und dadurch Kraft stoffverbrauchsreduzierung. Absenkung des Spitzendrucks und der Reibleistu ng und dadurch geringere Bauteilbelastun g. was zur Gewichts reduktion führt und Geräuschmin de rung. Verringerung der Spitze ntemperatur und damit Stickoxidreduktionen. was bleibt an dieser Stelle noch zu tun ? Der Glühst ift als Störfakt or bei der Verb ren nun g (DralI) sollte entfallen. wodu rch auch
der Zyl inderkopf vereinfacht wiirde. Ein weg dorthin könnte die Impulsaufladung durch die Möghchkert der \-\lärmeladung sein.
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2 MotOfen und Get riebe
Reibleistung 1
MTZ 212004
Das Absenken d es Kraftsto ffverb rauchs u nd daruit die Reduztem og der C02~F. lll i ss io n ist trotz groger Fortschutte in den fetzte n jahre n em es der w k:ht i g~f.e n Ziele hei der \Veit.erent.wickh lllg des
Verbren nungsmotors gebtieben. Das prognostizîerte Einsparpotenzial wird fûr die n ëchst en zehn j a hre auf beach tlîche 50 % geschätzt. Es kann [edoch nur da nn ausgeschöpft werden , wenn das "G csa mik uns Lwcrk~ in Angr ifT genommen wird . Debet spielf. auch d ie Hclblcis tung ctnc bedcuten de Holle. Sic beträgt heim Dieselmotor zîrka 26 % und heim Otto motor etwa zz %. Jü ngstf's Reisp iel für d ie Bemühuugen . d ie Reihlf'isf.llog ZIl se nken . istdie Reduz jer ung der Reihl lng an de r Kühl rmttelpumpe.
Seit der Erfind ung der Flüssigkeitskühlung rnit Zwangsurnlauf werde n Strörnungsrnaschinen verwender, die mîtt els Keil- oder Zal mriemen vom Motor ungetrtebeu werd en. Die Leistungsaufnahmc betragt vis ZlI ctncr Motorlcisumg vo n zirka 100 k W bca clunch c 1,5 kW vei Itöchs tdrchz uhl. Da lässt au fho rchen, da ss Pi er burg eine elekt risch angetnebene Kühlmtttel pnmpe entwie ke lt h at, die nn r em e Antrteh sfetstnng va n 0.2 kw erfordert IIIJd derübe r htu aus gereg~lt nnd abscha ltbar tst. Da rrut wird der Kraftstoffverbrau ch nach Angaben des Herstellers urn 3 bis 4 % gesenkr. Auûerdem kan n da s Tnermo manegemen t etnes Motors integriert we rden, was nev en etner wei teren Mindcrung der Hciblctsu mga uch zur Hcdudcru ng der Sch adstoffemissionen führt, da der Motor schncllcr uuf Bctncbstcmpcratur gebracht wi rd . hn w inter ka nn der Fahrgastra u m se effektiver e rwar rnt werden. was va r allem h~ Î I11 Diesel moto r d ringend erfor-
Elek t ri sche KühJmiJt elpumpe
2
Motoren und Getriebe
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derlich ist. Schlieûlich kann die Pumpe mithilfe des elektrischen Antriebs auch bei abgeschaltetem Motor noch nachlaufen, wodurch "hot spots" vermieden werden, die verkürzend für die Motorlebenszeit sein können. Die gute Nachricht: Die neue Kühlmittelpumpe geht bereits in diesemjahr in Groûsene. Und schon kündigt sich eine neue Innovation für die Grofssens an: Die Regelölpumpe mit einem Verbrauchsvorteil von annähernd 2%.
Piezoelektrischer Effekt Der piezoelektrische Effekt wurde bereits 1880 von den Curies entdeckt, fand jedoch in der Automobilindustrie mit Ausnahme bei Klopfsensoren kaumAnwendung. Hier jedoch wurde und wird er millionenfach eingesetzt. Seine Wirkung beruht in diesem Fall auf der Druckbelastung durch klopfende Verbrennung auf ein Kristall. Als Folge davon entsteht auf der Oberfläche durch Deformation eine elektrische Ladung, deren Gröûe von der Stärke der einwirkenden Kraft durch Klopfen abhängt. Der Firma Siemens blieb es als ersten Anwender in der Automobilindustrie vorbehalten, das Prinzip umzukehren und für Injektoren für die Dieseleinspritzung in der Serie einzusetzen. Durch das Anlegen einer Spannung an einen Stack, der aus einer Anzahl von Kristalllagen besteht, öffnet sich die Düsennadel, 1 Hocbdruckanschluss und der Kraftstoffwird eingespritzt. 2 Kraftstcttrücdaut 3 Elektrischer Anschluss zum 7 Vorteil: Die Schaltgeschwindigkeit Motorsteuerqer ät 4 Piezo·Aktuator ist etwa vierfach höher als bei Mag5 Ventilkolben 6 venmsnz netventil-Injektoren. Dadurch wird 7 Steuerkolben es möglich, fünf und mehr Einsprit8 DOsennadel 9 Hochdr uckkarnmer DOse 8 zungen hochpräzise, dashetût men10 Dûsenspntzlöcher gen- und zeitgenau, vorzusehen. 9 Vorteile dieser Technik sind Leistungssteigerung, niedrigerer Verbrauch sowie Reduzierung der Schadstoff- und der Geräuschemission. Wegen dieser bedeutenden Schnittbild eines Piezo-Injektors
MTZ
10/2003
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Motoren und Getriebe
Vorteile der Piezoeinspritzung gibt es mittlerweile neben Siemens weit ere Anbieter wie Bosch und Delphi, die sich einen erbitterten Kampf urn die technische - und damit Marktführerschaft -liefern. Ein besonderer Entwicklungsschwerpunkt ist die Anhebung des Systemdrucks. Auf diese Weise lässt sich die Gemischaufbereitung weiter wesentlich verbessern. Begonnen hatte man ruit der ersten Generation van Piezo-Injektoren mit Drücken van 1500 bar. Im Gespräch sind 1800 bis 2000 bar, und Fernziel sind 2200 bar. Nach dieser Erfalgsstory ist es nicht verwunderlich, dass Siemens die Anwendung der Piezoeinspritzung auch für Ottomotoren mit Direkteinspritzung angekündigt hat. Das sall irnjahr 2006 erfalgen.
In eigener Sache: Shelllexikon Verbrennungsmotor
ATZ
6/2003
In dieser Ausgabe erscheint die neunzigste und letzte Folge des .Shell Lexikon Verbrennungsmotor", Dem Unternehmen Shell sei ein groûes .Dankeschön" ausgesprochen, denn ohne dessen materielle und fachliche Hilfe wäre dieses Werk so nicht mäglich gewesen. Acht jahre lang begleitete das Lexikon als Beilage die ATZ und die MTZ mit jeweils acht Seiten pro Heft. Mit zirka 5000 Begriffen van A bis Z entstand ein einmaliges Nachschlagewerk über Ottound Dieselmotoren. Die Herausgeber Professor Schäfer und ich danken unseren mehr als 40 Mitautoren aus Wissenschaft und Industrie für ihre engagierte und fundlerte Arbeit. In wissenschaftlich anschaulicher und gleichzeitig praxisrelevanter Farm wurden die Grundlagen, Komponenten, Systeme und Perspektiven dargestellt. Damit hatten und haben sowohl Theoretiker als auch Praktiker die Möglichkeit, sich in kompakter Form ausfiihrlich über den aktuellen Stand der Motorentechnik zu informieren . Wegen häufiger Nachfragen nach einer Gesamtausgabe aus Ihrem Kreis, liebe Leser, - nicht jeder hat die einzelnen Folgen gesammelt - haben Verlag und Herausgeber sich entschlossen, das Lexikon Verbrennungsmotor als Standardwerk in Buchform erscheinen zu lassen. Nach einer sorgfáltigen Aktualisierung, da der Beginn bereits mehr als acht jahre zurückliegt, scll es zum 25. Int er n at ion alen Wiener Motorensymposium im April 2004 erscheinen. Es wird zirka 900 Seiten umfassen und mit etwa 1500 Abbildungen ausgestattet sein.
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2 Motoren und Get riebe
Turboaufladung
MTZ 9/2002
Imm er muh r :\10tOfCII mil hoh er Lotsumgsdichto kernmen a uf den Mark t, Dahci is! die Auü adung. vorzu gswetso m il 'l'urbolade rn, etn hede ntender Weg. Das crgiht elnen guten Kompromiss in Bczug auf Verhra uch. Ahgas, (;cwkht u ud Bauraumbeda rf Hei m Pkw m il Dieselmotor ist die Auû adung. vo raugswctsc mil Ahgasturholmlcr. be relt s ZLI etwa 95 % verwi rklicht. Um die Anfahrsch wäc hc und das Turboloch ZIl verringem . sin d scho n die ll iilftc der Tu rbolader m il va rlublor Turb incngco mclric (V1'(;) a usges tat tct. wenere vorbe sserun gcn. ver alJcm bei hubrauruschw ac he n Motor en, werde n d urch ele ktr isch un terstüt zto Lader (c-Hoo st cr ) crrcicht werde n. Da [edoch die erfor de rltche ele ktrische Lci .~tull g relaüv hoch ist, kûunen e-Boos ter heim 12-Vo](· Isordnetz n ur kurzzcitig hei nied rigen Drehzahlen eingesl'lzt ....'erden . Diesel motoren uhne Tu rboaufladu ng werden n ur im Billigsegment ct ngcsc tzt. und sie werden ga nz vcrschwindc n . wenn d ie Abgas nor m Euro 4 erfiîlJt werd en muss. Heim Ottomolo r isl die Shuntion etne andere. In Europa heträgt der Antellturboaufgeladcner Motoreu nur 10 %. Sie ko mme n vor zugsweise von Audl. Volvo uud Saab. Da slch die Turboaufladuug gu t m it der Dircklein sprilzun g ko mhiniercn làsst, wird de r Anteil stotig wac hscn . Expo rten reelm en m il ctn cm Ans uog h is zum Ende des Jah rzchnts auf :'«) %. Etuc bed outende llilfe wird debe t uln Turbolad er mit va rtabter 'lurhinougeomctr ie sei n, der hisher
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2 Motoren und c etrtebe
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au s Ternperaturgrü nden ausgeschlossen wu rde. Nun reelmet man mit einem Serienemsat z in d rei hei vier jah ren. Eine weitpre Entw tcklun g stellt die zwetstuûge Aufladung dar. bei der zwei funte retnander geschaltere Lader zum Einsatz komme n. Damu kön nen Lets tu ng. Verbrauch und d ie Verringe ru ng d es Schadstoffausstoûes weiter opurntert werden .
Jahresbilanz 2001 Die )ahresbilanz 2001 der Automo bil- u nd Zulieferind ustrie kann slch wieder sehen lassen. teeben den groûen Innovationen, über d ip wir au sfüh rlich berichtet hnben. ga b es uuch etn e Fülle von kleineren. jedoch nicht wenlger bedeurenden Enrwtcklungsfortsch rnren. Das trim sowohl für den Otro- wie für den Dieselmotor zu. Beim Onomotor ist die Direktein spritzun g im Visier aller Ent wickler, In dtesem Zusem me nhang erstau nt dip Tatsache, da ss Mltsubishi sen 1996 berelts über eine Milhen GDI-Motoren produziert he t. Auch vollvariable ventüsteue runge n hab en in d tesem )ahr bei BM"\! den Durchb ruch gesc haffi. lm wetrbewerb hierzu sreht d ie lmpulsaufladung und Laststeuerungdurch ern Lufttakt ventil. über da s in diesein Heft ausfiih rlich bertchtet wird. weltweit komm t orstrnals ern stufcnlos -vnrtables Augro h r a n eine m V8-Motor von B:\fW zum Einsatz. Auch hier ist das Lufttaktve nnl ein e Int eressant e Ah eruaüve.
Saugrohr
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Zylinderl- vor- atlcm aus vcrbrauch s-. Drch momcnt- und tctsumgsgrü nden - den Ka uunerdtesclmotor fast voltsländ ig vc nl rä ngt. Nun sc hickt slch dc r-Ouomoto r mil Dlrcktcinsp nt w ng an. es ihm grctch vnt un. Es gtbt xwar schon sdi ulncm j nh rh undc rt imm er wieder Versuche. vor allcm a us l.ctsumgsgr ündcn diese n V·leg 1.U bosch reit en. abcr erst seit zir ku zuhn jahre n ste hen die erste n Tech nologten zur vcrfüguu g. 11 111 ctn c bre ile l\la rkte infiih rung erfolgreic h 1.11 bes tehen. Die 1.11 iibe rwin denden Schwlerfgkcncn slnd [edoch g anz erh eblich komplexer als helm Dieselmotor mlt Direkld llsp rilwng. weshalb d ie Marknlu rch drtngun g heim Ott o mot or dcutllch längcr da uc m wt rd. Das gror~e Pot cn vlal xu r Kra fts tof fvcrbr auc hsse uku ng, der Gewinn a n Drchmoment und l.cts tung u nd d ie Ver-
AIZ/MIZ 5/2007
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2
Motoren und Getriebe
ringerung der Schadstoffemissionen erzwingen jedoch geradezu diesenWeg. Mit dem strahlgefiihrten Einspritzverfahren steht nun ein System zur Verfügung, ruit dem der Ottomotor bei niedriger Teillast den Dieselmotor im gewichts- und somit wirkungsgradbezogenen Kraftstoffverbrauch bereits eingeholt beziehungsweise überholt hat. Die zukünftige Aufgabe ist es, auch bei Volllast dem Dieselmotor sehr viel näher zu rücken. Mittel dazu sind ZUID Beispiel: Aufladung und Downsizing, Magerbetrieb wie beim Dieselmotor, reduzlerte Drehzahlspanne und Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses. Die höhere Energiedichte des Dieselkraftstoffs - volumetrisch betrachtet - kann jedoch sicher nicht kompensiert werden. Wunder dauern etwas länger. Wohin sich der Ottomotor mit Direkteinspritzung bewegt und welche erstaunlich grofsen Potenziale noch ausgeschöpft werden können, lehrt das neue ATZ/MTZ-Fachbuch "Ottomotor mit Direkteinspritzung", als dessen Herausgeber und Mitautor ich zeichne.
Benzin-Direkteinspritzung
MTZ 112003
Die Direkteinspitzung bei Ottomotoren wurde in den letzten]ahren mit groûem Aufwand entwiekelt und mit vielen Vorschusslorbeeren bedacht. Nun macht sich allenthalben Ernüchterung breit: Der versprochene Kraftstoffverbrauchsgewinn bei heute in Serie befindlichen wand- ader luftgekühlten Verbrennungsverfahren stellt sich imPraxisbetrieb kaumein. Was übrig bleibt, ist eine urn zirka zehn Prozent höhere Motorleistung. Das ist nicht genug, urn die erheblich höheren Mehrkosten van einigen hundert Euro zu rechtfertigen. Was sind die Ursachen? Nur im unteren Teillastbereich sind signifikante Verbrauchsverbesserungen durch Magerbetrieb möglich. Das schlägt sich zwar im lastarmen ECE-Fahrzyklus mit etwa zehn Prozent nieder, nicht jedoch imdurchschnittlichen Kimdenbetrieb. Bei höheren Lasten und Drehzahlen muss auf stöchiometrisches Gemisch umgeschaltet werden, wodurch der Wirkungsgrad schlechter als bei der Saugrohreinspitzung sein kann. Die Gründe sind folgende: Direkteinspritzer ermöglichen wegen der Gemischinnenkühlung zwar eine höhere Verdichtung, was einen besseren Wirkungsgrad bedeutet. Der geht jedoch wiederverloren.
2 M ot or en und cet rtebe
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Tumble- odu r Drallst römnn gcn. d ie bei 'le lllust er forderllch sind. bedouten Strömnngsvorlust c bel hohc n Drch zahlcn un d Lasten. Zusiilzlich .produ dcrcn" d ie zerklünclCll Kolbon. d ie das Luft Kraftstoff-Gemisch vlelgen au zur Ziinukerz e führcn ruüssen. wärmcvcrlusto. Auf'c rdem heniitigl d ie ven Zeil ....u Zeil imme r wied er notwendigo Hegellera!io n des DcNOx-Kat alysalors weilere n Kra ftstoff.
längs
Anord nung que r
Anordnung wett
Anordnung
+ gute lnjektcrkühlung
+ gute Zund kerzenkûhlung
+ guter Komprom iss berüg. Hch the rrruscher Betastung von zünoterze und Inje ktor
+ emfache Anordnung
+ einfache Konst rukt ion
+ kein Einf luss auf Konstruknon des ëtntasstanars
- längsgerichteteWasserkühlung schwierig
- tängsgenchtetewasserkühl ung schwierig
und Querr ichtung mögl ich
- emgeschränkter Einlassoder ausrasskanar
eingeschränkter Einlass oder Auslasskanal
Anordnung schwierig (Kraftstoffraü/Zündspule n)
- none therm ische Belastung der z öndterze
- hobe therm ische Belastung des Injektors (rasche Bildung von Ablagerungen)
+ Wasserkühlung in tängs-
»lnjektor
CD - Zündkerze E _ Einlassvent il A .. Auslassventil
der l'o,l'i/umiI'TIIf/f!, I'/Jll 7-iimlker2t< lI/ul l iin.lpritzl ,tach DPF
Laml>dason
M(Jtorll(lJier Rufiji/ter
di rekt ZIJ DME umw andcln.das bei nicdrigcn Drücken ähnlich wie Flüssiggas tran spurtie rt u nd gelage n werden kann. Die Energied ich te bet ragt etwa 60 % derjen tgen vrm Diesclkraftstoff. Vermarkten \\111 das Produkt unter e nde rem die Firm a Amoco Corp. Die AVl.-List Gm bll hat das zuge hörtgc vcrbrcnn ungs verfahrcn. das im Februar a uf dem SAE-Kongress crsunals der Üffentlichkelt vorgestcllt wurd e, entwiekelt. Es ist 7.U erwarte n, dass DME zucrst als Mschenprcdukt Verwendung finde n wird. Denkbar ist zunä chs t de r weltwene Ein sa tz in sterk um weltb elast eten Cebt eten wie zu m Beispie l Kalifo rn ien. Aber a uch für GroB flotte n in Bal1un gsrä um e n, d ie eigene Vertellcmetzc hesitzen, tst DME geeignct. Es ist 1.Uhoffen. dass (lM E bald groûfläc hig zur Verfügung stchen wint, den n für diesen Kruftstoff wurde ci n ncucr Motort yp m it de n klassischen Vorteilen d es Dieselm ot or s, a bo r oh ne dessen Nachtclle gescha ffen. RIlJSfi/lerm ollolit (lUS Siliziu mk(lrbid
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Motoren und Getriebe
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100 Jahrejung Was ist aus dem Selbstzünder geworden! Der Jubilar ist 100 jahre alt und so jungwie nie zuvor. Nicht nur, dass er den Weltmarkt mit mittelschnelllaufenden Motoren und Grogmotoren beherrscht, schickt er sich nun auch noch an, im Pkw-Bereich dem Ottomotor ernsthafte Konkurrenz zu machen. In Frankreich z.B. beträgt sein Marktanteil bereits über 50 %. Aus einem zwar langlebigen, aber lahmen, lauten und stinkenden Gesellen wurde und wird ein High-Tech-Wunder mit konkurrenzlosen Vorteilen an entscheidender Stelle. Zur Hochtechnologie gehört der Übergang auf die Direkteinspritzung mit Turboaufladung und Ladeluftkühlung, wie er sich beim Lastwagen-Motor schon lange vollzogen hat. Erste Pkw-Motoren mit Direkteinspritzung sind bereits erfolgreich aufdemMarkt. Zur - sicherlich nicht billigen - Hochtechnologie gehören aber auch oder werden gehören: Vierventiltechnik mit variablem Drall, Hochdruckeinspritzung, Formung des Einspritzverlaufs, Zweistufeneinspritzung für Teillast und Volllast, Hochaufladung, elektronische Einspritzung und -Regelung, elektronisches Gaspedal und variabie Turbinengeometrie des Abgasturboladers. Begabt mit niedrigen Verbräuchen und Rohemissionen, führen die High-Iech-Maûnahmen zu weit eren Verbrauchs- und Schadstoffreduzierungen, zu respektablen spezifischen Leistungen und zu erstaunlichen Mitteldrücken mit einem Maximum unter 1800 l/nunü). Bei den kritischen Partikel- und NOx-Emissionen werden wesentliche Fortschritte erwartet. Sind die Partikelemissionen in den letzten jahren bereits drastisch gesenkt worden, zeichnen sich neuerdings auch beim NOx Fortschritte ab; und man kann heute die Prognose wagen, dass auch ein zukünftiger Grenzwert von 0,5 g/mi. unterschritten werden wird - ein bis vor kurzem für unmöglich gehaltener Wert. Allerdings geht das nicht ohne beträchtlichen Entwicklungsaufbau und Mehrkosten. Der Dieselmotor hat in der Vergangenheit mehr polarisiert als der Ottomotor. Heute sind nur noch wenige Unverbesserliche gegen ihn. Herzliche Glückwünsche dem hoffnungsvollen jubilar!
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2/1993
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Motoren und Getriebe
Sondermotoren Zweitaktmotor/Wankelmotor Zweitaktmotoren haben eine wechselvolle und nicht nur negative Vergangenheit. Als groGe Dieselmotoren zum Beispiel für den Schiffsantrieb sind es die Hubkolbenmotoren mil den höchsten 112009 effektiven Wirkungsgraden von deutlich über 50 %. Die finnische Firma Wärtsilä, die im lahr 1991 den Bereich Schiffsantriebe der Schweizer Suizer AG kaufte, hat dies er Tage einen VierzylinderZweitakt-Forschungsmotor in Betrieb genommen, mit dem der Kraftstoffverbrauch von 167 g/kWh und die Schadstoffemissionen weiter gesenkt werden sollen. Die Zylinderbohrung beträgt 600 mm und der Kolbenhub 2250 mm. Neu ist die Verwendung einer Common-Rail-Einspritzanlage, die mit Einspritzdrücken von SOO bis 900 bar arbeitet und maBgeblichzum Erfolg beitragen soll. Zusätzlich ergibt sich dadurch eine Gewichtseinsparung von zirka30 t durch den Fortfall der Einspritzpumpe und ihres Antriebs . Zweitaktmotoren könnten neuerdings auch wieder für Pkw-Anwendungen Bedeutung erlangen. Bei Elektrofahrzeugen, die zur Erweiterung der Reichweite im stadtnahen Umfeld zumAuflaSchnittdurch den Wankelnwtor den der Batterie einen Range-Extender benötigen, wäre wegen des günstigen Massenausgleichs ein kleiner Zweitaktmotor gut geeignet. Auf den optimalen Kennfeldpunkt eingestellt, könnte er akustisch unauffällig seinen Dienst tun. Ein solcher Motor könnte preiswert und effizient sein. Über geeignete Range-Extenderwird intensivdiskutiert. Vor allem spielen leiser Lauf und Vibrationsarmut eine graGe Rolle. Daher wird auch über den Einsatz eines kleinen Wankelmotors nachgedacht. Der höhere Kraftstoffverbrauch spielt keine entscheidende Rolle, da der Range-Extender im stadtnahen Bereich nur selten benötigt wird und der Motor im Bestpunkt des Kraftstoffverbrauchs betrieben werden kann.Wer auGer Mazda hätte noch vor kurzem an den Einsatz von Wankelmotoren imPkw gedacht?
MTZ
2 Motoren und cet rtebe
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Zweitaktmotor Die wesentllc hun Entwtcklungsschwcrpun ktc fû r den PkwArnrl cb be treffen den Kraûstoffvcrb rauch (wirts chaühch koü] und die Schadslofflllillim ierll ng bezlchun gswels e lhre Bcsetugllng. Mil der Bronn stoffz olle erwächst dom Huhkol hcnmot n r dahc r ciuc mögl k-he Kon kur ren z. Es wird [edoc h sch r lange daucru. U Ill hera usz uflndo n, wer de r Sieger sei n wird. Noc h isl d er Vlcnakt- Hubkotbcnmoror als 0110- und Diesel mo to r unangcfochten. Auch in der vcrgangenh en harte er imm er w iede r V',.'eUbcwcrbc r un d blieb doch bis he utc ungoschlagcn. Das waren zum Beispiel der Stlrllngmutor; die Gas lu rbine. der Wa nkelmotor. de r Danrp fmotor sowie de r Eloktroam.ncb. Rlne weit ere Alle rnalive slelll die NUlZU llg des Zweitaktprinz ips dar. Trotz domlnlercndcr Marktuntcllc von Zwelta kt motoren bei grorccn Ja ngsa m la ufond en Gro (~d icselmotorcn , Kleindiesel mot ore n für Zwei räd er, Arbcusgerätc n sowlc l-rcizctt- hczlchungswetsc Offroadfa hr zcugcn u nd des Be it rags ro bust cr und p rotsworter Zweltaktm otoren bei de r Massenmot on slcrung in de n 50er u nd óücr jahrcn des \'erga ngl' nen j a hrhu nderls isl der en Ante il bel Lkw- und Pkw-Antrl obcn praktisc h au f Null zur ückgoga ngen. Die Grün dc h ierfür lagen vo r allc ru in der mechuntschcn und rhcnntschcn Trie hwer ks bcl asl u ng un d in Pro ble men des offc nc n Gaswec hs ols. de r Cc mts ch btldung und der Schadstoûcmts sloncu.
/l1J/n.\ Xweizyfirufu.;(wdwktfillJ/lJr mil IJirl~ktl'if/.\pritzu,,~
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7-8/2001
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Motoren und Getriebe
Insbesandere Entwicklungsfortschritte in der Lader- und Einspritztechnik sowie prinzipielle Vorteile des Zweitaktmotors bezüglich Laufruhe, Drehmomentcharakteristik, Leistungsgewicht und Leistungsbauvolumen sowie der Ladungswechselarbeit und der Motorerwärmung bildeten in den 90er jahren den Hintergrund für weltweite Entwicklungsaktivitäten an Pkw-Zweitaktmotoren. Trotz beachtlicher Entwicklungsfortschritte ist jedoch bisher ein Durchbruch im Sinne eines Serieneinstiegs ausgeblieben. Aus diesem Grund 8011 ein vierteiliger Beitrag in dieserund in den drei folgenden MTZ-Ausgaben eine Standortbestimmung vornehmen. Die Entwicklungsgeschichte des Verbrennungsmotors bleibt spannend.
" Pf licht oder Kür"
MTZ
6/1994
Der Zweitaktmotor war einst im Pkw ein .btlliger" Verführer und starb zu guter Letzt an sich selbst. Was ist an der seit jahren diskutierten Wiedergeburt? Nur eine Prozessanalyse von Motor und Fahrzeug führt zum richtigen Ergebnis. Zuerst sei die Frage erlaubt, für welche Anwendung er am geeignetsten erscheint. Die eindeutige Antwort lautet: für das untere Marktsegment, nicht weil er ein Billigmotor ist, - er ist es nicht sondern weil er hier seine gröûten Vorzüge in Bezug auf Laufkultur, Brennraumgröûe und Drehmomentverlauf ausspielen kann. Die Laufkultur ergibt sich aus der doppelten Zündfrequenz, die einen Dreizylindermotor möglich macht (DKW Slogan: 3 = 6). Der dadurch gröûere und kompaktere Brennraum gegenüber einem hubraumgleichen Vierzylinder-Viertaktmotor hat thermodynamische Vorteile. So ist er in Verbindung mit seinem hohen Mitteldruck schon bei niedriger Drehzahl dem Viertakt-Motor im Kraftstoffverbrauch mindestens ebenbürtig, da .Iange" Getriebeübersetzungen möglich werden. Ein solcher Dreizylindermotor hat darüber hinaus eindeutige Vorteile in BezugaufMotorabmessungen und Gewicht, was die Fahrzeuggestaltung positiv beeinflusst und noch einmal den Verbrauch senkt. Zum Zweitakt-Ottomotor: Es gibt noch keine serienreifen Lösungen gegen Zylinderverzug und Kolbenprobleme durch hohe thermische Belastungen. Die Direkteinspritzung, aus Verbrauchs- und
2 M otoren und ce tnebe
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Ldngs- und Qucrsc/lflilt durch den gleichstromgespûlten Pkw-Zwe itaktdieselmotor der AVL
Abgasgründcn orforderüch. ist noc h nicht scrten relf SchlieBlich ist die Ahgassitualion (r\0 x) noch nicht be frtedtgcnd. da es slch urn einen Mage rmotor handelt. Zum Zweitakt -Dicsdmotar: Die thermisch e Belas tung ist geringer. Die Dtesel-Direkt vinsp rltzung ist berelts in Serie und d ie Abga ssunauon en tspricht der J es Viertakt-Dieselmotors rnit Direktei nsp ntzung. Fazit: Der Zwcnakt-Onomotcr tst Kür; der Zwcitakt-Dicsd molor Pflich t. Und das Spüls ystcm? Da riibc r solhen wir red en .
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2 Motoren und Getne be
Motorkomponenten Aufladung
MTZ
112007
Schon vnr über ein hun dert.Jah ren ist die Aufladung erfunden wo rde n, und es gibl seltde m eine groûe Anzahl von Patent enmelde ngen . Im l' kw-Bereich is! ste sen der Orc ësc rtenemführu ng d er Turboaufladung berm Dieselmotor mil Dirckteinsp ritzung im Jahr 1989 Standa rd, Dadurch verlor d er Dieselmotor das Image de s lau ten. slinkenden und vor allem lahmen Aggregats . un d er is! hc ute der Mot or, d er den gr öêt en Fahrspaû btetet. Beim konvenlioncl lcn Ott omotor lul sich die Tu rboautl adu ng erhehlich schwerer, da die Rand bedingunge n ungleich komphziert er slnd . Durch d ie Quantitätsregelung lst d ie Gasm assc durch de n Motor bei Teillast erbebuch geringer als beim Dieselmotor, der mlt Ouaut àtsregenmg berriebe n wird . also de n vollen Messenstrom erhûlt. Dadurch entsteht heim Beschleunlgen d as be ka r mte Turboloch. Wegen der erh öhte n Klopfneigung du rch d ie Aulladung mus s die Vcrdichtung zurûckgenom rnen werde n. was den Kraftstoffverb rauc h anstelg cn läss t. w eltere Problcmc entstchcn durch die hö heren Abgastempcraturcn für de n Turbolader und im Abgassyst em. Erst mit d em Begln n der Direkteinsp ritzung auch belm Ott om otor verbesserten slch d ie ver b ü nntsse ve r allem allen duren d ie Kruftstoffverdam pfu ng im Brenn rau m (Innenkühlung ) d ramatisch. Dadurch wird die Turb oaufladung beim Ottomotor ihren Stegeszug for tsetzen. wer slch ûh cr d ie komplexcn Zusamme nhänge bei der Aul1adung regelmä Gig infonnieren w tll, wa r auc h d ieses jah r wieder b ei der ~A ll l1 ad et ech ni s c h en Ko nferenz" in Dresden - dem Mekka d er Aul1ad ung gut aufgehobe n. Es wu rde der Hogen vom Pkw-Erdgasm oto r ûber d en Ouomotor mit Direkteinsp ritzung bis h in zum groêcn Zwcita kt-Schiffsd ieselm otor gespan rit. IIignlights waren: WasteHeat -Hecovery- Konzept. vorste llung de r ers te n Serien-VTû für etne n 0 110motor von Porsche und fûr Sch tffsdle sulmotoren mit Schwerö lbctrieb. mehrPril/zip der medmnischen AlifladulIlI
2 Motoren und c et rtebe
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l'rinzip der Ilhj!,lIs111r/UJlIUJlll dil lil!.
st uû gc Aufladcsyst cm c bclm lncsel motor ZIIr gleic hzeiligen Opünuorun g von t.cis tung un d Em issio n. alternat ivo Werksl.offe [Ein sat z von Kuns tstoffen heim Ahgasturbolader ) und l.adclufl kiihler sow ie alt e rna tive Krafrst offo.
Varia bie Ventilsteuerung Seit mlt tlcrwelle weit mehr als zchn Jah ren haben sich die unt erschh-d lh-hstcn va rlabfe n Vent ilsleuerll llgen an Sortcmnot ore u bewah rt. Dass hent zut ago auch an modernen kleineren Motorou stufcnlos wirkende Nockcnwcllcuverstellungcn auf der Ein- ur ul Auslassvcntllsclte appliziert wen/e n, hä ul'll die Welligslen erwartel. M lt. de r Mark leinfiihrung des BMW Valvctro nlc -Systcm s. das als vollvarlables meehamsehes Systcm auch die I.ast srcucrung übcrnlnunt , hal de r Stelh-uwen der Entwtcklnugsaknvn ätcn 1.11 dlcscr Thema lik in de n Automo bllflrm cn emc neue Dimonsion crhnhen. Dleser Eind ruck war a uch au f d er Tagll ng ~Va ri a bl c Vcntil sleu crung~, die kürzhc h in Essen statt fand. zu gewin nen . Gruml slnd d ie VerbrauchseÎ nsparunge n, die damit erreichl wer den. Fü r die metsten Automohllû rm en slc lll sk-h mc h r den n je die l-rago, lnwlcwcit. di e ak lllcll In de n Entwic khmge n vcrhandenen altermu lven Motorstuucrungskonzcpt o übcrd ac hr wer den müs-
MTZ
6/2002
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2 Motoren und cetnebe sen. Die richti ge Wahl aus der Vielzahl der mögnch en Ideen tst elne der am schwtertgsren Z ll treffenden zn tschetdunge n. Mehrere ta usend Patent anmeldungen zu dieser Thematik sind zu beachten! Zur veränderung des Ventilhu bs stnd bisher n ur rein mechantsch wirkende Systeme i11Serie. Hydraulische und elektro-
mechanische Systeme sind von einem Serrenernsat z noch relauv weit entfern t. Der Zukun ft geh ören Systemlösungen. die stch mit dem Valverronrc-System messen mussen. Elne zusarauche Veränderun g des Ventilhubs und der venulöffnungsdau er kann stufenlos ode r in Stufen erfojgen. wte fiir erne Venlilkont uru m- oder -abscha nung, Neben B:\I\Vslnd dtese zuletzt genan nten Kombinationen bei den Atl de< _
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ge laklj·Ell,kt roanlr il'b en tdoekt. Die xew 'ïorker Verkehrsbetrlebe werden in diesom Jahr weitere 5CXJ Stadtbusse erbanen. nachdem zuvnr berelts 200 und 125 Einhe iten ausgcllefert wordon waren. Ht'rstl'ller ist die Flrma Orion , die norda merika nische Sta dt busma rkc ven Dat mle r-Ch ryslcr. Damit lst Orion der führ cndc Herst eller " on Hyhrtdhu ssen auf Diese lmu to renh asls. Sa n Frunctsco u nd Toro n to walle n nach Ange bcn des l ier stellers weile re 71K) luhrzougo hestullen. Wil' de r Knnzer u auû erdem nut gotetlt hut , we rden auch Hyh rld unt rluhe für lek-hte Lkw und Tran spo rte r entwiekelt. Die Kraftsto f1\'l'fb r'dlll'hsdnsparu ng so livnr allcru durch Hn.'mM'Ocncrglcrückgc winn ung 2S b is 30 % be tragen. Entsprechond verringert slch auch der CO2-AusstoK Darüber hinau s wi rd angcgeben, das..s dil' Parti kclc misston urn 90 % un d der Stickoxidausstng urn 40 % gcsenkt " u ni e. Zusätzlich verfûgc n die Hyb rid hussc übe r eine höh cre Bcscbleumgnng nhne d it' hiiuligen Gangwcc hsel und daher ûber ein e ruhtgcro und ruck fretc Fahrt. Hoffentltch könncn skh die sc Teehuik vid e Fuhrparks Jcistcn, zumal sic slch nac h t'in igl'n Jah ren amo rt tsh-rt hat.
4 Hy bridant rieb
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Dieselmotor oder Hybridantrieb? Der l'k w.lueselmo to r mit.Dimkteinspr ltzung h al aus Verhrauc hsgründon in Europa cmcn ung uuhnte u Siege szug angetreten. Er ist dahei, den Ou omot or 1.11 übo rholun. Xtcht so in j a pan. Ilier isl e r M Ill'rso na no n gral a-. Die Verlege nheit sliisun l'( [wigt Ilybrldunt rieh. Vergl{'il.:he zeigen. dass der Hybr ida ut n eb zu t ener isl, sein Platzbeda rf un d sein Gewicht zu gro g smd und VOf allc ru der versproch cn c Verb rauchsvort eil im Allta gsbc tncb nich t wiedcrgcfun dc u wird. Auf der Schuds toffscit e hut. der Dieselm otor redoch noch immer Xachtuile gege nûber dcm Ou omot cr u nd dcm Hybriduntricb. de r bokanntlich in j a pan mil ciner uDttomotor ausge riislcl ist. In den USA ha f ein bciuharlcr Wctt bcw crb zwisc hcn Eur opa und Japa n urn das bossere Konzept eingcsctzt.. G.\t und Bosch haben sic h ge mci ns a m das Ziel gcse tz t. bis zu m j ah rcscudc 20(H die Abgasp roblorn o (US07) des Dieselm oto rs zu löson, und Bosch hat aufdom Ge nfer Aulom ohilsalon im .\liirJ. offiziell vcrk undot. da s» dle scs Zit'! uuch crrclc ht werden wird. Es sch ei nl, da ss die Lösung
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4 Hybridantrieb
zur Entstickung und Partikelbeseitigung bei Teillast mittels homogenem Gemisch und kalter Verbrennung erfolgen wird. Ein Partikelfilter ist für die höheren Lasten erforderlich. Bosch ist in Bezug auf die Einführung des Dieselmotors in den USA sehr optimistisch. Man rechnet damit, dass in zehn jahren der Anteil an Dieselmotoren in den USA 20 Prozent beträgt. Die Einführung wird von ob en nach unten erfolgen, das helût, dass gröûere Fahrzeuge (SUVs) zuerst den Dieselmotor erhalten werden. Auch der chinesische und der koreanische Markt werden sich dem Dieselmotor öffnen. Schlieûlich hat auch Indien groûes Interesse; hier gab es eine Steigerung des Anteils an Dieselmotoren über zehn Monate von 33 Prozent. Quo vadis Dieselmotor?
5 Elektroantrieb
117
Elektroantrieb Nasenwasser Wie beruhigend, dass der Strom aus der Steckdose kommt. In einer ganzseitigen Anzeige lässt der Industriekonzern Evonik in der Financial Times Deutschland eine attraktive Blondine genüsslich und tief im rechten Nasenloch bohren. Sie lässt uns mit verträumtem Bliek wissen: ,Wir sorgen dafür; dass Autos in Zukunft mit Stromfahren. Es muss also nicht mehrüberall nach Öl gebohrt werden': So weit, so schlecht. Im Ernst: Evonik ist Entwicklungs- und Produktionspartner von Lithium-Ionen-Batterien von Daimler geworden. Die Investitionen im Tochterunternehmen und Batteriehersteller Li-Tec in Sachsen sollen im niedrigen dreistelligen Millionenbereich liegen, wie Daimler-Chef Dieter Zetsche laut 0 ben genannter Zeitung verkündet hat. Daimler will sich mit einem Anteil von knapp 50 Prozent beteiligen. Die Kooperation ist ein industriestrategisches Schlüsselprojekt.Man sieht in der Lithium-Ionen-Batterie in Deutschland eine Kernkomponente für zukünftige Hybrid- und Elektroautos, die man nicht mehr länger nur Toyota überlassen wilI. Deshalb will Daimler in einem zweiten Schritt ein neues Unternehmen zur Groûsenenprodukuon von Batterien gründen. Volkswagen soll dem Vernehmen nach mit Toshiba kooperieren. Continental arbeitet mit mehreren Batterieherstellern zusammen und Bosch-Partner ist der koreanische Samsung-Konzern, zweitgröûter Produzent von Lithium-Ionen-ZeIlen. Laut Financial Times Deutschland hat Zetsche erste Orcûsenenfahrzeuge bereits für das jahr 2010 angekündigt: .jceben reinen Elektrofahrzeugen werde es voraussichtlich auch die Kombination mit Brennstoffzellen geben'; Wer scherzt da in Bezug auf den Einsatztermin für Elektrofahrzeuge, die Financial Times Deutschland, Evonik-Chef Werner Müller oder Dieter Zetsche? - Und sollte die Brennstoffzelle nicht schon einmal imjahr 2004 in Serie gehen?
MTZ
312009
118
5 Elektroa ntneb
Ist die Batterie der Tod der Brennstoffzelle?
ATZ
1112007
Unte r dlcser Übc rsc hriH ha l Dr. \Vollj.!;a ng Steige r VU il volk swagon aur dom 16. Aac hcncr Kolloqulum am 9. Oktober 2007 ctncn . wie
lch moine. Scbrüssctvonrag übc r die Sinnhafligkcil des wasser-
srotts als Encrwcl rägcr filr den mohile n Hn sat z.gcbalt cn. ncm hal er d ie zuk nnfugc Bcdcutung VUil retncn Hc kt rotahrzcugcn mil nettcncbctncb gcgcn übcrgcstcttt. Das Ergcbn is isl ome ...vlom ent aufnahmc", wie er ausführ te. d a der Hetrac htu ngs hor lzont weil in die Zu kunH ruicht. Trotadem sind die Ergcbn tssc von gro ûcr Bcdoutung Iü r zukü nfügc Enl wick lungsric htungcn. Ein wtchttges Ergch nis se iner Aussagcn isl die Feststellung. dass
d ie bet der Ilrcnns lo lTzcllc notwendigc \Vasscrslolfgcwinnung übcr den Pfad der Eleklrolyso de utllch cn crgtcaufwändtger ist als d ie Spetcherung des Stronis d irekt in Battenen . Sein Poslu lal isl dahcr.dass es d enma ch crlaubt sein lTl USS, die Sinnh an igkcil cmc r w assc rstoûgcncrtcr ung übc r de n Strompfud tufrage zu stellen. Int eressant sind a uch sctnc nctracmungcn Liber die w enerentwiekle ng {Ier Ilall crictechn ik. Zunäc hs t wa r sic znmt ndcst in Europa lange Zeil vcruachlàsstgr worde n. I tcuugo Lithium-Ion 'lc chnologic n lassen nu r 20 Wh/kg nut zen . was bolm Einsa tz crncs tnü-kg-u attcrtc-Sysrcms ctucr n crchwcn c von xirka 7 km ent spoebt. Dureli ror tsch rtttc bei der Zyklisierbarkeit un d cruer
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5 Elektroantrieb
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5 Elektroantrieb
Steigerung des Nenn-Energieinhalts ist es jedoch mäglich, die Energiedichte kurzfristig auf 60 Wh/kg zu erhöhen. Dazu Steiger: "Völligneue Wege müssen beschritten werden, wenn elektrische Universalfahrzeuge mit einer Reichweite van mehr als SOO km realisiert werden sollen. Hlerfür ist eine Energiedichte van mehr als 1500 Wh/kg notwendig. Sowohl die Lithium-Ion-Technologie als auch alle anderen bekannten chemisehen Elemente staEen hier an ihre theoretischen Grenzen, so dass für solche Energiedichten neue Ansätze erforscht und entwiekelt werden müssen. Aus diesem Grund ist an eine Verwirklichung entsprechender Energiedichten erst nach 2020 zu denken - dann allerdings mit vielversprechenden Anssichten'; Steigers Vortrag - nachzulesen im Tagungsband zum Aachener Kolloquium - sei Ihnen ans Herz gelegt.
Elektromobil
MTZ
10/2007
Schon als Kind begegneten mir Fahrzeuge mit Elektroantrieb. Seit dieser Zeit begleiten sie mich in unterschiedlichsten Varianten und sind immer mal wieder eine Schlagzeile wert. Schon immer lag das Haupthandikap bei einer viel zu geringen Reichweite des Energiespeichers Batterie. Mehr als ein halbes Jahrhundert war die Bleisäurebatterie Standard. Im Vergleich zu flüssigen Kraftstoffen ist ihre Energiedichte jedoch zirka 350 Mal geringer. Das erlaubte und erlaubt ausschlteûlich Nischenanwendungen. Erst durch die Forderung der kalifornischen Behörden nach Nullemissionsfahrzeugen kamen die Batterie-Weiterentwicklungen richtig in Schwung. Die zurzeit aussichtsreichsten Entwicklungen sind die Nickel-, Metallhybrid- und die Lithiumlonenbatterien. Aber auch deren Energieinhalte sind Lichtjahre van flüssigen Kraftstoffen entfernt. Das Verhältnis der Energiedichte zu flüssigen Kraftstoffen beträgt immer noch etwa 1:120. Weitere Nachteile sind unter anderemdie noch zu geringe Lebensdauer und die Aufladezeit van mehreren Stunden. Zudem leidet bei einer Optimierung der Energiedichte die Leistungsdichte und umgekehrt. Auch der Unterhalt - gemessen an den Leasinggebühren eines Fahrzeugs - ist fast drei Mal sa hoch. Und trotzdem: Das Nischenangebot wird sich durch die neuen Batterietechniken und durch staatliche Subventionen deutlich erhöhen. Dazu kommen Fahrverbote für konventionelle Pkws wie
5 Elekt roantrleb
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bctsptclswclsc in Londen. Mallan d und Hom. .Mi t Rlo ktrofah rzeugen für de n stàdtlsche n lr menverkchr slnd n ach sl atislischcn l-rhe bungcn fllr {JO% der Fahrzeuge pro Tag nu r Fah rst re eken von filnfzig Ki lomelern erforde rlfch. Ein Rlektrofahrzcug kann lcdoch schon heul c mehr als die doppc llc l'ah rst rcckc absulviereu. Auch d ie Höchstgcscbwtndtgkctt ist in der Stud t kctu Th ema , und das
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5 Elektroantrieb
Beschleunigungsverhalten ist exzellent. Aufgeladen wird nachts. London stellt sogar in der City kostenlos Steckdosen zur verfügung. Und es fallen auch keine Gebühren für Fahrten in die Innenstadt an . Dadurch wird die Kostenbilanz deutlich freundlicher. Hat der Elektro-Smart mit einem Groûversuch mit hundert Fahrzeugen in London die Nase vorn?
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6 Brennstoffzelie
Brennstoffzelle Istdas Wasserstoffzeitalter noch zu retten?
MTZ 5/2009
Über .Algen - Biokraftstoffe der dritten Generation" wurde bereits in ATZ 7-8/2008 in der Rubrik .Impulse" berichtet. Dort ging es umdie schnelle Verrnehrungvan Algen durch Zufiihrungund Zerlegung des Treibhausgases CO2 mithilfe der Fotosynthese. Kohlenstoff ist Baustein für die Algenverrnehrung und Sauerstoffwird freigesetzt. Aus der so erzeugten Algenmasse lassen sich - so die Erwartungen - beliebig grage Mengen Biokraftstoffe und auch Nahrungsmittel erzeugen. Neben diesen Forschungsarbeiten macht auch ein anderes vielversprechendes Verfahren auf sich aufmerksam. Mikrobiologen weltweit, in Deutschland ZUID Beispiel an der Ruhr-Universität Bochum urn Professor Matthias Rögner, erforschen die Biowasserstoffproduktion durch Mikroalgen. Das Verfahren beruht darauf, dass die zugefiihrte Sonnenenergie nicht mehr zum Algenwachsturn (Biomasse), sondern zur Erzeugung von Bioenergie in Form von Wasserstoff genutzt wird. Hierzu werden Mikroalgensysteme in mehrjähriger Optimierung zu Designerzellen umgewandelt beziehungsweise umprogrammiert. Diese ZeIlen sollen zirka 100 Mal mehr Wasserstoff pro Liter Algensuspension erzeugen können als die ursprünglichen Mikroalgen. Da die Mikroalgen je nach Algenstamm nur Sü:B- oder Meerwasser mit Nährsalzen, Lichtenergie und Begasung durch Luft benötigen, ergeben Hochrechnungen der Mikro biologen wettbewerbsfähige Herstellkosten. Wie bekannt, ist die heutige Wasserstoffgewinnung sowohl aus fossilen als auch aus Ökostrom völlig unwirtschaftlich. Zum Beispiel beträgt der Wirkungsgrad bei der Gewinnung von Wasserstoff aus Wasser durch Elektrolyse weniger als 50 Prozent. Mit der Biowasserstoffproduktion mithilfe von Design-Mikroalgen ist das Wasserstoffzeitalter vielleicht doch noch zu retten, wenn auch erst in einigenJahrzehnten.
6 Brennstoffzeûe
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Die Brennstoffzelle- eine Mogelpackung? Nach der voltm uu dlgc n Ankündigung bedc utonder internatio naler Automobilherste llcr vor cinigen ja hron . dass Im j a hr 2004 die e rst en Pkw m il Brennst offzellen in Se rie gohe n we rden, e rfolgt nun de r p la nmä m ge Bückzug vo n dlos em Vorhahen. Nnch de m Meno. was kûm rner t mlc h mcin durnmcs Gcschwät z ven gcst em . wird jclzt die Etnfüh run g für das jahr 20 10 a ngekü ndi gt. Zurzclt soll e n Brcu ns toffzcllcn- Fahrzeugc zur Er probu ng nur an Fuh rpa rks vc rhc hcn we rde n. Verliehen dcshalb. weil sic noch cun bezuh lbar" scie n. AuBerdem ha be die Bre nnstoffzelle nach neuesten Aussage n ctnes vcrst ands de r deutschen Autom ohill ndust rle ers t einen Entw icklu ngss ta nd er relcht, de r dcm eines vorbrcnnuugs-
AlZ
1212002
motor s vor hu ndert jahren en tsp richt. Die a ktuclle n Ve rsprec hungen für das jahr 20!O. in dom zjrka ein Prozont de r Neuwagenprod uktion m it Hrenn stoff'zcllen a usgcr üstc t sein so lle n. ste he n bereit s jetzt schon wiede r a uf wac kehgc n l-üftcn. Bei eine r M worsl case"-Betruchtung slnd dies e opumlsusc hcn Aussagcn mc hr als zweifcl ha ll - stchc un ter a ndere m Kos ten , Gewicht , Baurau m , Lcbc nsdu uc r, Hclc hw cit e, Kalt start. Plannbedarf und nicht z ule tzt de n er for de rlic he n Brc nnstoff Apropo s Brcnnstoff Nach In-wegen übcr Met hanol un d Hen zin ist nu n wesscrstoff an gosagt. Doch was ist mil de r Relchweite, Her sle lJung. Lage rung. Verteilun g einschltofölch cln cs Tankstelle nnct zes? Und wie isl es mit de n Iiersiellungs koste n bcst elltv La ul Ara! knst ot Wasse rstoff d as Vier- his Fünffache von he utige m
Electric lty g enewabte
Hydrogen (Regeneratlve
Diesel Fil el Gasoline ~'OfhwaKf'!I S Fw'/- and Powertrain Slrafl'lO' 2008
Fuel Celt
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6 Brennstoffzelie
Kraftstoff. Die Reichweite beträgt zurzeit nur 300 bis 350 km. Wasserstoff, gewonnen aus fossilen Quellen, ist Unsinn, da bei der Herstellung Schadstoffe entstehen und der Wirkungsgrad absinkt. Wasserstoff aus erneuerbaren Energien steht jedoch in gröûeren Mengen erst in etwa zwanzig]ahren zur Verfügung. Die Brennstoffzelle ist daher für den mobilen Einsatz auch auflängere Sicht eine Mogelpackung!
Zukunft Hubkolbenmotor
MTZ
12/1999
Alternative Antriebe wie var allem die Brennstoffzel1e werden, wenn überhaupt, erst in jahrzehnten einen bescheidenen Anteil am mobilen Verkehr ausmachen. Neben den bekannten Problemen ist der Platinbedarf noch zehn Mal höher als bei Nachverbrennungssystemen heutiger Hubkolbenmotoren und daher nicht verfügbar. Aus diesem Grund muss das volle Potenzial des Hubkolbenmotors ausgeschöpft werden - und das ist noch atemberaubend groû . Neuester Meilenstein ist nun auch in Europa der Ottomotor mit Direkteinspritzung und Magerbetrieb bei Teillast , der bei VW" einen Verbrauchsvorteil von 15 % erreichen soll. Erstmals ist es gelungen, den NOx-Adsorber schwefelverträglich zu gestalten, so dass einem Einsatz in Europa nichts mehr im Wege steht. Die Forderung nach schwefelfreiem Kraftstoff bleibt jedoch bestehen, da bei Schwefel im Kraftstoff der mühsam reduzierte Kraftstoffverbrauch wieder ansteigt. Erkauft wird das neueSystem mit zunächst deutlich höheren Kosten von 1500 Mark, wie VW" bekannt gab. Mitsubishi nennt Mehrkosten von zirka 500 Mark. Nicht jeder Automobilhersteller setzt beim Ottomotor aufDirekteinspritzung. Das Konkurrenzsystem ist die vollvariable Ventilsteuerung. Das Verbrauchspotenzial ist etwa gleich grog wie beim Ottomotor mit Direkteinspritzung. Da dieser Motor jedoch mit À = I betrieben werden kann, erlaubt er die bewährte Abgasnachbehandlungstechnik mit einemDreiwegekat. Nur mit dieser Technik ist aus heutiger Sicht ein Fahrzeug mit Null-Schadstoffemission möglich. Erste solche Fahrzeuge, noch mit Saugrohreinspritzung und konventionellem Ventiltrieb, werden bereits ab demjahr 2002 in Kalifornien in Serie gehen. Im Gegensatz zum Ottomotor konnte beim Dieselmotor noch kein Fahrzeug mit Null-Schadstoffemission dargestellt werden.
6 Bren nstoffzelle
IlyhridantriRhjür eincn Lin ien-Hyhrid-Omnihus
\VelrJlP \Vt'ge kön nen wenerhelfen. d ie pmhlemaüsehe n Sr-hadstoffe Partik el und ~Ox zu h e- s e it ige- n? Gr u nJ n mlUssd zu ng isL sch wcfcl- und a romatcnfrclcr Krafl.stoff miL cincr holten Cct unzahl. Hilfroich sin d dar ühor hina us sa uNslollha lLigt, Kra fl. stoffko mpon enten. Heim Mot o r is t die wei tere Op tmücrung der Verbrennu nn mlthilfe vnn Hochau fludu ng, va rtabtem Druil, voltlast-Teillastdüsc, viclfachcmspntzung Stclgc rung des Einsp rit zdruc ks und gekühlter AGH. erforderl ir h. Den n ic h t u nbedeute nJ ..n R..st. muxs J ie Ahgasnachh e- handlung leist.e n. Pa rti k..l w.. rd e- n letzeen Endes durr-h effekt jve Ituûfllter entfernt werden. Hei der XOx· Re seit.igung ist. jed or-h noch kein Licht. am End e J r-s Tunnels in Sich t. Solltc das lan gfris lig nicht gclin gcn , Ist der Dies elm otor tot.
Pür Spanming ist also gc sorgt.
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6 Brennstoffzelie
Brennstoffzelle - der richtige Weg?
MTZ
1111999
Der Wettlauf urn den frühestmöglichen Einsatz der Brennstoffzelle in Fahrzeugen ist vall entbrannt und nimmt immer groteskere Formen arr. In diesen Wochen hat bereits die zweite international tätige Automobilfirma den Serienanlauf für das jahr 2004 angekündigt! Es hat den Anschein, als 8011e das Fen des Bären verteilt werden, noch ehe er erlegt ist. Was sind aus heutiger Sicht die Fakten? 1. Die Angaben über den Wirkungsgrad der Brennstoffzel1e sind widersprüchlich und berücksichtigen aft nicht die gesamte Wirkungsgradkette. 2. Es ist bis heute völlig offen, mit welchem Brennstoff sie betrieben werden wird: Wasserstoff? - wohl kaum; Methanol?; heutige Kraftstoffe?; alternative Kraftstoffe? Erst nach einer Festlegung (in wie vielen Jahren? ) kann dann die notwendige Infrastruktur, das hetût ein Tankstellennetz, aufgebaut werden, was viel Zeit und Geld kostet. Hier kann die Rechnung nicht ohne die widerspenstige internationale Mineralälindustrie gemacht werden. 3. Der technische Aufwand ist aus heutiger Sicht unvergleichlich hoch und beansprucht noch zu viel Bauraum. 4. Die Herstellkosten müssen noch urn den Faktor 100 gesenkt werden. Da lässt aufhorchen, dass der Hubkolbenmotor zum Gegenschlag ausholt: Laut Honda kann deren EZEV-Fahrzeug mit Ottomotor die Kohlenwasserstoffe der Umgebungsluft vorbelasteter Räume, zum Beispiel des Münchener Stachus, reinigen. Zirka 13 Kilometer nach einem Kaltstart hat das Fahrzeug seine HC-Emission in der Gesamtbilanz auf Null zurückgeführt, und ab diesem Zeitpunkt wird das HC-Immissionsniveau der Umgebungsluft abgetragen. Der Hubkolbenmotor hat somit noch ein groûes Emissionspotenzial und gibt sich der Brennstoffzelle noch lange nicht geschlagen.
6 Brennstcffzeûe
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Brennstoffzelle berelts 2004? Am Belspiel wa ukehnotor läs st sich fesunachen: ein neues Pnnzip bruu cht m eh r als n ur ctmge VorleHe. wenn gle tchaclttg auch Nucht elle da mit verhunden sind, lii~ s l es stch nicht durehs etzent \Vie lst aus dtc ser Sicht der au genbltckltche Stand de r Brenns toffzulle zu beurtellen? G ror~e Fortsch ritte sind un ver kcnnbar, Noc h vor elwa zwei juhrcn fülltc der Brenn sto ffzellen-Antr leb eincn ga nzen Tra nsportcr, und die Progn oscn fiir ein cn Sertcne tns utz laut oten. wenn üb erha upt , dann nach dom j ahr zülS. Aufder diesjährigen Aut omobilausstelluug in Fran kfurt halte de r BrennslofTzellen-Antrleb berelt s Plat z in etne r - allerd ings noch übe rfüllte n - A-Klasse, und d ie siche rlich zu o pumtstl sche vora ussa ge ein es Pkw-Herstelle rs fllr den Seriene insu tz wtrd fûr dte jahr e 2(KH bis 2()()fJ abgcgehcn . Die Hlsiken dteser Prognose slndn lcht zu übcrsehen. Zwar liegt de r wtrkun gsgrad der Brennstoff zellc bCÎ vcrwendeng vort w asscrstoff bei 50 bi s 70 % (Dieselmotor maximaI 44 % un d Ouomolor maximal 36 %). Auch sind d ie Schndstoffem issloncn im Vergleich zum Hub kclbcmnotor mi nima!. Doch isl das Bauvolumeu
MTZ 1211997
Die Hod ltemln'rtltllr.Brl'lllls/offu lle kunn bis 160'C ohne Leistungsverlust betrieben wen/en.
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6 Brennstoffzelie
immer noch viel zu grog, und die Kosten liegen derzeit mehr als 100mai über denen konventioneller Antriebe. Bei den relevanten Unternehmen arbeiten daher bis zu 280 Mitarbeiter an diesem Projekt. Da kann man nur feststellen, dass der Mut zum Risika verantwortungsbewusster Firmen für Innovationen gröûer ist, als die Öffentlichkeit gemeinhin wahrhaben wilI. Den Betroffenen wünsche ich daher Glückauf.
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7 Kraftstoffe. Schmierstoffe
Kraftstoffe, Schmierstoffe Energiepass
MTZ
4/2008
Die Debatte urn die CO 2-Bestrafungssteuer für Fahrzeuge der Komfortklasse hält unvermindert arr. Dabei sind einerseits Dummheit, andererseits nüchternes Kalkül urn handfeste wirtschaftliche Interessen die Triebfeder. Nationale Egoismen einzelner europäischer Länder haben , wie so aft, Hochkonjunktur. Lösungsvorschläge sind wohlfeil. Da muss es auch dem Herausgeber dieser Zeitschrift erlaubt sein, sich mit einer Idee zu Wort zu melden, die alle Energieprobieme dieser Welt löst. In Anlehnung an den Kommunismus sollte jedem Menschen dieselbe Energiemenge zugeteilt werden. ader ist es einsichtig, dass bei den vielen Energiebedürfnissen ausschlteûlich der Kraftfahrzeugbenutzer überproportional zur Kasse gebeten werden soll? Weshalb werden die Benutzer öffentlicher Verkehrsmittel nicht abkassiert, und zwar abhängig van den gefahrenen Kilometern? Weshalb ist es straffrei, wenn man, sa aft man nur will, urn den Erdball fliegen darf? Weshalb ist die Cröûe einer eigenen Wohnung ader eines Hauses frei wählbar? Sie wissen es, diese Liste lieûe sich beliebig fortsetzen. Und wie könnte mein Vorschlag funktionieren? Ganz unbürokratisch mithilfe eines Energiepasses. Es darf jedoch nicht vergessen werden, dass es, auch wie im Kommunismus, für besanders verdienstvolIe Menschen Ausnahmeregelungen geben muss. Sa wird wohl niemand etwas dagegen haben, wenn Al Gore mit einem Sonderbanus auf seinemEnergiepass bedacht wird für seine überaus luxuriöse Villa und für seinen Privatjet, mit dem er urn die Erde düsen darf urn als Heilsbringer in Sachen Umweltschutz für geringe sechsstellige Eurohonorare Vorträge var den Grofsen dieser Welt zu halten. Und meine Heimat ist ab morgen der Äquator - dort brauche ich keinen Energiepass. Ich habe immer hitzefrei.
7 Kraftstoffe, Schmierstoffe
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Mineralöl verändert dieWelt nachhaltig Shell, der zwettgröûte private Mineralölkonzern der Welt, hat erneut Spekulationen urn knapper werdende Öl- und Gasreserven angeheizt. So ist imletzten]ahr bei Shell die Produktion urn sechs Prozent gesunken, während gleichzeitig die Förderkosten urn zehn Prozent gestiegen sind. Zudem sind die privaten Ölkonzerne zwar in der Verarbeitung und Verteilung noch führend. Den Wettlaufum die verbliebenen Reserven scheinen sie jedoch bereits verloren zu haben. Staatskonzerne wie Gazprom und Saudi Aramco beherrschen schon heute 90 Prozent der globalen Vorkommen. Weiterverschärft wird die Situation durch die hohe Nachfrage von Schwellenländern wie China und Indien nach Mineralölprodukten. China etwa plant, seine Ölreserven bis zum]ahr 2010 zu vervierfachen. Urn dieses Ziel zu erreichen, werden auch strategische Allianzen mit politisch - sagen wir - schwierigen Ländern wie dem Iran oder Angola eingegangen. Daraus erwächst eine geopolitische Veränderung von bisher nicht gekannten Ansmaûen. Die Kräfteverhältnisse aufunserem Globus werden sich schlicht verändern , sie werden teilweise auf den Kopf gestellt, und wir alle werden es schmerzhaft spüren. Und was bleibt für die bisher so dominierenden privaten Mineralölgesellschaften? Sie führen noch technologisch zum Beispiel bei der schwierigen Förderung unter tiefen Meeren oder unter Permafrostgebieten oder auch bei der Gewinnungvon Öl aus Ölsänden oder Ölschiefer, La ngfrist ig können sie jedoch nur durch das Engagement in erneuerbare Energien überleben. Einige haben das mittlerweile erkannt und geben ihre ursprünglichen Widerstände nicht nur auf, sondern investieren zukunftsorientiert.
ATZ 3/2008
Ölpreisnotierungen Der Ölpreisschock des vergangenen ]ahres sitzt besonders tief. Die Rallye bis jenseits von siebzig Dollar pro Barrel ist ein Warnsignal für die Zukunft und fordert alle betroffenen Parteien zum Handeln auf, wenn auch in diesen Tagen eine Verschnaufpause an der Preisfront eingetreten ist. Was ist geschehen? Noch zum]ahreswechsel war wegen der Mehrwertsteuererhöhung mit einer Preissteigerung von zirka sieben Cent pro Liter Kraftstoff an den Zapfsäulen in Deutschland gerechnet worden. Doch man traute
MTZ 3/2007
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7 Kraftstoffe. Schmierstoffe
seinen Augen nicht: Die Preise blieben stabil. Lag der Barrelpreis noch Anfang Dezember 2006 bei etwa 65 Dollar, fiel er Anfang januar 2007 auf 54 Dollar pro Barrel. Und nun ist eine weitere Beruhigung des Marktes eingetreten.Wie Ali Naimi, Saudi-Arabischer Ölminister Mitte januar 2007 äuûerte, sieht er keinen Anlass für zusätzliche Fördersenkungen der Organisation Erdöl exportierender Staaten (Opec). .Angebot, Nachfrage und Lagerbestände befinden sich wieder im Gleichgewicht", verkündete Naimi var einer Ölkonferenz in Neu Delhi. Nach Ansicht des Ölministers hat sich der Markt seit Oktober 2006 wieder erholt. Naimi gilt in der Opec als politisch einflussreiche Stimme. Der Opec sei es gelungen, die hohen internationalen Reserven zu handhaben, sagte der Ölminister. Die Fördersenkungen der Opec und die erhöhte Nachfrage nach langanhaltenden Reparaturarbeiten in den Raffinerien hätten den Trend der steigenden Lagerbestände verhindert. Daher denke man nicht an Fördersenkungen. Durch diese ÄuBerungen fiel in New York der Ölpreis weiter. Am 16. januar 2007 betrug er 51,35 Dollar pro Barrel. Wie wir alle wissen, kann sich die Situation vor dem Hintergrund unserer Erfahrungen von heute auf morgen wieder ändern. Da beruhigt es nicht, wenn Experten für das jahr 2050 in Deutschland von einem biogenen Anteil imKraftstoffvon 40 bis 50 % ausgehen. Die Umklammerung durch die ölfördernden Länder bleibt für mehr als ein halbes Jahrhundert bestehen.
Erdgas
MTZ
10/2003
Immer wieder wird über den Umfang der Erdölreserven gestritten. Er bleibt seit Jahrzehnten mehr oder weniger konstant, da die jährlich neu entdeckten Erdölfelder der jeweiligen Förderung entsprechen. Die Reserven betragen jetzt noch zirka fünfzig jahre. Wichtig zu wissen ist jedoch, dass bereits die Hälfte davon verbraucht wurde. Deshalb gewinnt Erdgas als Energieträger auch für Fahrzeuge immer mehr an Bedeutung. Der Grund: Bezogen auf den Energiegehalt liegt der förderbare Anteil in derselben Gröûenordnungwte der des noch verrugbaren Erdöls. Das ist die Triebfeder für die Steuerbefreiung in Deutschland bis 2020. Durch die Steuerentlastung halbieren sich die Kosten gegenüber konventionellen Kraftstoffen nahezu. Ein weiterer Vorteil von Erdgas ist: Minderung der
7 kratt st offe, Senmierstoffe
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Ende 2004 über 4 Millionen Erdgasf ahrzeuge M ~.k b nl e i le :
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ATZ
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Politik
Planungsdesaster
ATZ
3/1993
Fährt ein Stadtlinienbus mit einer konstanten Geschwindigkeit van 50 km/h, betragt sein Kraftstoffverbrauch ca, 20 1/100 km Wird ein Halt pro Kilometer Fahrstrecke eingelegt, erhöht sich der Verbrauch urn 10 auf 301/100 km und sofort für jeden weiteren Stopp. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich auch für Personenwagen, und es ist natürlich egal, ob es sich urn einen gewollten ader erzwungenen Halt handelt. Dass am Verbrauch unmittelbar auch das Abgas hängt, braucht nicht weiter er1äutert zu werden. Im Lichte dieser Erkenntnis wird überdeutlich, wie wichtig eine sinnvolle Verkehrsfiihrung ist, zumal sie auch noch den mittlerweile problematischen Verkehrsstrom besser bewältigen hilft. Hier sei var allem aufverknüpfte Ampelschaltungen hingewiesen, die vielerorts unverständlicherweise immer noch auf sich warten lassen. Das, was hier aft gedankenlas und bürokratisch unterbleibt, ist in seiner Ärgerlichkeit nicht zu vergleichen ruit dem blinden Aktianismus var allem van Kammunalpalitikern aller Parteien, die sich immer häufiger den .Rûckbau" van ruit immensen Steuergeldern sanierten Strafsen varnehmen, wie jüngst auch in meiner Heimatstadt Bad Wimpfen geschehen. Durch keinen Sachverstand getrübt, aber mit Macht ausgestattet, widmen sie sich - ahne es zu wissen - der Vernichtung kastbarer Ressaurcen und haben die Zerstörung der Umwelt ruit auf dem Gewissen. Zu den entstehenden Problemen zählen auch die beim Abbremsen und Wiederbeschleunigen entstehenden Geräuschemissianen, und mancherorts bleibt gar die Verkehrssicherheit auf der Strecke, wenn beispielsweise ganze Felsbroeken auf die Straûe gerollt werden. Wer gebietet diesem Unsinn Einhalt?
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'n Auf den Punkt gebracht
Aufden Punkt gebracht Istdie deutsche Industrie noch wettbewerbsfähig?
MTZ
212010
Wie aus einer Studie des Bundesumweltamtes hervorgeht, sind deutsche Unternehmen in grünen Zukunftsmärkten besanders innovativ ruit überdurchschnittlich hohen Weltmarktanteilen van 15 % bis 20 %. Die Anteile bei den Patentanmeldungen liegen in ähnlicher Oröûenordnung. Die Zahl der Patentanmeldungen ist 2008 urn 2,3 % auf über 62 000 gestiegen. Die stärkste Spezialisierung bei den Patenten besteht für Deutschland im Bereich nachhaltiger Mobilität. Nur Japan kann auf diesem Sektor mithalten. ZUID Thema Urnwelttechnfk erstellte das Bundesumweltamt für die Bereiche regenerative Energien, Kraftfahrzeug-Abgastechnologien, Hybridfahrzeuge und Brennstoffzellen detaillierte Auswertungen zur Verfügung. Regenerative Energien zeigten sich erneut als Wachsturnsbranche bei den Patentanrneldungen. Bezagen auf Abgastechnologien liegen die Schwerpunkte wegen der sich laufend verschärfenden Abgasnorrnen bei intelligenten elektrischen Steuerungen und ausgefeilter Sensorik irngesarnten Abgassystern und zur vorgeschriebenen Überwachung der Abgaswerte rnit Hilfe der On-Baard-Diagnose. Für mich überraschend, dass Patentanrneldungen irn Bereich der Brennstoffzellen var allern bei grofsen japanischen und nordarnerikanischen Autornobilfirrnen starkzugenommen haben. Das hat 2008 zu fast 1000 Patentanmeldungen gefuhrt. Bei den Hybridfahrzeugen war ebenfalls ein erneuter starker Anstieg bei den Anrneldungen zu verzeichnen. Sie erhöhten sich urn 300 auf 887. Und wunderlich, dass auf diesern Gebiet seit 2004 der prozentuale Anteil an japanischen Anrneldungen zurückging, während der aus Deutschland und den USA ständig stieg. Deutschland ist nachhaltig wettbewerbsfáhig, wenn uns Bologna und die dilettantische Urnsetzung keinen Strich durch die Rechnungrnacht.
11 Au fden Punkt gebrach t
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Unterirdische CO 2 -Lagerung Kohlekraftwerke rücken immer mehr in den Fokus der Energiegewinnung, da Kohlevorkommen noch für Jahrhunderte aufunserem Planeten vorhanden sind. Voraussetzung für die Nutzung der Kohle ist die Abscheidung und nach heutigerVorstellung Speicherung des Treibhausgases Kohlendioxid (C0 2) in unterirdischen Hohlräumen. Zur Zeit laufen bereits drei Pilotanlagen unter deutscher Beteiligung, bei denen durch neue Absorbensverfahren Abscheidegrade von 90 % erreicht werden. Hohlräume unter der Erde gibt es nach Meinung von Experten zur Genüge. Für Europa ist unter anderem die Nordsee nach Aussagen zweier unabhängiger Studien eine hervorragende CO 2-Senke wegen zahlreicher Höhlen und Sandsteingebirgen unter Wasser. Die Kapazitäten sind so groû, dass die nordeuropäischen Kraftwerksbetreiber bis zu 300 Jahre das klimaschädliche Gas unter der Nordsee einlagern könnten. Hier kann sich ein Milliardengeschäft anbahnen. Szenenwechsel· ImAugust 1986 traten aus dem Nyos-See in Kamerun (Zentralafrika) plötzlich groBeMengen CO2 aus dem See und töteten in den umliegenden Dörfern etwa 1700 Menschen.Es sind drei solcher Seen bekannt, bei denen diese Erscheinung in unregelmaûigen Abständen auftritt. Einer der Gründe können Kammem unter dem Seeboden sein, wo sich durch das Zusammen-
Piwtanlnge inSpremberg: Das veljlüssigte Kohlendioxidwird im Tankwagen in unterirdische Lagerstäitengebracht
ATZ
112010
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11 Auf den Punkt gebracht
Ny os-Sl't' nnrh dem AI/sbru ch von JlJ.'«I
tre ffen von Magna m it wasser Kohlendioxid btldct. Der See së tngt stch mit CO2• In der Ttefe kan n das kalle Wasse r ein vielfaohes an CO2 binden. Gelan gt betsptelswetse durch Ström un g kattes wasser an d ie Oberfl üche. er wärmt es stch und CO2 gas t nus. Eine Anr eich erung der tuft üb er dem See auf 5 % führt bei Men schen zur Bewu sstlosigkeit und aufS % Innerhalb kurz er Zeit zu m Tode. Die Einla geru ng von Kohlendto xid wird von der Politik gefördert. von der wissenschaft po sifiv begletter und " on der Ind ustrie in Pilota nlagen berelt s praktlzlert. Und wer de nkt an die Toten de s Nyos-Sees?
Nachhaltigkeit
AlZ
1212008
Der Begriff der Nach halng keit. auf Engltseli ..sus tain abillty", ist heute in aller Munde. Er sagt anschaulich . wa s darunt er zu verstehe n tst un d is! daher elne tr effende \ \'orlwa/l\. Heure fasr zu eiuem Modewort entwertet. wird nachhalnges Hand pin schon spit mehr al s 300 j ahren formuliert. Damal s ging es um d ie drohend e verknapp ung d es wtoht fgsten Rohstoffs. de s Holzes. und urn d ie
" Auf den Punkt gebracht
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Frage, wie der Wald zu organisieren sei, damit er aufDauer erhalten bleibt. ImLaufe der Jahrhunderte entwickelte sich daraus eine Umweltethik, die fast alle Lebensbereiche erfasst hat. Was darunter zu verstehen ist, hat Albert Schweizer als die Ehrfurcht vor demLeben bezeichnet. Wie bereits ausgeführt, laufen wir neuerdings Gefahr, dass der Begriff Nachhaltigkeit einem Wertewandel unterliegt, der uns nicht recht sein kann. Es ist bereits die Rede von der schwachen und der starken Nachhaltigkeit. Bei der schwachen Nachhaltigkeit wäre es zum Beispiel zulässig, Sûfswasser zu vergeuden und zu verschmutzen, wenn wir Meerwasser in genügender Menge entsalzen kónnten. Bei der starken Nachhaltigkeit hingegen geht es darurn, die Naturkapitalien unserer Gesellschaft in Zukunft zu schonen und der grenzenlosen Ausbeutung ein Ende zu bereiten. Werden sie übernutzt, muss in die Natur wieder investiert werden. Auch aus der Sicht von CO2 ist das dringend geboten, urn den möglichen Klimaveränderungen zu begegnen und dem Raubbau an den fossilen Energien ein Ende zu bereiten. Sollte es hier nicht endlich zu einem weltweiten gemeinsamen Handeln kommen, r
Nachhaltigkeit im Naturschutz durch Gninlandbewinschaftung
..
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'n Auf den Punkt gebracht
sind alle Nachhaltigkeitsdebatten zu diesem Thema Makulatur. Dann verwenden wir diesen Begrifflieber, wie schon geschehen, ZUID Beispiel für den Aufdruck auf Haarschampoo-Flaschen mit dem Hinweis, dass die Kopfhaut nachhaltig van Schuppen befreit wird.
Vernetzung
ATZ
512008
Das Internet wurde ursprünglich in den USA imAuftrag des Pentagon unter Einsatz unvorstellbarer Summen entwickelt. Und die Aufw-endungen haben sich nicht nur für das Pentagon ausgezahlt. Mit einernJahresumsatz van 15 Milliarden US-Dollar ist Google heute der Cröûte unter den Grofsen . Durch die immer stärkere Nutzung des Internets wurden Befürchtungen var dem drohenden Netzlnfarkt gegen Ende unseres Jahrzehnts wach. Experten haben jedoch Entwarnung gegeben, da Rechner und Router (Leitungen) immer leistungsfähiger werden. Heute ist die Zahl der Internetadressen noch auf 3,4 Milliarden begrenzt. In Zukunft wird erwartet, dass 6,5 MilliardenMenschen van 20 bis 50 Geräten beziehungsweise Adressen pro Person bedient werden. Daten lagern dann nicht mehr nur an einem einzigen Ort auf der guten alten Computerfestplatte, sondern schwirren digital im Raum umherund finden zielsicher ihren Einsatzort. Einsatzorte werden im Büro, andere zu Hause ader gar zur Überwachung in unserem Körper implantiert sein mit vielfältigen Vernetzungen bis hin zum ärztlichen Dienst. Während man noch bei der Arbeit ist, kann zum Beispiel der Kühlschrank im Netz surfen und nach geeigneten Rezepten suchen, die sich mit seinem Inhalt herstellen lassen. Und, oh Schreck, durch Vernetzung mit der Körperwaage könnte das Gericht bescheiden ausfallen. Auch die wollsoeken werden sich dank einer Funkmarkierung nie mehr in die 60-Grad-Wäsche verirren. Und was hat das alles mit unserem Thema, dem Verkehr zu tun? Auch hier wird die Vernetzung unermesslich sein. Auch hier werden unsere Fahrzeuge und die verkehrsführung, ja sogar unser Verhalten, in mannigfaltiger und drastischer Weise beeinflusst und verändert werden mit dem Ergebnis, dass wir sicherer und ökonomischer unser Ziel erreichen. Dass wir zum Beispiel keine rote Ampel mehr passieren können und keine Geschwindigkeitsüberschreitungmehr möglich sein wird, sollte uns positiv stimmen.
11 Auf den Punkt gebracht
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Und we n da s all es àn gsngt. erhält etne n Knopf zu m Abselialten. ab er nic ht fiir den Srraêenverkehr.
Kohlekraftwerk ohne CO,-AusstoBnur eine Vision? Der Energtehunger der \\-'plt hat uns sdmeller als erwa rtet voll im Griff. Obw ohl die fosstlen Energievorkomm en noc h vtele j nhr zehnte genutzt werd en können. vor nllem wenn ma n ru - ben dem Erdöl d ie Erdgasv orkommen un d di e lue sigen Kohle-Lugers t ätten berûekslchtigt, hat ein m örd ertscher ver teûungskampfbegon nen. Gefàhrltch im Sinu von Trelb hausgas sind vn r allem die Kohlen vc rkommen bei der Energte gewinuung. da da s CO2-Pote nzial wegen der fehleude u WasserstotJalollle urn hö chsten tst. In Russland und vor allem in China lagern un vor st ellbare Me ngen. d ie schon jetzt intensiv genutzt werden. Die Lösung des Probl ems soli in fern er Zukun ft CO2-frt'ie Kohlekraltwerke bnngen . bei denen das CO2 zum Beispi el mithilfe des Oxyfuel-Prozesses nicht in die At mo sphäre abgegeb en wird. Es
MTZ
7-8/2007
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'n Auf den Punkt gebracht
wird bei diesem Verfahren vielmehr bereits im Kraftwerk abgeschieden, verdichtet und verflüssigt. So kann es dann in Kavernen unter der Erdoberfläche ader auf dem Meeresgrund dauerhaft gespeichert werden. Versuchsanlagen sind im Bau und sollen die groûtechntsche Einsatzmäglichkeit nachweisen. Eher nüchtern sind die Ergebnisse einer Studie des WuppertalInstituts zu diesem Thema. Unter anderen Institutionen wurden auch hier die CO2-Abtrennung und -Speicherung untersucht. Nach dieser Studie können die Emissionen höchstens urn 65 % bis 79 % reduziart werden. Einer der Gründe ist der hohe Energieaufwand bei der Abscheidung, Verdichtung und Verflüssigung. Weitere Ergebnisse sind: sehr hohe Kosten, eine grogtechnische Verfügbarkett ist erst ab 2020 möglich und es gibt Risiken bei der CO2-Einlagerung. Eine Aussage eines Experten: "Das CO 2 wird abgeschieden, doch die Effizienz wird aufgefressen, was zusätzlichen Brennstoffbedarfund CO2-Ausstog verursacht" Machen wir uns wieder etwas vor?
Kommunikation
ATZ 212005
Das Jahresende 2004 ist vorüber, und jeder hat für sich Bilanz gezogen. Da ist es wohltuend, wenn man beim Innehalten auch an seine Geschäftspartner und Geschäftsfreunde denkt und sie beispielsweise mit freundlichen, manchmal aufmunternden Worten grüût oder begrüût wird. Umso bedauerlicher ist es, wenn eine Cruûkarte oder gar ein Brief eine handschriftliche Unterschrift trägt, die nicht zu entziffern ist. In Verbindung mit einem Briefumschlag, der keinen Absender trägt, ist es dann ganz unmöglich, sich dafür zu bedanken. Sollte ich jemanden aus diesem Grund den Dank verweigert haben, bitte ich vielmals umEntschuldigung, Ich wage eine weitere Anmerkung. Von Firmen und Sekretärinnen vorbereitete "gute 'wûnsche", die in manchen Fällen nur eine flüchtig dahingeschriebene Unterschrift tragen, könnten einen Leser zum Nachdenken anregen. Wie viel bin ich dem Schreiber wohl wert? Das jahr hat mit atemberaubendem Tempo begonnen. Urn Ihnen bei Ihrer gewaltigen, aber auch schönen Arbeit behilflich zu sein, werden wir Sie wieder mit unverzichtbaren Informationen unter-
" Auf den Punkt gebracht
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stützen - unverzichtbardeshalb, weil sie aus Ihren eigenen Reihen st anunen und dah er aut hentiseh sind . ATZund aue h MTZ bieten auf diese \Veise ein einmaliges FOrUITL Diese ATZbesch äftigt sich wieder einmal unter andere m mit dem wichtigen Thema des Leichtbaus. Honsel hat stch wegen steigende r Ansprüch e au Komfort und Fahrsicherh eit au feiute ilig gegossen e Alumin ium-Ach sträger für die Groûserte spezialisiert. Durch d ie Ve rwendu ng von Alumin ium kann die Massa bei gleich bleib ender StabiJität deut lich reduz iert werden. lm Gegens atz dazu h at sich Georg Fischer Fahrze ugtechnik auf den Leichtbau m it Eisenwerkstoffen für Fahrwerkskomponenten konzentr iert . Die Bandbreite vo n Gu sseisen mit Kugelgraph it wurde erwe ite rt, wodurch d er w erkstoff Sibo dur en ts tand , der sich speziell für den Einsa tz bei hoch bean spruchten Fahrwerkskompo nenten eignet.
Kohlendioxidfalle Die kurz-, mitt el- und lan gfristigen 'Iemperaturschwankungen au f u nserem Plan eten sind hinreich en d be kan nt. Die Griinde dafür liegen jedoc h noch weitgehend im Dunkeln. Für die seit ja hrzeh nt en zu beobachte nde Erderwännungwerdenheute von de n me ist en Klimafors ch ern das in die Atmosph äre emittiert e a nth ropogen e Kohl endioxid und andere Sehadst offe verantwortlich gema cht, da diese Stoffe die Sonnenenergie je nach Konz entrati on weitgeh end ungehindert passieren lassen. Als Folge wird durch den bekarmten Treibhauseffekt in den näehst en 50 j ah ren eine Erderwärmung von 1,5bis 4°Cbe fürchtet mit den dar aus resultierenden verh eerend en Veränderungen. Vor diesem Hint ergrund lässt eine europäiseh e Initi ative au fho r chen, die derz eit in Polen durehgefiihrt wird. Es handelt sich um das Forschungsprojekt Reeopol, das für die versuch sweise Einla geru ng von CO2 in nicht abbaubare Kohlenfl öze steht. Folgende Oberlegu ngen liegen dieser Idee zu gru nde: Koh le hat e ine seh r groBe innere Oberfläche. an der sich Gase anl agern können. Die Gasspeicherfähigkeit ven Kohl e ist unter allen geologischen Sto ffgru ppen die höchste. Das ist aueh der Grund da für, dass in Kohlevorkonunen häufigl\lethan (Gru bengas) gebunden ist, das belm Abbau der Kohle immer wie der zu kat astroph alen Gasexploslonen gefiihrt ha t.
ATZ
10/2004
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'n Auf den Punkt gebracht
Für den Versuch wird verflüssigtes CO2 verwendet, das zunächst erhitzt wird, urn es in den gasförmigen Aggregatezustand zu überführen. In einer Druckleitung van 100 bar wird das Gas dann eingespeist. Wenn es am Kohlenflöz in 1000 Metern Tiefe ankommt, ist der Druck auf 180 bar angestiegen, und so wird es in das Kohlevorkommen gepresst. Umeinen Kreislaufzu erzeugen, werden am anderen Ende des Flözes Entlastungsbohrungen zur Oberfläche geführt. Und jetzt wird das Verfahren trickreich. Aus diesen Bohrungen 8011 das in der Kohle gespeicherte Methan austreten und als willkommener Energieträger das Vorhaben rentabel machen, wenn man zusätzlich am CO2-Zertifikathandel teilnimmt. Als direkte Abnehmer des Grubengases kämen var allem Anlegen mit haher CO2-Produktian in Betracht wie etwa Kraft- ader Zementwerke, die das Gas var Ort direkt einleiten könnten. Sallte sich das Verfahren bewähren, wäre es an vielen Orten anwendbar. Ich wünsche allen Beteiligten ein gutes Gelingen.
Ingenieure gefragt?
MTZ
4/2002
Der Beruf des Ingenieurs hat in der Öffentlichkeit nicht immer den Stellenwert, der ihmgebührt. Das liegt aft nicht zuletzt an den Ingenieuren selbst und an den Standesvertretungen, denen es nicht immer gelingt, einer gewissen Industriefeindlichkeit entgegenzuwirken, die besanders in Deutschland varherrscht. Dabei wird übersehen, dass unser aller Wahlstand letztlich zu einem maûgeblichen Teil auf den technischen und wissenschaftlichen Leistungen unserer Industriegesellschaft beruht. Beschäftigen wir uns mit den Fakten: Neben der valkswirtschaftlichen Bedeutung ist er auch für den Einzelnen ein auskömmlicher und innavativer Beruf mit unendlich vielen Aufstiegsmöglichkeiten. Ingenieure geIten nach Ralph Wiechers, Chefvalkswirt des VDMA, als Rückgrad der Branche. Auch in wirtschaftlich schwierigen Zeiten - wie etwa in den letzten Manaten - ist die Arbeitsplatzsicherheit relativ grofs. Salange Auftragsrückgänge nicht länger als ein jahr anhaIten, wird die Lage der Ingenieure unverändert als gut eingeschätzt. Kammt es jedach zu Entlassungen, hat es besanders der ältere Ingenieur bei längerer Arbeitslasigkeit schwer, wieder eine angemessene Stelle zu finden. Durch das hahe Innavatianstempa ist allen Arbeitslasen dieser Berufsgruppe dringend geraten, intensiv in die Weiterbildung zu
" Auf den Punkt gebracht
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investieren. Beachtliche Chancen bietet zum Beispiel die Mechatronik als Zusammenfassung von Mechanik, Elektronik und Informationstechnik, die heute zweistellige Wachstumsraten erreicht. Fazit: Der Ingenieurberuf ist attraktiv. Seit 1982 stieg die Zahl der Ingenieure im Maschinenbau urn 50 % auf zirka 131.000 Personen - mit weiter steigender Tendenz.
Visionen undTeamarbeit In zunehmendem Maûe wird heute die Teamarbeit als Garant für den Erfolg eines Unternehmens gepriesen. Teamarbeit scll ein gutes Betriebsklima schaffen und das angestrebte Ergebnis verbessern. Bezogen aufdie Ergebnisse ist das ein Irrglaube. Denn vor der Teamarbeit steht die Kreativität beziehungsweise die Vision, die im Glücksfall in eine Innovation mündet. Visionen und die daraus mäglichen Innovationen entstehen in der Regel nicht in der Gruppe. Sie bleibt dem Individuum vorbehalten. Dafür gibt es unendlich viele Beispiale. Dr. Christian-Friedrich von Braun, viele jahre Industriemanager bei Siemens, führt aus, dass der schäpferische Akt Kreativität voraussetzt, damit etwas Neues entstehen kann. Dieses Neue sol1te nicht nahe liegend sein. Kreativität ist ein Kontinuum, das man mal mehr, mal weniger hat. Kreativität ist in Grenzen sogar steigerbar und geht mit Erfahrung einher. Jeder geistig tätige Mensch ist mehr oder weniger kreativ, aber immer auf seine ganz spezifische Art und Weise. Visionen sind die Sache Einzelner. Sie durchzusetzen, sie zu Innovationen werden zu lassen, erfordert handfeste Strategien. Der Glaube an den Erfolg reicht nicht aus. Es geht darum, sie den Mitarbeitern greifbar zu machen. Immer wieder sind Gespräche und Workshops notwendig. Reflektionen von der Basis sind erforderlich, damit sie sich nicht im luftleeren Raum verlieren, wie Bill Gates postuliert.
ATZ
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11 Auf den Punkt gebracht
Sitzung des wissenschaftlichen Beirats
MTZ
10/2001
wandgeführt
ImJuni 2001 fan d wied er eine Sitzung des wiss enschaftlichen Beirat S uusere r Zeil schriften ATZ, ~ITZ und Automotlve Engineering Partners sta lt. Einmal im jahr tr effen sich Verlag. Redaktion un d Herausgeber mil diesem Gremium, um un ter anderem über neue Entwicklu ngste ndcnzen zu diskutieren und festaul egen. weich e Pac hthem en für Sic u nd Ihre Arbeit vo n besonderer Wichli gkeil sind. In der Motorencntwtcklun g hat die Dircklcinspritzu ng bei Otto moto ren die h öchste Prio ritä t. Es gibt kaum ein e Firm a, die stc h nicht damit b eschäftigt. Wege n de s besenders ho he n Verbrauchspotenzials wird borcit s an der zwe ite n Tech n ikgenerat ion gearbe ite t: All st rahlgeführlen Verfahren. Verfahr en mil Mehrlochd üsen bei erhöhte n Elnsprl tzdrücken sind die Entwtcklungsrtchtung. Der langj äh rtge Bedak no nsle tter und he uttge Chefredakteur unsere r MTZ. Wolfga ng Siebe npfeifTer. ka nn am 6. Oktober seine n 60. Gebertsrag feiem . Er h al wesent lich dazu beigetragen . dess die MTZ unter den Fach medten fiir den Automobü- und Mororenbeu eine intern ati onal u nangefoc ht ene Sp ttzenstellung einnim mt. Unte r se iner Verantworlung hat diese Fachzeirschnft in d en letzteu j ehren inhaltlich wie gestalte risch ein en Wandel erlebt, der in dtes er Form in de r Doku mcruenon von For schu ngs- und EntwiekIun gsergeb nissc n vergletchswetse einmalig ist . Ein in hohem MaB akzep liert es gr öûeres Mcdie nange bot ist entstand en. I\.ITZ World wid e, das Shell-L exikon verbrennungsmctor und die regelm äûtgen Sonde rhe fte m it akt uellen The me n sind Beisp ieIe dafür. Als Herau sgeber gratultere lch herzlich und wûnsch e ihm auch weiterhin viel Erfolg. Und so. wie ieh lhn ken ne. tst aueh 1.ukün ftigmit .D berreschungeo" von lhrn zu rechnen .
luftgeführt
Brennverfohrrn jijr Ûttomotoren mil Dtrekteinspritsung:
strahlgeführ1
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4/2001
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'n Auf den Punkt gebracht
beiden Zeitschriften die Anzahl der imMärz 2001 stattfindenden Veranstaltungen zusammen zu zählen, kommt man auf die unglaubliche Zahl van 43. Die meisten davon sind zweitägig. Eine einzelne Person könnte somit nicht mehr, auch nicht im Hauptberuf, alle Seminare und Tagungen besuchen. Zu den herausragenden Veranstaltungen zählte in den ersten Monaten dieses jahr wieder das "Internationale Stuttgarter Symposium Kraftfahrwesen und Verbrennungsmotoren" vam 20. bis 22. Februar 2001, das bis jetzt alle zwei jahre stattflndet. Schwerpunkt waren Diesel- und Ottomotoren und deren Kraftstoffe, Fahrzeugakustik und Schwingungen, Aerodynamik, Reifen und Fahrbahn, Fahrwerk und Fahrdynamik, Elektronik und Test- und Diagnoseverfahren. Als sensationell empfand ich die Aussage van Herrn Nierhauve, Aral Forschung, auf dieser Tagung, dass das Erdölzeitalter nicht aus Mangel an Mineralöl zu Ende gehen wird, sa wie auch die Steinzeit nicht aus Mangel an Steinen beendet wurde. Wer eröffnet die Diskussion zu diesem Thema?
Wissenschaftliche Beiräte helfen
MTZ 3/2000
Auch im neuen jahr wollen wir wieder aktuell und informativ, schlicht und unverzichtbar sein. Das soll uns auch mithilfe unseres hochkarätigen wissenschaftlichen Beirates gelingen. Einmal im jahr treffen sich Verlag, Redaktion und Herausgeber mit diesem Gremium, urn unter anderem über die neuen Entwicklungstendenzen zu diskutieren und festzulegen, welche Fachthemen van besonderer Wichtigkeit für Sie und Ihre Arbeit sind. Bei unserem letzten Treffen am 11. November 1999 gab es eine Fülle van Anregungen, die zügig aufgegriffen werden sollen. Wenn Sie Informationsbedarf und wichtige Themenvorschläge haben, lassen Sie uns das bitte umgehend wissen. Unsere Autaren sind für jedes Thema gut. Auch in diesem Heft werden wieder hochaktuelle Themen behandelt. Das Titelthema beschäftigt sich grundsätzlich mit der Direkteinspritzung bei Ottomotoren, die sich nach Japan nun auch in Europa immer mehr durchsetzen wird. Das Verbrauchspotenzial bei dem hier verwendeten Verfahren liegt bei bis zu 16 % je nach Fahrzyklus. Im Kennfeldpunkt 2000/min und 2 bar Mitteldruck
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werden Verbrauchswerte erreicht, die selbst für einen DI-Dieselmotor exzellent sind. Ein anderer Aufsatz beschäftigt sich mit der .Sensorlk zur OnlineMessung der Schmteröleigenschaften" über dem Lebenszyklus des Schmieröls. Letzten Endes soll mit der hier vorgestellten Messmethode der Ölzustand erfasst und der exakte Zeitpunkt für den notwendigen Ölwechsel ermittelt werden, umso das Motorenöl optimal zu nutzen. Im Bericht über .Luftversorgungsmodule" wird deutlich, dass der Gedanke des Systemlieferanten immer weiter urn sich greift. Dadurch werden Entwicklungszeiten verkürzt und der hohe Integrationsgrad reduziert deutlich die Zahl fehlerhafter Schnittstellen. Nicht zuletzt wirkt sich diese Vorgehensweise auch kostensenkend aus.
Deutsche Sprache - schwere Sprache Der gesellschaftliche Wandel vollzieht sich immer schneller und mit ihm auch die Sprachentwicklung. Sie wird nach anglistischem Vorbild einfacher, aber auch ärmer, beispielsweise an Vielfalt, Klang und Poesie. Als ein (nicht ewig) Gestriger habe ich zum Beispiel noch die Anwendung des zweiten Palles gelernt und erlaube mir den Luxus, diesen zweiten Fall zu lieben. Dagegen haben ihn viele Medienmacher und Erzieher weitgehend verdrängt. Daher können ihn unsere Kinder in der Regel nicht mehr richtig anwenden. Soweit, so schlecht. Schlimmer ist es, wenn neben der Vereinfachung der Sprache sie auch noch falsch angewendet wird. Auch unsere Berufsgruppe gibt täglich schlechte Beispiele dafür. Nicht einmal Wissenschaft und Lehre machen davor halt. Einige Beispieie: • Vortragstitel beim 3. Stuttgarter Symposium: "Der Direkteinspritz-Ottomotor ..." oder 20. Internationales Motorensymposium in Wien: "Der erste direkteinspritzende 8-Zylinder-Motor ..." Ein Motor soll zum Beispiel Leistung erzeugen und nicht irgendwo einspritzen. Es muss daher hetêen ,,Motor mit Direkteinspntzung'; • .Dret-wege-Katalysator": Der Begriffwurde aus dem Amerikanischen falsch übersetzt. Gemeint ist, dass drei Schadstoffe reduziert werden.
MTZ
9/1999
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• "Technologie": Gemeint ist Technik; Technologie ist die Lehre van ... • .Über" einen Schalter ader .ûber" ein Rohr: Der Begriffkommt auch aus demAngelsächsischen ("via"): Es müsste heiûen .mlt" Diese Beispiele liegen sich beliebig fortsetzen. Geloben wir Besserung.
Sustainability
ATZ
10/1998
.Snstainabtliry" - das heiût, die erfolgreiche Integration van ökologischen und gesellschaftlichen Potenzialen in die Unternehmensstrategie wird für den Erfolg ja für das Überleben van Unternehmen immer wichtiger. Der Unternehmenserfolg wird in Zukunft nicht mehrnurdurch wirtschaftliche Faktoren sichergestellt, sondern in zunehmendem Maûe auch durch die Berücksichtigung ökologischer und gesellschaftlicher Btnflussgröûen. Immer mehr sollten Unternehmen etwa die Verantwortung für den gesamten Lebenszyklus ihrer Produkte übernehmen - wenn nicht freiwillig, wird der Gesetzgeber sie sonst dazu zwingen. Da sind jene Firmen an vorderster Front und langfristig erfolgreich, die das schon heute erkennen und ihre Strategie darauf ausrichten. Aufgrund schon erfolgreichen Handeins in der Vergangenheit ist die Firma Sony Weltmarktleader in der Unterhaltungsindustrie. Damit das auch in Zukunft so bleibt, werden ab Ende 1998 alle Sony-Produkte nach dem Umweltmanagement-System ISO 14.001 zertifiziert. Ab demjahr 2000 werden alle Produkte den Prinzipien des ökologischen Produkt designs entsprechen, und ab 2010 sollen keine Sony-Abfälle mehr auf Abfalldeponien entsorgt werden. Ein anderes Beispiel: Interface Inc., USA, ist Weltmarktfiihrer für Bodenbeläge und Teppiche für Büros, Krankenhäuser und Heime und vertreibt seine Produkte in 110 Ländern. Das Unternehmen ist auch in der konsequenten Umsetzung von Sustainability ein globaler Leader. Zielsetzung ist, die Produktionskreisläufe zu schlleûen und dadurch Ressourcenverbrauch, Abfälle und Emissionen drastisch zu reduzieren. Darüber hinaus sollen die Produkte in Zukunft nur noch zum Gebrauch vermietet (geleast) und nach der Rücknahme zu neuen Werkstoffen verarbeitet werden.
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Seclal Bearoble
Equitable
Environment
Economie
Sdmne o[internaion ofthe fit me pillars o[suslalmlbIc, devldopeJfl l