Fahrzeugentwicklung im Wandel: Gedanken und Visionen im Spiegel der Zeit

Richard van Basshuysen Fahrzeugentwicklung im Wandel Richard van Basshuysen Fahrzeugentwicklung im Wand-el Gedanken ...

Author: Richard van Basshuysen

74 downloads 1418 Views 42MB Size Report

This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!

Report copyright / DMCA form

DOWNLOAD PDF

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.

V

VI

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

VIII

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

IX

X

Inhaltsverzeichnis

2

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

XI

XII

Inhaltsverzeichnis

6

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

8

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

9

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

181

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

XIV

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

3

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

5

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

s

2'"

I, ,,,ftf,h,,,,,

zoor

,,0>

(1998

2000 1 Mon:_C"'la_

"_",,,. 8_

Spon~".

''''

-

aoos

.

Mott - " ' llonz ...-~ .....

KIIII.~/sloJf~d/('i/Jen

''',

2"6

von J'J'JR bis 2(XJ7

'c' . "';.

'''8

-. ~ .,

-

Ri"'JlHd l al...

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

7

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

8

, 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

9

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

10

, 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

AlZ 512006

erste

Anwendung Abblendlicht

00' Fernlicht

Abbîend-

licht und Fernli cht

'"'

emem

Scnernweter

asymme -

trische Leistungssprung Licht aus teilung mrt 114· de r Linse: Ha1099nPro-lrI' licht [ekfions-

Lichtver-

......

syslem

AFS

1924

LED-Scheinweifer

1957

1971

1983

1992

2006

, Kraftfahrzeug

11

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

5-612005

12

1 Kraft fahrze ug

Hausb,afld

"

He
Landwirtschan

"

son sl;ge Oue llen

Ioka ler Ver1<eh,

'"

'"

urbaner Hinterg rund

"

r&)loonalar Hintargrufld

Ifldustne

"

'"

SlraBenve"'ehr

Autwirt>e4uog UW Abnoo

'"

Fdm.tauhhdasfull!:

sooc recc reoo

,,

" 00

"

rocc

i

I ~

",00

soo ecc

c

oi ner verkehrsnahen JI1cssM aJw lI

UI

&rlilJ

rees

-\

\

.. ..

~1 3 H\

,,

,n

---"::.G. ,,~3 ,\ ,

' 00

aoc

(iJ l

1990

:::---- 4 61

' .,AU

. --- _

1W l

DeutwHarld ~sa mt

-'

Ant';l v " Ib~ sb
sa ,

,.., - - - ,

~

,

, ~,

~-::-t'6

"'~

- -~

"

1202 I ~~

""

,~

~,

'"

'" '" '"

'"'

J Lh~t.0___" L ...ji___ ... .!!__ ~8L_ ..'82 h _'t- h ...'t..,.__.,..____ _-_-~ -_-- c 19115

l W5

1997

1998

Jah r

Enrwidclungacs Staubausstojks in Dcutschland von 1990 bis 2002

19W

2000

200 1

2002

, Kraftfahrzeug

13

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

512005

14

, 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

, Kraftfahrzeug

15

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

112004

16

, Kraftfahrzeug

Gewichtig

MTZ

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

17

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

18

, 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

19

20

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

21

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

7-8/2002

22

, 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

, Kraftfahrzeug

23

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

24

, 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.

25

10 Xenon D2S Lampe 11 Schwenklager ROckmeldung

"I,

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

27

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

28

, 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-

, Kraftfahrzeug

29

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

30

, 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

31

Grü nde für den Ge wichtsa nst ieg

~ ca. +1 0 k9la 13D

z "• o•

120

u

110

100 198 4

19 86

198 8

1990

1992

199 4 1996 Baujah r

19 9 8

2000

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

32

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-

1,2 ,-- - - r-- - - r-- - - ,-- - ,-- - - ---,- -, OW

[- J 0,9

0,6 +-----=::"!fi~

°+----+ - - - -+ - - - -f - - ---1-----i--1 1900

C

1920

-Wert-Entwicklung

w

1940

1960

1980

Jahr

2000

, Kraftfahrzeug

33

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

34

, 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

35

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

1211993

36

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-

•

Gussteil

•

Strangpressprolil Blech

Alummium Spaccfmm cAudiA8

, Kraftfahrzeug

37

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

1111992

38

, 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

39

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

AlZ/MlZ 111991

40

, 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.

42

2

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

43

44

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

Breile

-J - -=:=-:::;~! ~. ~~L _um p

,

50 am

Absland 2 mm

~

----- ._,.'.,-"--- -----j--._----._._-------. ...

-,~._,

_.-+ ..._-

J

-=,~ ~;- ,l:~__··_--:.=:t,=T--~ ~ .

ObcrjliicJlCt/aujt/allmc und 1hsIscImiftprojii einer {ascrgdlOlltct/ Obcrjliidw

"

-

2

Motoren und Getriebe

45

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

46

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

0,7

~~3E:: ~ :: 'P ij 0 . • =0.2 ,/ .L--'_ i

01 0,6 g> o.5

i

1

1~

~

c

0,1 L 1

L---'

5

9

13

17

21

25

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.

47

48

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

49

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

L

50

2

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.

52

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

000

AGR Venbl

Verdichte. By-pass

V;}===! T

1

I

Wastagate Niadafd ruckstule

2 Motoren und c etrtebe

53

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

I

I

Zylinderl<.opf Einlassveotil

Aus,lassvenli l

---1t -NoiJ"I Luftsamm~

rtl /llnk/I'lw /i! in dlll'/f1 ottomotor mil IJjrt ,klt'ill sp ril.zw lf{

MTZ

1212001

54

2

Motoren und Getriebe

Beim Dieselmotor ist die lange erwartete Piezo-Aktuatorik in den Einspritzventilen van Siemens VDü erstmals in Serie gegangen. Sie arbeitet viermal schneller als elektromagnetische Ventile und kann bis zu fünfTeileinspritzungen leisten. Das können ZUID Beispiel zwei Voreinspritzungen, eine Haupteinspritzung und zwei Nacheinspritzungen sein. Darüber hinaus beschäftigen sich alle Automobilfirmen ruit Partikelfiltern. Van beachtenswerter Bedeutung ist, dass die ersten Groûserien-Dteselfahrzeuge van Audi (A3) und VW (Golf) mil einem 1,9-1-74-kW-Molor nach der D4-Norm entgiftet wurden. Das bedeutet eine Steuerbefreiung in Höhe van 1200 DM für zweieinhalb jahre. Vergleicht man beide Dieselfahrzeuge ruit den entsprechenden Ottomotorvarianten, erreichen sie schon bei 18.000 beziehungsweise bei 22.000 Kilometern den rentablen Bereich. Das jahr 2001 war ein innovatives jahr'

Kosten gegen Nutzen

MTZ

5/2001

Otto- und Dieselmotoren wurden in der Vergangenheit mechanisch immer aufwändiger, komplexer und teurer. Mehrventiltechnik, Phasenschieber, Ventilabschaltungen, Direkteinspritzurig, Aufladesystem, Zylinderabschaltung, Schaltsaugrohre und Ausgleichswellen sind heute vielfach anzutreffen. In Serieneinführung sind die ersten vollvariablen Ventiltriebe. Darüber hinaus werden Motoren mit variabier Verdichtung, variablem Hubvolumen, Starter-Generator-Systemen und Lufttaktventilen entwiekelt. Der Grund für diese Aufrüstung liegt in der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs, der Reduzierung der Schadstoffemission und der Mitteldruck- und Leistungssteigerung. Besieht man die einzelnen Techniken im Detail, lässt sich erkennen, dass es oft mehrere Lösungsansätze für eine Aufgabenstellung gibt. Nicht immer kann die beste Lösung gewählt werden, weil diese beispielsweise noch nicht serienreif ist. Betrachtet man etwa die gerade erschienene vollvariable mechanische Ventilsteuerung von BMW; die den Kraftstoffverbrauch urn 10 % senken soll bei Mehrkosten von 15 %, erschreckt man vor dem hohen mechanischen Aufwand. Das Ganze ähnelt einem Uhrwerk und erscheint wie ein letztes Aufbäumen des Maschinenbaus. Nachfolgelösungen werden sicher elektromechanisch oder elektro-hydraulisch

55

1 Motoren und Get riebe

,

\d .>

i

•

- J

~

i&:

0

I

.:,

!

j'

56

2

Motoren und Getriebe

funktionieren, aber, wie gesagt, sie sind noch nicht verfügbar. So gesehen ist das ein richtiger Schritt in die richtige Richtung. Ein anderes Beispiel ist die Pumpe-Düse van VW bei Dieselmotoren. Auch hier wird ein enormer Aufw-and getrieben, umso mehr, je gröûer die Anzahl der Zylinder ist. Es ist kaum vorstellbar, dass das ein Ansatz für die ferne Zukunft ist, da elektronische LÖSUllgen neben der einfacheren Ausfiihrung auch flexibler den Bedürfnissen des Motors angepasst werden können. Noch jedoch hat die Pumpe-Düse ein unerreicht hohes Einspritzdruckniveau.

Downsizing

MTZ

10/2000

Downsizing ist heute in aller Munde. Dabei wird übersehen, dass Downsizing seit der Erfinciung des Diesel- und des Ottomotors als permanenter Prazess abläuft. Allerdings dreht sich diese Spirale immer schneller, da die Potenziale beachtlich sind. In Bezug auf den Kraftstoffverbrauch lassen sich im .MVEG-Fahrzyklus in einem überschaubaren Zeitraum Verbrauchspotenziale von bis zu 20 % erschlieûen. Darüber hinaus können Gewicht und Bauraum (Packaging) deutlich verringert werden. Intelligente Lösungen führen sogar zur Reduktion der Herstellungskosten. Wichtige Voraussetzungen für das Downsizing sind die zu erwartenden Leistungs- und Mitteldrucksteigerungen. Vor allemhaben Aufladekonzepte bei Diesel- und Ottomotoren grage Potenziale. Bei Dieselmotoren beispielsweise werden bereits spezifische Leistungen von 64 kW /1 Hubvolumen und mehr diskutiert und Mitteldrücke von mehr als 25 bar. Das erlaubt kräftige Reduktionen des Hubvolumens und auch die Verringerung der Anzahl der Zylinder. Beispielsweise können Vierzylinder- statt Sechszylindermotoren und Dreizylinder- statt Vierzylindermotoren eingesetzt werden. Hubraumverkleinerung durch Reduktion der Zylinderzahl hat ein höheres Verbrauchspotenzial als Verkleinerung des Einzelzylindervolumens. Die Kundenakzeptanz wird bei solchen Downsizing-Konzepten allerdings als gröûtes Risiko angesehen. Technische Risiken sind vor allem Schwingungskomfort, Akustik, Dynamik und Komplexität. Die Überwindung der Anfahrschwäche durch verringertes Hubvolumen und die Verbesserung des transienten Verhaltens erfordert den Einsatz von zusätzlichen Maûnahmen. Hier helfen unter anderem elektrisch unter-

"2

SOkWll

"

.r : "

,, -'

Motoren und öetnebe

57

75, WIl

---Ä/

/

' ,

Fatwwide"land 5 Gq

- - 2l.Turbo

o "00

MOO

-

3L.&I,.,

secc

"00

Dl'ehzahl [min "'1

Erhöltll1/{?, der .'1/i'.zifisd li'n I.I'istul1{?, durdl Duwn.,>izinl!,

sliilzte Turbolader und /oder Kurb elwelle n-Star ter -Gencr àtoren, die sich [edoch noch in der Entwicklung befin den . Bei ;'\ulz fahrze uge n is! nellen dom Verhr au d lsvorle il vor allurn der Gewlcht svor teil von Bedeufung. Im Dow nsizi ng-Kon zc pt mu ss hi er hesenders auf d en volllasrve rbru uch geac ht et werden. Die Verminderung d er Brem sleist ung durch das red uzierte Hub volum cn er forde n den Einsalz vo n VTG-Lade rn . Zur Verbcsserung des Anfahrvcrmêgens hilfl zum Beispiel Druc kluft uinblasu ng. Bei welteren Lclstu ngsst.elgerun gcn ist zwe istuflge Aufl adung erfordcrlich. Dnwnsizing isl cm nc hngcr Sch rut in die Zuk un ü:

Katalysatoren und die D4-Norm Zu m Them a Kalalysaloren: . Das Bosser e Ist des Gulen Fcln d" heil' l es sn treffen d. :'\:1I1l wjll u-h zwa r nicht bcha np ten. dus s der Metall-Kataly sa tor uin bessores Produkt ist.al s cm Kcra ml kxlonoluh. Er tst jeeloch anders und erluub t. and ere Optima. was int ernation al zu eine m hctûcn wenbcwcrb zwtsch cn den heiden Systemen gc füh rt hal. Oh no den mnovuuvcn ~:\ adl :û i gl e r" .\1e!allKatalysa tor gàbe es sichcrhch nicht da s Kcrannksubstrat mit ullra dün ne n wändon u nd hohc u Zell(liehte n, m il dom versucht wird, die Bauraumvortejle und das guto Ansp ring'o'er ha lte n des MetallKat alysators zu crreichcn. inl eressa nle rweise sind die Herstelt-

AlZ

111999

58

l

Motoren und ce me be

i1/0!om a1lrr KO/ll/llll:/Cal il

kosten kcin Kriturlu m uu-hr, da mtulcrwcllc beide Systeme mc hr od er weniger dasscl be kost en. Dieses Heisp id zcigt wieder eimual, wie "....cubcwcrb d ie Enlw icklung bcflügclr - in die som Fall zuguns tc n der Abgascnt gtûung und somlt der Urnwelt. Zum Thema Iut -Nonn: Die cu ropûtschc Abgasgesclzgebu ng ist nach sc hwe rcr Gc bu rt cndltch bis xum j ah r :l005 übcrscha ubar. Durch zehlich e vo rorfüllu ng von Abgasgrenzwen cn gibt es in Dcu txchlaud bcac htllchc SIcuervcrgüns t igun gcn fûr den ve rbra uch cr. Aus dlcs cm Gru nd slnd di e Automohllfl rmcn - allcrdtngs m il un terschledllc hcu Cosch wmdtgkoucn - dnhci. die Dx-Nor m zu c rfüllcn. Der Ste ucrvortctl helriigl bis Ende des Ja hrcs 2000 250 DM. wcn n die Zll las.~ u llg bis Ende J{J9Korfolgt wa r. Weniger bekan nt lst, dass n ~lW als einzige Firma berelts zwei Drittel aller Fahrze llge auf d ie lH -Nor m llJllgeslelll hal - offonstc htltch nach dcm Motto . Frcudc urn Fahren und Iür die Umwclt", Da s c rgtb t fiir den Verbrall che r elnen Srcucrvortctt fiir d en gcnamucn Zeilraum \'011 ó(JlJ DM. Blc tbt noch nachz ufragcn, dass es stch bei den D'l-Fah rzeugcn au ss ch l icl~l i dl um solc hc m il Ouomotoren han dclt.Dlcschnotoronurn sich zu rzoü noc h srhwcr, die Dx-Norm Z ll erfûllcn.

2 Motoren und cetnebe

59

Virtuelles Schaltgetriebe Schaltgotrrobc ha hen - dor Xarue sagt

l'S -

Sch altst ufo n . Za lm -

rade r im Getriebe erzwi ngen sie, und das sctt xte nschcngedenken. Stufenln se Getrlehe sind erst am Anfang ihre r En twtcklung, Ste krankten bishe r dara n. dass ibr Verhalten . obwoh l objektiv slnnvoü. subje kttv, da un gewolm t. abgclehn t wurde. Wir alle slnd gewöhnt. dass heim Beschleunigen einc s Fahrzeugs die Drehza hl anstetgt und nich t umgckehrt. Ilier hilft eine geniale Idee von Porsche weite r. die Quadratur des Krctsc s aufzulöscn und de m subjcknvcn Empfinde n de s Men sc heil gerec ht Zll werde n. Das voo Hauso aus stufenlos arbeitende automatische Get riebe wird zusälzlich mil kiins tlichen Gangstu fen versohen. Ergebnis: Die Akzept anz ist hergestcllt. Virt uelles Scha lte n ist das Zaube rwort! Mlthilfe mod erner Elektronik ist Ieder gewü nsctue Eingr iff rn ögltch. Die Zahl der Schalt-

•

M od cmes SiebCIIgung-Doppclkllppflllllw:clricbc 1101/ t'olkswagclI

MTZ 4/1998

60

2

Motoren und Getriebe

stufen ZUID Beispiel ist beliebig wählbar. Das System kann auch selbstlernend ausgelegt werden. Je nach Fahrertemperament können sportliche "enge" Schaltstufen selbsttätig gewählt werden, ader eine geruhsamere Gangart wird automatisch durch eine Komfortschaltung berücksichtigt, was Minderverbräuche nach sich zieht. Und die Optimierung der Schadstoffemission wird in zunehmendem Maûe ein wichtiges Auslegungskriterium sein. Wieder einmal sind es die ]apaner, die, van der Öffentlichkeit fast unbemerkt, auf der Tokyo Motor Show das van Porsche entwiekelte Schalt- und Stellstrategie-Getriebe "CVTip" in Serie gebracht haben. Nach bekanntem Muster wird es zunächst auf demheimischen Markt erprobt. In Deutschland wird in aller Stille, aber mittlerweile mit Nachdruck, entwickelt. Da seit einiger Zeit auch Drehmomente von 250 Nm beherrschbar sind, wird dieses Getriebe (noch in diesem Jahr?) auch hier in Serie gehen.

Winkelspiele

MTZ

4/1997

Der klassische Sechszylinder-Pkw-Motor war lange Zeit ein Reihenmotor. Unübertroffen ist seine Laufruhe, da ervollständig ausgeglichen ist. Aus Einbau-, Gewichts- und Kostengründen wenden sich jedoch immer mehr Automobilfirmen vor allem beim Ottomotor der V6-Anordnung zu. Nebenwege sind der SechszylinderBoxermotor und der VR6-Motor. Die Gretchenfrage bei der Konzeptfindung ist die nach dem Bankbeziehungsweise Zylinderwinkel. Der Bankwinkel geht auch in die Package-Maûe des Motors ein . Aus Schwingungsgründen sollte er 60° betragen. Einige Motorenhersteller haben sich jedoch für einen Bankwinkel von 90° entschieden, erlaubt er doch, Sechsund Achtzylindermotoren auf derselben Perügungsstraûe zu produzieren. Das verbilligt den teuren V8-Motor mit seinen kleinen Stückzahlen deutlich. Weit ere Vorteile: Im V des Motors lässt sich ein optimales Schaltsaugrohr unterbringen. Die Laufruhe des 90°-Sechszylindermotors kann durch zwei Malsnahmen sichergestellt werden: zum einen durch eine Ausgleichswelle und zum anderen durch gegeneinander versetzte Kurbelzapfen, die einen gletchmäûigen Zündabstand ermöglichen. Allerdings werden durch eine Ausgleichswelle die Reibleistung

2

Motoren und Getriebe

F1 osz " m osz' ( ·w 2. COSi'

0,5 · mosz . f. w 2 . sin(il

0,5 . f1losz • f · W 2. sine

...4-., 0,5 . f1losz

' ( ' w

2 ' COS(iI

0,5 ' f1losz '('w

2 ' COS(iI

Vollständiger Ausgleich der Massenkräfte

und die Kosten erhöht, weswegen sie nicht immer Anwendung findet. Ganz anders sieht das Optimum aus, wenn der V6-Motor auch verdieselt werden und auf derselben FertigungsstraBe wie der Ottomotor hergestellt werden solI. In diesem Fall ist es sinnvoll, beim önv-Bankwinkel zu bleiben. Wegen der hohen Zünddrücke des Dieselmotors erfordern gegeneinander versetzte Kurbelzapfen beim Motor mit 90° aus Festigkeitsgründen überdurchschnittlich groûe Pleuelzapfendurchmesser, was die Reibleistung des Motors erhöht. Fazit: Beim Motorenverbund V6 mit V8 empfiehlt sich ein Bankwinkel von 90°, im Verbund V6-0ttomotor mit einem V6-Dieselmotor jedoch ein óû'
61

62

2 Mo toren und cetnete

3 Zylinderfür 3 Liter

MTZ 9/1996

Dreizylinder moto ren sînd kei ne neue Erfindung. Sic tun sen la ngem als OUo· und Dieselmot oren ihre n Dienst, vor allem in japa nlschen Kleinwagen . Oewicht s- un d verbra uchsoptim iert, werd en sie zurzeit bei allen dentsohen Auto mobüherstellern für den Einsatz im Drel-Llter -Auto gelri mm L Es gilt, ein Op timu m in Eeztlg a uf Ilubra um , Leistu ng, IJrehm o m ent, Ve rbranch. Abgas. Gröûe und Ge wicht so....- ie Koste n zu eratelen. Dcc Drelzyün der m otor hal gcgc nü bcr einc m hub ra umgle tch cn Vierz ylindermoto r Vor teil e bei Lcistung und Dreh mo menl von zirka 10 %, im Ver brauch vo n etwa 15 %, bei der IIC-Roh c m ission vo n zirk a 30 % und bei Oröûe und Cewtcht von e twa 10 bis 15 %. Hauptn ac ht eil is! die schlec hte Akustik d urch den sc hlechtere n Massenau sgleich und den gr öûeren Ziindabstand. Der klassische Ansa tz, urn de n Massenausgleich ZlI vcrbess e rn, ist die Verwe nd ung etner Ausgle ichswellc, d ie mit dop pelt er Dre hza hl gcgenlëulig rot ieren muss. Das ist jedoch kostenintensiv und e rhö ht dariiber hin a us die Beib lets tung, Daher e rsc he ine n an dere Ma ûnahmcn wie zum Beis piel das Mehrmasse nschwungrad, gez tolt r utsc he ud e Kupplun g und gekonnte Moto rlagenmg s innvoll. De r Ka mpf u m kleine Hre nnräume lässt he ute d en folge nden Sta nd erkennen: Heim OUo- wie beirn Diesel moto r sollte n lI ubvol umina unt er 300 c nr' je Zylinder a us Ver brau ch s- und IICGr ünden nicht a ngcwendet werden . Beim OUom otor ist das Opti-

000 V...dicl1t... By-pass

vl===I ,

1

Wastegat& Niede
I

Anfhau cines modemenJ Xylinder-/)iI~s{'{mofl1r.~ mil zwd Slufix cm t.ade s..YSlt'm von Mahlc, 2(XJ8

2

Motoren und Getriebe

63

mum der mittlerweile klassische Vierventil-Brennraum. Beim Dieselmotor - aus Verbrauchsgründen natürlich mit Direkteinspritzung - ist diesen kleinen Hubvolumina aus geometrischen und thermodynamischen Gründen ein Zweiventil-Brennraum vorzuziehen, mit Thrboaufladung und Ladeluftkühlung. Und in zehn Jahren? Ist es dann ein Zweitakt-Dieselmotor mit nur zwei Zylindern?

leistungoder Verbrauch? In der Schule - auch der des Lebens - habe ich lernen müssen, dass die Leistung von Motoren über alles geht. Drehmoment zu Lasten der Leistungwar nicht erlaubt, da, wie mir einst mein Vorstand sagte, die Prospektangabe stimmen muss. ,,Nur so lässt sich ein Fahrzeug auch verkaufen" Verstanden. Demgegenüber ist seit einiger Zeit der Auffassungswandel augenscheinlich. Hohes Drehmoment - und das bei möglichst niedriger Drehzahl - ist gefragt wie nie zuvor, er ermöglicht es doch Motoren mit geringerem Hubvolumen bei angemessenen Fahrleistungen. Und der wesentliche Gewinn: deutlich niedrigere Reibleistung, die den Verbrauch senkt. Beim Ottomotor gibt es einen zusätzlichen Bonus durch die verringerte Gaswechselarbeit in Folge der Entdrosselung. Wo stehen wir heute? Saug-Ottomotoren mit Vierventiltechnik erreichen bereits 100 Nm/l-Hubvolumen und - im günstigsten Fall- schon bei etwa 3500/min. Saug-Dieselmotoren liegen 35 % niedriger, wie man sich das auch so vorstellt. Doch was ist mit turboaufgeladenen Motoren? Ottomotoren mit Turboaufladung sind einzigartig drehmomenten- und leistungsstark und daher für sportliche Fahrzeuge besonders gut geeignet. Sie sind jedoch bei sportlicher Auslegung im Kraftstoffverbrauch dem Saug-Ottomotor unterlegen. Anders beim turboaufgeladenen Dieselmotor. Der Verbrauch und die Schadstoffemissionen werden im Vergleich zu Saug-Dieselmotoren besser. Der Verbrauchsunterschied von Dieselmotoren mit Direkteinspritzung und Turboaufladunggegenüber 'Iurbo-Ottomotoren beträgt etwa 40 %! Und das Neueste: erste turboaufgeladene Dieselmotoren mit Direkteinspritzung erreichen im Versuchsbetrieb bereits 160Nm;1 wie aufgeladene Serien-Ottomotoren mit Turboaufladung. Hätten Sie das gedacht?

MTZ

1211994

64

2 Moto ren und cetnebe

Ottomotoren Dewnsizing eder Gemischschichtung?

MTZ 9/2008

Die ,1. :\ITZ-Ko n fere nz . De r Am r iub vo n m o rgen" a ni :~. und 4. JunÎ 2(XlH in Mü nchen w a r w ieder e in vo lle r Rrfolg. Kom po t e nt e vo r-

t ragc ndc und ci n disk usslonsfreudiges Audi to rium machten d ie Tagung z u m Erleb nis. Unief ande rurn wa r d e r Ouo motor m il Dirckto inspritzung cin stark d iskutic rlcs The ma .Anlass du w gab auch der Vortrag vonlü rgcn \Villund , V\V-Forsd lUUP;, zum Thema ~.\loto rl re llds zu r C0 2-fted ukt lon. IJowusiz ing ode r Tei II ast bren nvc rfa hrcnv.Au fgrun d von Fcrschu ugsc rgcbntsscn ka m e r zu dc m Ergobuis. d ass Downs izing m il Hoc h au fladu ug a us CO2" und Kos-

t engr üuden und wegen weltweite r Anwendbarkeit uuter de n

uut e rsuchtcn Rundbedlngunge n zu bcvorzu gcn sei. Bc tm Einsatz eines 'Iclllast bre nnvc rfah rc ns wie gcs clnchtc tc mage re Dircktcin sprltz ung, abcr a uch homoge ner Kom press lon szü nd un g, ve rbosserf s ich zwa r der Kraflstoffve rhra uch , kann [ed och d ic vc rb ra uc hswor tc \'0 11 Dow nsiziug -Kon zcp tc n nic ht c rreich cn. Se ns il.iv is! hei Downstzmg-Konz ept e n der Gra d d e r Au ûadung. de r auf'd as llu hvolu m cn und so mu a ufd ie Anza hl d er Zylinder eincn dlrek t en Einf1 uss ni mmL Fü r d ie unie re Mfrtulklasse sche ine n bei Hochau ûadung Hubvolumina vou zirka emem Liter a usrcichcnd. Auch Bosch siehL im Downstzm g das zu bcvo rz ugcn dc Konz cpt . Zila l Dr. Hemd Bo hr: . Tcuer wird es im Morne ut bei Motore n m il 5O ~W'"

75kWI\.

/--- ---~

,,

,, //~

" Fa hlW...."'I.nd 5. G""II

- - 2L·Turb<>

rooo Drellz a hl [min"'l

l:'rllölmng der spi'zii'/len Leistung(lurel! Downsizing

2 Motoren und c et rtebe

65

Drehzahl2000 mirr '

zündfahiger Befeich für baide Laslpunkte

gesc hid Jlelen Hre nn ver fah rcn . Das gch t uu r rn lt. aufwä nd igen Dirckt clnsprlt zsystcm cn . Die dafür notwcndigc Abgas nuc hbcha nd lung lm Katalysator ist wege n der Edehuut allpreisc te uc r, Viel kosteng uns tigcr hingogen isl das l)ow nsi1.i ng mit Tur bolad er und l.ambda- f -Dtrcktcln sprüzun g. Da hat. ma n normales Abgas und kann die 'Iechnik wcltwcituutzcn " Man ka nn nat ûrllch Dow nslztn g un d Gcnuschschtch tu ng auc h kornbtnien-n. Doch ist hlcr wicdcr einmal I + l wentgo r als 2, und wer so li das bczahtcn? Die Diskussion isl cröffnct.

In eigener Sache: Ottomotor mit Direkteinspritzung Der Dieselmotor m il Dirck tcln sp rlt 1.llng hat in nur el ncm jahrzch nt>- 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

66

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

69

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 ,t
A1ä~fjdlkl'il l'n

70

2 Motoren und Getriebe

Wegen dieses Dilemmas verzichten verschiedene Automobilfirmen bei der Direkteinspritzung auf den schwierigen und aufwändigen Schichtladebetrieb und fahren ihre Motoren mit homogenem Gemiseh. Dadurch können Kanäle und Kolben wieder optimal gestaltet werden, und die Motoren sind nicht auf schwefelarme Kraftstoffe angewiesen, die noch nicht flächendeckend zur Verfügung stehen. Ein neuer, Erfolg versprechenderer Weg für den Schichtladebetrieb wird in zwei bis dreiJahren serienreif sein: das strahlgefiihrte Verbrennungsverfahren.

Direkteinspritzung versus vollvariable Ventilsteuerung

MTZ

1/2001

Ob man es wahr haben will ader nicht: Ottomotoren mit Direkteinspritzung sind im Vergleich zur vollvariablen Ventilsteuerung aus heutiger Sicht konkurrierende Systeme mit mehr oder weniger gleichem Potenzial zur Kraftstoffverbrauchssenkung von 10 bis 15 Prozent. Der VVV-Konzern zum Beispiel sitzt voll a uf die Direkteinspritzung, wie Dr. Piëch verkündete und will innerhalb von fünfJahren alle Motoren urnstellen. B.MW bevorzugt die vollvariable Ventilsteuerung. Der erste Motor soll bereits imjahr 2001 in Serie gehen. Die erste Generation wird ein mechanisches System sein. Später werden elektromechanische und/oder elektrohydraulische Systerne folgen. Der Reiz bei der vollvariablen Ventilsteuerung liegt in der besseren Beherrschbarkeit der Schadstoffnachbehandlung, da Konzepte À ::: I beibehalten werden können. Nachteilig ist der starke Eingriff in den Zylinderkopf, der völlig neu konstruiert werden muss und teuer ist.

swirl lumble

wal! guided

charge moton quided

Verbrennungsveifahren bei Benzin-Direkteinspritzung

spray guided

2

Motoren und Getriebe

71

Dalässt ein neues System mit dem Namen .Lufttaktventil" aufhorchen, das erlaubt, den konventionellen Zylinderkopfbeizubehalten. Es ist in einem kurzen Saugrohr integriert und öffnet und schliefst während des Ansaugtaktes des Motors zugenau bestimmten Steuerzeiten. Damit lassen sich ähnliche Effekte wie mit der vollvariablen Ventilsteuerung erzielen, und es kann wegen hoher Füllung über dem gesamten Drehzahlbereich auf ein Schaltsaugrohr verziclitet werden. Mithilfe der Wärmeladung werden Kaltstart und Warmlauf so verbessert, dass das Schadstoffnachbehandlungssystem schneller anspringt. Das soll dem Dieselmotor bei der Erfiillung von Euro 4 helfen. Aufserdem wird der Zündverzug verringert, und es wird erwartet, dass auf den Glühstift verzichtet werden kann. Erste Ergebnisse liegen bereits vor.

GOI-Motor In diesem Heft verdient ein Aufsatz über den Stand der Entwicklung der Direkteinspritzung bei Ottomotoren (Gasoline Direct lnjection - GDl) besondere Beachtung. Es wird erstmals eine systematische übersicht über den bisherigen Wissensstand geboten und qualitative Aussagen zu den verschiedenen Verbrennungsverfahren gewagt. Wäbrend der Dieselmotor mit Direkteinspritzung (TDl) für den Pkw-Einsatz sich anschickt, nach mehr als SO-jäbriger Forschung aus Verbrauchs- und Abgasgründen den Kammermotor zu verdrängen, hat der GDI-Motor nach äbnlich langer Entwicklungszeit den Durchbruch aus Abgasgründen noch nicht geschafft. Ein Verbrauchsvorteil von mehr als 20 % lässt die Entwickler jedoch

a

Innere Gemischbildung beim Ottomotor

MTl

2/1997

72

2

Motoren und Getriebe

nicht ruhen, dieses Potenzial zu erschlieûen. Anûerdem sind Leistung und Mitteldruck zirka 10 % höher als beim Basismator. Die Senkung des Kraftstoffverbrauchs bei Ottomotoren ist deshalb van besonderer Bedeutung, weil weltweit mehr als 95 % der Pkw mit Ottomotoren ausgerüstet sind. Auûerdemkostet ein GDI-Motor nur 450 DM mehr als ein konventioneller üttomotor, bei fallender Tendenz. Ein TDI-Motor hingegen kostet 1000 bis 500 DM mehr. Allerdings werden TDI-Verbrauchswerte vam GDI nicht erreicht. Die Gründe fürdie Entwicklungsschwierigkeiten beim GDI-Motor liegen in den noch komplexeren Prozessen bei der Gemischbildungund Verbrennung im Vergleich ZUID TDI-Motor. Sie sind ruit normaler Entwicklungsarbeit nicht zu entschlüsseln. Sie erfordern vielmehr ein kompliziertes interaktives Zusammenspiel zwischen mathematischer Simulation und modernster Messtechnik. Signalwirkung für die gesamte internationale Automobilindustrie hat der erste Serieneinsatz eines solchen Motors von Mitsubishi in japan. der bereits in über 50.000 Fahrzeugen eingebaut wurde. Ende des jahres soll der Einsatz - Euro II-entgiftet - in Europa erfolgen. Eine harte Nuss, zumal Mitsubishi erklärt, sein System mit weit über 100 Patenten abgesichert zu haben.

Wieviele VentiIe und Kerzen braucht der Menseh?

MTZ

3/1996

Der alte Ottomotor mit zwei Ventilen und nur einer Zündkerze kämpft urn das Überleben. Bis zu fünf Ventile und bis zu zwei Zündkerzen sind modern. Sind sie auch sinnvoll? Der Wunsch nach entdrosseltem Gaswechsel führte in den letzten .lahren immer häufiger zu zwei und gar drei Einlass- und zwei Auslassventilen. Als zusätzlicher Vorteil ergibt sich eine mittige Lage der Zündkerze mit kurzen Brennwegen, was höhere Verdichtung und variablen Drall zulässt. Der Parallelweg mit zwei Einlass- und einemAuslassventil- vor allem vonjapanern beschritten - scheiterte, da bei optimalem Ventildurchmesser die Zündkerze wie beim Zweiventilmotor seitlich angeordnet werden musste. Wo aus Fertigungsgründen zwei Ventile beibehalten werden mussten, wurden die thermodynamischen Eigenschaften von wenigen Automobilherstellern durch eine zweite aufsermnttge Zündkerze verbessert. Bisher eine Ausnahme sind vier Ventile mit zwei Zünd-

2

Motoren und Getriebe

73

O,k

3

Aallr

Schematische Darstellung der geometrischen Vérhältnisse an einem Zylinderkopfmil drei Ventilen und zwei Zündkerzen

kerzen. Ob sich der grage Anfwand lohnt, ist noch nicht bewiesen. Da lässt aufhorchen, dass ein namhafter süddeutscher Automobilhersteller bald mit zwei Einlass- und einem Auslassventil und zwei Zündkerzen in Serie gehen wird. In diesem Fall ist die Gaswechselarbeit deutlich schlechter als bei Vier- oder gar Fünfventilmotoren. Vorteile hat das Konzept jedoch bezüglich des Auslasssystems. Mit nur einem Auslassventil können die AbgasWärmeverluste minimiert werden, was ein schnelleres Anspringen des Katalysators zur Folge hat. Zwar erfordert dieses Konzept ein zweites Zündsystem Durch den Fortfall eines Ventils, den wesentlich einfacheren Aufuau der Abgasanlage und der Möglichkeit, mit nur einer Nockenwelle auszukommen, ist es unter dem Strich jedoch das wirtschaftlichere Konzept. Eine Stern-Schnuppe?

Zylinderabschaltu ng Bei Verbrennungsmotoren ist die Zylinderabschaltung von allen bekannten Maûnahmen zur Kraftstoff-Verbrauchsabsenkung diejenige, die das gröûte Verbrauchspotenzial besitzt. Darüber hinaus werden auch die Rohemissionen der wichtigsten Schadstoffe gesenkt. Der Verbrauchsgewinn liegt bei Teillast, wie umfangreiche Untersuchungen vor allem eurapäischer Automobilfirmen

MTZ

5/1993

74

2

Motoren und Getriebe

svncocoeencneoeee

Sëkundàr-

necer

Prirnàrhebel-

Verriege lungskolben

Hydraulische VentilabschaJtung am Beispiel eines Zwölfzylinder-Motors

schon vor 10 bis 15[ahren zeigten. Er beträgtimEuropafahrzyklus (EFZ)je nach Zylinderzahl zwischen 20und 30 %. Im Leerlaufwerden gar Einsparungen bis zu 45 % erzieltl Die Firma Cadillac ging bereits itn [ahr 1981 mrt einem solchen System in Serieund bauteund verkaufte davon 120.000Fahrzeuge. Leider scheiterte dieser erste Versuch damals noch an der noch unzuverlàssigen Elektronik, weshalb es zunächst bei diesem Einzelfall blieb. Bis vor kurzemfast vergessen, feiert die Zylinderabschaltungjetzt in einem Fahrzeug ihre Auferstehung und Sie dürfen raten, in welchemLand. Nun sol1man nicht ständig über die [apaner nörgeln und ihnen immer die grö:Gere Schnelligkeit zutrauen. Es gibt auch Bereiche, wo wir Europäer schne11er sind, wie z.B. beim Dieselmotor mit Direkteinspritzung. Im Falie der Zylinderabschaltungging es nicht einmal so schne11. Es muss jedoch die Frage erlaubt sein, warum wir uns wieder einmal eine bekannte und meines VVissens vor aliemin Europa entwickelte Technik aus der Hand nehmen lassen. Bei der Zylinderabschaltung handelt es sich um ein Verfahren, das nicht nur bei Vierzylindermotoren anwendbar ist. Nein, es würde besonders vorteilhaft Vielzylindermotoren gut zu Gesicht stehen, die in Bezug aufden Verbrauch nicht immer in gutem Rufe stehen. Darüber hinaus hä1t sich bei diesen Motoren der Komfortverlust in Grenzen.

2

Motoren und Getriebe

75

Dieselmotoren Toyota stelltEntwicklungvon Dieselmotoren ein Laut Financial Times Deutschland vom8.Juli2009 gibt Toyota die Entwicklung des Dieselmotors auf. Als Folge des weltweiten Einbruchs des Pkw-Absatzes auch bei Toyota erzielte der Konzern für das Ende März abgelaufene Geschäftsjahr 2008/2009 seinen ersten Betriebsverlust der Nachkriegszeit mit zirka 3,3 Milliarden Euro . Für das laufende Geschäftsjahrwird sogar mit einem Verlust in doppelter Höhe gerechnet. Aus diesem Grund sieht sich der neue Chef von Toyota, Akio Toyoda, zum Handeln gezwungen. Im ersten Schritt will er rund 6 Milliarden Euro an Fixkosten einsparen. Eine neue strategische Ausrichtung ist angesagt. Toyota will nicht mehr in jedem Markt mit der kompletten Produktpalette vertreten sein. Auch scll das Rennen auf der hauseigenen Formel-1-Strecke am Fudschijama im kommenden Jahr abgesagt werden. Und vor allemsollen wesentliche Mittel in zukünftige Entwicklungen für Hybridfahrzeuge investiert werden. Zudem beginnt der Konzern schon in diesem jahr mit der Produktion von Plug-in-Elektrofahrzeugen und Hybriden. Laut japanischen Medienberichten will Toyota bis zumjahr 2012 bis zu 30.000 dieser Fahrzeuge produzieren, die länger als bisherige Hybridfahrzeuge mit dem Elektromotor fahren können. Und die faustdicke Überraschung: Hatte man sich schon seit einiger Zeit verständlicher Weise von der Brennstoffzelle verabschiedet, geht es nun dem Dieselmotor an den Kragen, weil der Anteil der Dieselmotoren an der Produktion in Europa nur fünf Prozent beträgt. (Ironischer Weise ist der prozentuale Anteil von Hybridfahrzeugen viel geringer). In Japan gibt es keine Dieselmotoren. Anstatt umhöhere Marktanteile zu kämpfen, gibt man den Markt auf. Das könnte Volkswagen den Weg ebnen zur Nummer 1.

ATZ

9/2009

76

2 Mot oren und Get riebe

Aufklärung bewahrt vor Schaden

AlZ

4/2007

Dip deutsch e Auto mo h ilindu strie steht trotz glä uzender Erfa lge runmal mohr in de r Knti k vo n Politik und ü ffpnlIrchkeü . An grohl i ~ chc v crsëumntssc bei der Einfiih rung des nuëätrcrs fû r Fchr zcugc

m il Dies elmotoren, de s lI ybr ida ntrieb s und nun heim AlJsstoG von Kohlc ndtoxld lasse n sogar den Verband de r Automo bihn dustril' erzittcm, un d de r I'rüsidcnt wtrff gcncrvt.das Hen dt uch . In Sech en vermarktungsstrategle ha l d ie de utsche Automo bllindust rie wieder etn mal kläglic:h ve rsegt. Obw ohl d ie deu rsohen I'kw -Hcrstellcr zwischcn 19Y5 un d 2005 den CO 2-AliSslo l) urn 25 ')(, gesenkt haben lint! VVI'jm Flottenver brauchsverglelc h sogar bessar a ls Toyota absch nel det, erh ält Toye ra le ur . Auto Moto r IJnJ Sport" etn Hybrtdsondr- rlob unrer enderem VOII der rtrünenp olit ikerin Künas t und dt csc wreder um ein Angebo t lü r ctn cn Hybnd-Diens twagen des ja pantsohen Hers teller s. Von Dieselmotoren schcin t Frau Kuna st noc h nicht viel vcrno mm cn ZIJ habcn. Szcncnwcchscl. Ein Anrufaus der Heda klion wisscnschnft, Umwelt , Iechntk d es w es tde utsch en Hun dfunks bracht e metn Welthi ld ins wanken. Die Fra ge warurn mussen RIJ Gfilter von Dieselmo tor en nar:h làn gere r Stndtfch rt durch fo rr-lertes Fa h re n frcigebrannt werden, was doch Mchrvcrbrauch koster? Das herre k-h nor:h nic ht gehö rt. lnh ha rte im Gpgpnte il gelemr. da,..s dte se r Vorga ng aut omatisch , u nmcrkltch und nu r m it utnem klefr u-n Mch rvcr breuch verbunden tst. Der Bliek in die Bctrtcbsenlcitung etn es Pre miumhers telle rs belehrte m ich etnes Bess ere n.•wenn

Kermmsch-monolitischrr RIJft- Zl'l lm filter

2 M otoren u nd Get rie be

77

dil' e nt.sp rcchendo \ Va rn lamp e uuflcuchtut, m uss In-igcb runnt werde n" Besuche hel meh reren Hàndle m unrersohtedficher Fahrtkcte erga\wn dassefbe mld . Zu etne m e ffenen Gespräch war niema nd here jt, ohw ohl sachgerechte Aufklärung das Problem auf seinen unbedeu tend en Kern h ëtte zusanune nschrurn pfe n lassen. :'Joch sauberer w äre die Xar-henrwlcklung 7.U einem \'öllig wartungsfreien Systern , was da n n auch in den USA problomlos ein gefuhrt werden könntc. Waru m schon wied er d ies e Cehelm nlst ue re j'~ Aufklä ru ng würde vor Scha den bewahren.

Der Dieselmotor ist schlicht zu teuer Der Dieselmotor mit Dircktcin spritzu ng hal sich in Europa du rrhgesetzl und schlckt slch n un a n, den Sprung übcr den groge n 'Iclch na ch Nordamerlku ZII wagen, Do rt t rlu e r in den wcubewcrb mil den Hybrid untricb cn. Scinc Chanccn sind vor ullcm im Langstreckenveekehr a usgezetch ne t. der in Xord amer-ika em e noch gröf\rrf' Bedeu tung als in Europa hesltz t. Zurüc k zurn eu rop äis ch en Mark t. Währr nd der Ma rkta m en in Deutsehla nd knapp unter 50 % lif'g l, hrträgt er in ga nz Europ a deutlinh übe r 50 %. Das ist jedoch nicht dip game Wahrheit. Anolysiert.man näm lich zu m Reisp iel de n Dieselanreil in Deufschla nd nach Fahrzcug- und Motorgrö ûcn, crgibt sieh cin übcrraschcndcs Bild. \Vährend b ei xtctoren mrt übc r zwei Litern Hubvolu mcn der ["11I;1,.,

MTZ

6/2006

HMF

luft -.

/

~ Ab9a~

!'>
NO,S~à..,· Àb\l<".,Iklömpr... 'ol
Di e llersfdlkoFilell eines Diesellfwfors .~illd J.5 hls 2,Ol1lnlhiilter als di e

cincs Ouomotors. Bcispiel VW

78

2

Motoren und Getriebe

Marktanteil bei erstaunlichen 65 % liegt, sind es bei Motoren van 1,4 bis 2,0 Litern immer noch 50 %. Und jetzt die grage Überraschung: Bei Motoren bis 1,4 Litern Hubvolumen beträgt der Marktanteil nur knapp 65 %. Was sind die Ursachen dafür? Der Dieselmotor ist imharten Wettbewerb der Kleinwagenklasse schlicht zu teuer. Es ist bekannt, dass seine Herstellkosten 50 bis 100 % über denen van Ottomotoren liegen. Dies führt dazu, dass ZUID Beispiel ein Kleinwagen ZUID Basispreis ruit Ottomotor 10.000 Euro und ruit Dieselmotor zirka 11.500 Euro kostet. Das Fahrzeug ruit Dieselmotor ist also etwa 15 % teurer. Bei Unterschieden im Kraftstoffverbrauch van weniger als 10 % ist eine Amortisation des Kaufpreises erst nach 40.000 Kilometern Laufstrecke erreicht. Der geringe Verbrauchsunterschied liegt unter anderem am hohen Gewicht des Motors. Berücksichtigt man auch noch den unkultivierten Laufin einer schlecht zu dämpfenden Kleinwagenkarosserie, bedeutet dies eigentlich das Aus für den Dieselmotor im Kleinwagen. Da muss den Entwicklern noch die Erleuchtung kommen.

Abgasentgiftung bei Nutzfahrzeugen

MTZ 112005

Auch für Nutzfahrzeuge treten 2006 strengere Schadstoffgrenzwerte nach Euro 4 in Kraft. Weitere Verschärfungen werden 2009 und voraussichtlich 2012 folgen. Zwischen den unterschiedlichen Nutzfahrzeugherstellern ist ein Wettbewerb urn die optimale Lösung entbrannt. Die meisten Hersteller setzen auf das sogenannte SCR-Verfahren (Selective Catalytic Reduction). Nur MAN und Scania gehen eigene Wege. .MAN setzt auf gekühlte Abgasrückführungund Partikelfilter, Scania neben der SCR-Technikauf Abgasrückführung plus extrem hohe Einspritzdrücke. Drei Viert el der Hersteller in Europa setzen auf das SCR-Verfahren: Eine helûe Verbrennung lässt kaum Partikel entstehen. Dadurch erzeugt die Verbrennung jedoch mehr NOx' Durch Zugabe einer 32,5 %igen wässrigen Harnstofflösung "AdBlue': die var einem Katalysator eingespritzt wird, wird das NOx in ungiftigen Stickstoff und Wasserdampf umgewandelt. Das Verfahren ist sicher, auch bei weiteren Verschärfungen der Abgasgesetzgebung, aber aufwändig. Mit gefülltem AdBlue-Tank für 10.000 km Reichweite wiegt das SCR-System 120 bis 150 kg mehr als das MAN-System.

2 Motoren und Getriebe

79

Aulk rdc m knst ot cin Lite r des Addilivs zurzcit. noch 0,60 Euro/I, und dic Infrasl ruklur muss crs tnoch slche rgeste llt. we rden - ein nicht. zu unter sch àtzend es Problom . Der Verbranch a n Additlv wird mil IJ b is 6 % "o m Kra ftstoffverbrauch im Euro-iJ.Zyklu s angegehen. Beim ~IA.'\-Verfa h re n sen kt {las gekühlte r ückgeführr e Ahga s di e Vcr hrennungstemp eratur, Dadurch bilden slrh wemge r Sückoxide, [edoch mchr Pa rtikel , die cin ~P.'vI · K a ta lysa lor~ im Abgassyst.c m rcd uzicrl. .'vlil dicsc r Teelnuk lässt slch laut :VIA.'\ die Euro-t-Xor m erfiillcn. Dcr schwc dlsche Herstelle r Scania schheûltch sclzl vor allcru auf Inne rmotorische :\Iag nah mcn. Dur ch Abgas rückfüh rung wird dic St.îckoxide mission verrnimle rt, un d du rch extrem hohe Einspritz drücke wird {las Enlste he n von Par t.ikeln redu ziart. Zusa m menfassend isl fest.zu slcl len , da ss a lle drei Syst.eme di e Eu ro-f- Xorm erfiille n, wodurch sic ih re n Besftzem bis Oktober 2006 auf dout schen Autobalmen 0,02 Euro/km einspa ren . Da nach cr hultcn nur noch Euro-s-Motorc n d icscn Bonus. \Vcr wird dabei sein?

Abga s-Wärmetau sch er

aoenoerzvuooer ,,

,

z umiscnstere A

,

LLK

zcrnecneteue B Gckiiklte Abgasrücl.fiihrung em cs Gr()j\dÎfwe{m(Jl()r.~ durdl einen S[Jt>nderzylinder zur Ab.~enkllngder N(Jx·F.mi.~.~Î()n

80

l Motor en und c et nebe

Leistungsexplosion

MTZ 4/2004

\\'icd cT cinmal mac hfe n die Dieselmot oren in Xm zfah rzougcn VOl', was a uch de in Pkw-Diesolmot or gut l ul : dil' Hl'~ i sl c m u n a du ng. Glcich d re! Vcriiffcntlic hu ngc n zu d icscm The ma er schicoen in de n Ietzten :\lo na ll'fl. Durt-h Ilochauûadu ng las sen stch der Kraû stoffve rb rau ch un d die Schadstoffc m iss kmu n se nken, Uilt!

sic fûhrt ZU l' l.cist u ngs- und Drehrnom cnrexplosion. Durch dil' letzien heidun Punki e wiedururn wird Downsizing möghch mil dom Vort eil der Gowichtsred ukt ion. Dar ûbcr hin aus Ist das dynam ische Verh alt on der Hcgis te r eufl ad ung der cin st uflgon Aufladung de utlic h ûborlogcn. da der Lade r fü r den unt erc u Last bcrcich kleine r gl'wii hll werden kunn . Dil' Verringe ru ll1J; des Kraû stoffve rbr auchs result iort vu r allet ri aus de r 'lut sac he, das s hei VerW eJl(I U Il ~ VO II zwe i Tu rboladern [eder he i hohom \Vi rku n ~s~md betri oben werde n kuun. Verslcll einridlt un gen a uf de r 'lu rbin en - oder Verdic hto rseit e sin d nic ht e rforderhc h. Ein wcit er er Vcrhruuc hsvor teil crgibt sich durch das hoh e Drchmo mc nt, wodu rch ~l ii nge rc~ Gd ricbeübursctzu ngcn gewiihll werden könnc n. Eine Hod uküon d er Schadstoffemissioncn lst Frischluft

~

..

""

,- --

Pril/zip der klJlllbillwrtt'1/ AI/f h/d /ll/g. TurJHJmif/luumg mil zlIsiit.zlil'/ll'r mnhanischcr A/if/lISl/1l1g.

2 Motoren und Get riebe

un ler ande rc r u durch die Mögltchkctt gegeh en , de n Einsp ritzheginn nac h spä t zuvcrlcgcn. wod urch die Abgastc mperatur gcscnkt wint Die Leist un g de s Dieselmotors ruit Dtrcktetnspruzu ng und cincm Tu rbolader stieg in den letate n 15 j ahn -n kontin ule dich von :~6 auf SO bi s 58 k\V/ 1 an. Die Leistungsexplosio n durcb ncgrsterantlad ung entsteht nun d urch den höhcrvn Füllungsgrad bei Ladedr ückcn von 3.2 ba r.Mete ren mit Rcgtstcraufladung crrelc hcn im vc rsuc hsbc tr tcb be relts 1'12 kW/ I. un d 100 kW I I sind clnc realisti sche Vision. Legt man die 82 kW I1zugrundc. ergibt sich otnc Leisl ungssl eigeru ng von liber 40 %. Ähnlich ver hält es sich m il dom Drehmoment boztehungs welse m il dem Mltteld ruck. Es werde n spez iflsche Drch mom cnte VO Il übe r 200 Nm/l beziehungswcisc Mitteldr ûcke vnn 26,4 ba r erreicht. Und di e Hers tellkostc n? Durch Dow ns izing un d di e einfaehcn Tur bola der o hnc vc rste llci nric htu ngc n a uf der Turbtnen- od cr vcrdfc htc rscttc ergi bt slch ein c attrak tive Lösung. Ist das der Weg in die Zuk unll? Slcherlfch cm cr der Wege.

.,

MOlo.le;",u ng kW Powe r OUlP" '. kW

Nm TOfque. Nm

MOlo.d,e~moment

r ,,,:~7 :1 ,-

'00

V '"

...

u

'00

,sce , ,

",'\. \

\ \

,

00

_

,

c

MOl",lo;stung _ Powe r oUlpUI _ _ D... ~mom en:IT"'G "e

aeoo

eeoo

~

seoo

MOlord r.~ •• " 1min·' E"III"" opeed In rpm

!Ju

.~Iiirksle

Pkw-Diesdmotor: ein 12-61-Zy linder von Audi

81

82

1

Motoren und Get riebe

Diesel·Pkw in Nordamerika Renaissance in Sicht?

ATZ 4/2003

Der l' kw-Dteselma rkt is! em typ isch westeu ropälscher, Durch den rasant en Siegesz ug des Dieselmotors na ch Einführung der Direkt-

einspntzung Ende der achreiger jahre hal stch sein Murktantctl von we nlger als fünfzeb n Prozont au f liinfzig Proze ur tmjahr 2002 entwiekelt. Der Murktantei l von I'kw- un d Süv-luheecugen mit Dieselmotoren in den USA betragt dagegen wenigc r als zwei Prozeilt. Die Grün de hierfiir sind viclfälttg. Ott okra ftstoff isl immer noch relat lv billig: Koh lcndioxid sp ielt kcm e groûc Rolle (die USA hat das Kyoto-Abkommen nicht ratiflzlert]: Käufer sind veru nsiche rt wegen Rückrufaktloneu vo r zwanz ig ja hren: Htnt er hoft ankstellen sind die Regel: Fahrzeuge mil Dieselmotoren werden mil etne m Aufp reis \'(JIl 2000 bis 4000 US-Dollar verkeu rt. Und nicht zuletzt -, Abgas (Pa rlic ulatcs) gilt als kan zerogen.

Oxid d!ions btd lYSdtor

AdBlue-Dosief venlil

Beim Emspriteen einer wiissrigen Jlam sto.fflösung in das vorgereilligte Abgas wirdAmmoniak (Kil) .freigcselzl,das in einem nadlgesdw/lelen Katalysator die Roäutaion VOII Stickoxiden in unschadtidrenSlickstoffbcwirkt

2

Motoren und Getriebe

83

Neuerdings mehren sich die Anzeichen für eine vorsichtige Wende: • Chrysler verkündete Pläne zur Einführung eines Jeeps mit Dieselmotor • MPVs, SUVs,Jeeps und leichte Piek-Ups sollen den Markt für Dieselmotoren testen • Partikelfilter und DeNOx-Katalysatoren können die strengen SULEV-und US07-Vorschriften erfüllen, wenn die Rohemissionen der Motoren weiter abgesenkt werden und schwefelfreier Kraftstoff eingefuhrt wird • Ford und Chrysler starten eine Informationskampagne über Fortschritte bei modernen Dieselmotoren • die "grogen Drei" besitzen über ihre Verbindungen nach Europa das neueste Diesel-Know-how • der Kongressabgeordnete John Dingell hat eine Gesetzesvorlage zur Kommerzialisierung von Dieselmotoren in den USA iniziiert • verschiedene Mineralölgesellschaften haben angekündigt, bis 2004/2005 schwefelarme Kraftstoffe auf den Markt zu bringen • Alan Lloyd, Leiter des California Air Ressources Board, hat verkündet, dass .jaubere" Dieselmotoren eine gute Technik darstellen. Ist dies die Morgendämmerung?

Sensationell Der Pkw-Dleselmotor mit Direkteinspritzung hat einen Werdegang genommen, der atemberaubend ist . Innerhalb von nur zehn jahren hat er in Europa einen Marktanteil von 85 % erobert. Dr. Neumann von VW" irrt zwar, wenn er für VW" in Anspruch nimmt, mit dem TDI als Erster begonnen zu haben. Doch seit vielen jahren ist VW" auf der Höhe der Zeit. Offensichtlich war die Entscheidung, auf die Pumpe-Düse zu setzen, in Bezug aufLeistung, Drehmoment und Schadstoffemissionen eine gute Wahl. Einspritzdrücke von über 2000 bar garantieren den Erfolg. Mit den Nachteilen bei der Akustik und dem gröûeren Platzbedarf ein neuer Zylinderkopf ist erforderlich - hat man umzugehen gelernt. Auch die Kosten scheinen im Griff zu sein, zumindest bei Dreiund Vierzylindermotoren.

MTZ

6/2000

84

2 Motoren und Get riebe

Pumpe-Düse-Einheitfiir Pkw-MotorenBauart B OSen

2

Motoren und Getriebe

85

Geradezu sensationell sind neueste Aussagen von VVV (Interview mit Dr. Neumann in "mot" 8/2000), wohin sich der Motor mit Pumpe-Düse entwickelt. Auf der Basis eines Vierventil-Zweilitermotors, der mit Piezoventilen arbeiten wird, sollen Leistungen bis zu 175 PS und ein Drehmoment von 400 Nm erreicht werden. Das sindspezifIsche Leistungen von 64 kW/I und ein spezifïsches Drehmomentvon 200 Nm/l! Heutige Bestwerte liegen bei 58kW/I beziehungsweise 168 Nm/l. Die Steigerungen betragen somit 10 beziehungswerse 20 %. Der Zielwert für den Mitteldruck beträgt 25 bar. Und was soll der Motor sonst noch können? Er soll 5 % Kraftstoff sparen und die Euro-4-Grenzwerte unterschreiten. Da kann man sich nur die Augen reiben und zum Gelingen viel Glück wûnschen. Ich freue mich schon jetzt über einen Bericht darüber in der MTZ.

Common Rail In diesen Tagen sind die ersten Turbodieselmotoren mit Direkteinspritzung in Serie gegangen, die mit Common-Rail-Einspritzung ausgerüstet wurden. Wir berichteten darüber ausfiihrlich in den MTZ-Heften 10, 11 und 12 in 1997. Fahrvergleiche ergaben, dass sie in Bezug auf das Verbrennungsgeräusch eine spürbare Verbesserung gegenüber Dieselmotoren mit Verteiler-Einspritzpumpen aufweisen. Sie nähern sich akustisch immer mehr den Ottomotoren. Auch bei der Schadstoffemission sind sie im Vorteil. Euro 111 wird damit in allen PkwFahrzeugklassen möglich sein. Doch was ist mit dem Kraftstoffverbrauch, jener Disziplin, die ursprünglich den Anstof für die Entwicklung von Dieselmotoren mit Direkteinspritzung gab? Das Ergebnis ist nicht voll befriedigend, da das Potenzial noch nicht ganz ausgeschöpft wurde. Die Leistungsaufnahme der Hochdruckpumpe ist bis jetzt zu hoch, und die Einspritzdrücke liegen noch nicht im Optimum. Common Rail System

MTZ

3/1998

86

2

Motoren und Getriebe

Wie ist aus Sicht der Common-Rail-Einspritzung die VerteilerEinspritzpumpe zu beurteilen? Technisch hat sie gute Möglichkeiten für die Weiterentwicklung. Die Einspritzdrücke sind zwar drehzahlabhängig, sie werden jedoch in Zukunft deutlich ansteigen. Auch die Voreinspritzung wird verbessert werden, was ähnliche Ergebnisse wie mit Comman Rail erwarten lässt. Darüber hinaus hat sie nicht das Problem ruit hohen Drücken, die ständig an den Einspritzventilen auftreten und den Motor bedrohen. Sie hat also noch ein ausreichendes Potenzial für die Zukunft. Letztendlich zählen jedoch auch die Herstellkosten. Das Rennen wird daher wohl Comman Rail gewinnen, var allem bei Motoren mit vielen Zylindern.

TDI-Motor mit zehn Zylindern

MTZ

7-8/1997

Nun setzt der Turbodiesel ruit Direkteinspritzung auch in der Komfortklasse zumHöhenflug an: Der VW-Konzern wirdlaut Vertriebsvorstand Büchelhofer auf dem 18. Internationalen Wiener Motorensymposium .demnächst" einen Zehnzylinder-TDI-Motor anbieten. Auf dem Weg dorthin ist Audi mit einem eben vorgestellten V6-Dieselmotor mit Direkteinspritzung. Ausgerüstet mit Ladeluftkühlung, variabier Turbinengeometrie, Vierventiltechnik und einer Hochdruckverteiler-Einspritzpumpe ist er der zurzeit modernste Vertreter dieser Gattung. In Bezug auf Leistung und var allem Mitteldruck setzt er Bestrnarken. Er wird in dieser MTZ ausführlich beschrieben. Ebenfalls in diesem Heft wird ein Ottomotor ruit Turboaufladung vorgestellt. Bis vor kurzem war die Turboaufladung bei Ottomotoren kaum verbreitet und Sportrnotoren vorbehalten, die sich in der Regel durch grofsen Durst auszeichneten. Hier nun handelt es sich urn einen Motor, der in Groûsene läuft und als Kraftstoffsparkonzept ausgelegt ist. Mit relativ kleiner Turbine wird auf hohe Leistung verzichtet zu Gunsten eines höheren Mitteldruckes, der sich bereits ab einer Drehzahl von 1500/min einstellt. Das erlaubt wie beim Dieselmotor lange Getriebeübersetzungen, was den Kraftstoffverbrauch zusätzlich verbessert.Anûerdemliegt die Verdichtung nahe der von Saugmotoren. Der relativ kleine Motor hat dank Turboaufladung darüber hinaus eine geringere Reibleistung und ein niedrigeres Gewicht als ein vergleichbarer Saugmotor.

2

Motoren und Getriebe

Hubraum

cm'

5204

Hub

mm

92,8

Bohrung

mm

84,5

Zyli neerabstand

mm

90

Länge/Breite/Höhe

mm

685/801/713

4

Venti lelZyli nder Ventildurehmesser/Hub Einlass

mm

33,85/11

Venti IdurehmesserIHub Auslass

mm

28/11

Noekenwe 11 enverstellberei eh

Grad

42 12,5

Verdieh tung Leistung bei Drehzahl

kw/mirr'

331/7000

Drehmoment bei Drehzahl

Nm/mirr'

549/3000-4000

1-6-5-10-2-7-3-84-9

Zündfolge Motormasse

87

kg

Abgasnorm

220 EUIV

Technische Daten des VIO-FSf-Motor vonAudi

Vergleicht man den Mitteldruck der beiden so unterschiedlichen Motoren, kommt man zu dem erstaunlichen Ergebnis, dass der Dieselmotor höhere Werte aufwelst als der Ottomotor. Das wird auch in Zukunft so bleiben, werden doch im Versuch bei Dieselmotoren bereits Mitteldrücke von 21 bar und mehr realisiert.

Wieviele VentiIe braucht ein Diesel? Im Editorial der MTZ 3/96 wurde die Frage nach den Ventilen bezogen auf den Ottomotor diskutiert. Und wie sehen die Verhältnisse beim Dieselmotor aus? Aus Platzgründen müssen wir uns hier auf den Pkw-Dieselmotor beschränken. Es gilt zu unterscheidenzwischen Kammermotoren und Direkteinspritzern. Aus historischen Gründen sei zunächst der Kammermotor beleuchtet. Bis heute ist dieser robuste Motor in aller Regel ein Zweiventiler. Exoten bilden lediglich beim Wirbelkammer-Motor ein Dreiventiler, der sich wegen der exzentri-

MTZ

1111996

88

2.

Moto ren und ö etnebe

Einlcss- m ul Au s!ass/..;tlrllllvmiaulen fin-einen Vit'n'('TItifdit'sf'!molor

sr-hen I.agl' de s Sr-husskanals anhot, und heim Vorkam mer-Motor di e Yicrvcn trlt cchnik, da hier Uil' Sch uss kanäle in der Mitte des Zylinderk opfes angeo rdnet stud. Vorte ile dl eser beiden Son de rfälle sind Füllungsve rbesserungen und die :'vlöglichleil , Uil' Drchzahl zu erhö hc n. Erka uft werden di ese Ce wtnne mit t he rmisohe n Problem en an d en Schuss kan älen bei aufgeladen en Moto ren. H öhere Dreh zahlen füh ren zu Ceräusch- un d Ver hra nc hsversch lech teru ngen . A nJ ers befm Mot o r mi l. D irelteinsp ri lzun g . Aur-h hi e r g ah l'S zunächst nur Motor un mil Zwclventiltechnl k, we il be i de m nicd rlgon Drehza hlnivoa u von Dieselm otoren di l' Gasw ochsolqu orsl'h ni Ue ausreu-htcn. Mil der hr-utr- we ih 'I'rhreil d l'n AuOad un g

dleser Motor en änder ten stch [edoch die Anfor de run gen .Aufla du ngmach t r- ntgcge n la nd täuffger Auffassung eine vergrö BerlJn g der Caswer-hselquerschnitu- si n nvol], Ja

di e Ga sw echs clarh eil deutltch verr tnge rt wtr d. Da s beste Mütel ist di e Vierven t.ilt.ec h n i k, d ie sich - mi t.Ausnahme von k.leins ten Hu br äum en Anordrumg de r Gaswechse!· hlllii!c im Zylinrlc rkofJf

eines-t-Vemildieselmocore

2

Motoren und Getriebe

89

wie beim Ottomotor durchsetzen wird. Der erste Vierventil-Motor ist in diesen Tagen in Serie gegangen. Weitere Vorteile sind: mittige und damit symmetrische Lage der Einspritzstrahlen und der Kolbenmulde sowie die Möglichkeit, mithilfe einer Klappe im Füllungskanal den Drallzu variieren, was Abgas, Verbrauch und Füllung verbessert. Strittig ist nur noch die Frage, ob Drallkanäle oder Tangentialkanäle vorteilhafter sind.

Diesel-Image im Wandel Ein Dieselmotor ist langlebig und sparsam, aber auch lahm und laut und qualmtund stinkt: Das galt noch bis vor wenigenJahren. Doch langsam wandelt sich dieses Image, wie Umfragen ergaben. Was die Automobilindustrie auf diesem Gebiet geleistet hat, dringt allmählich in das Bewusstsein der Autofahrer. Neben langlebig und sparsam sind moderne Dieselmotoren zumindest nach dem Warmlauf bei Drehzahlen über 2500/min sogar leiser als Ottomotoren, weil diese bekanntlich höher .xirehen", Auch das Qualmen und Stinken konnte man den Dieselmotoren durch bessere Gemischaufbereitung und Abgasnachbehandlung abgewöhnen. Und lahm sind sie schon gar nicht mehr, sofern sie mit Turboladern und Ladeluftkühlern unter Druck gesetzt werden. Solcherart hochgerüstete Motoren haben sogar ein höheres Drehmoment als Saug-Ottomotoren. Und auch auf der Abgasseite hat sich Erfreuliches ereignet. So gibt es in der Entwicklung mittlerweile die ers ten Fahrzeuge, die die strengen Abgaswerte nach Euro 111 mit dem nötigen Sicherheitsabstand unterschreiten, was noch vor wenigen Jahren als uner-

mil Voreinspritzung

mil zwei Voreinspritzun gen

mil Var- und zwei

Splil-Einspritzung

Nachemspntzunqen

00

Vor· und Nacheinspritzu ng

fünfach-Einsprilzung

BeispielfiirDüsennadelhubverläufe zur Beeinflussung des Verbrennungsgeräusches

ATZ

5/1996

90

2 Motoren und Getriebe

2,5

: ~l---':'r- . I

2,0

""E ~

. ~

«

1,5

I

N

_

0,5

n rv rv ,

_ 1_ J U

1,0

~

I/~---Î\

1 -lI __

V\. _ l

I

ve1 +HE

I

I

I ';:" .,;::::--ti J JIf\J1 '~.I\f\.nJ\ 1000

C

,

1- J

I

I VE1-+ VE2...HE

NE INao""'"r,,~"g

m t-- +-!- n\ -,,

I'

VE1 +HE+NE

VE Voreinspritzu ng HE Haupl einsprilzung

VE h VE2+HE+NE

2000

L -I

HE

I

I

I

I

I

:

:I

I I

3000

400 0

Motordr ehza hl

Beispiel jiir optimale, betriebspunktabhängige Mehifacheinspritzungen imMotorkennfeld

reichbar galt. Die gröûten Fortschritte hat dabei der Dieselmotor mit Direkteinspritzung erzielt. Da ist es auf den ersten Bliek unverständlich, dass in Deutschland nur zirka 15 % der Personenwagen aufFahrzeuge mit Dieselmotoren fallen. Hier muss erneut auf die skandalöse, weil ungerechte Besteuerung der Fahrzeuge mit Dieselmotoren hingewiesen werden. In Frankreieh, wo die Besteuerung in Ordnung ist, beträgt der Marktanteil zirka 50 %! Wen wundert es bei der geschilderten technischen Sachlage, dass sich der Dieselmotor neuerdings sogar in Cabrios wieder findet und er mit immer mehr Zylindern in immer komfortableren Fahrzeugen auftauchen wird.

Keine Krebsgefahr durch Dieselabgas

ATZ

111996

"RuB im Dieselabgas ist krebserregend '" Nie wurde der Beweis für diese Behauptung erbrach t. Trotz gegenteiliger wissenschaftlicher Untersuchungsergebnisse hält das Umweltbundesamt in Berlin leichtfertig an dieser These fest. In der Steuergesetzgebung spiegelt sich diese Fehleinschätzung durch die krasse Benachteiligung des Dieselkraftstoffes wider, wodurch der Dieselanteil bei den deutschen Zulassungen auf 14 %

gesunken ist (in Frankreich sind es derzeit mehr als 50 %), Auch

2

Motoren und Getriebe

91

das sogenannte Drei-Liter-Auto verkommt so zur Fragwürdigkeit, da es aus heutiger Sicht nur mit Dieselmotor möglich ist. Da lässt eine neue wissenschaftliche Untersuchung aus den USA aufhorchen: Vom renommierten Health Effects Institute in Cambridge (Massachusetts) wurde in einer Pressekonferenz in Bonn mitgeteilt, dass vom Dieselruf in den im Straûenverkehr auftretenden Konzentrationen für den Menschen keine Krebsgefahr ausgeht. Wörtlich helût es in der Zusammenfassung: .Dtoso Untersuchung wirft Fragen auf bezüglich der Berechtigung der Benutzung von Rattenwerten, urn damit das Risikopotenzial für den Menschen zu charakterisieren, das mit dem Umwelteinfluss von Dieselmotoren verbunden ist. Der Grund für diese Ungewissheit ist, dass der Mechanismus der Lungentumorerzeugung, der bei Ratten zu funktionieren scheint, die ununterbrachen hohen Konzentrationen von Dieselabgas und anderen Partikeln ausgesetzt wurden, vermutlich nicht relevant ist für die meisten Menschen, die nur zeitweilig Abgaskonzentrationen ausgesetzt sind, welche urn zwei oder drei Gröûenordnungen unter denen der Rattenexperimente liegen:' Was schlteût daraus das Umweltbundesamt? Wird es wenigstens in Zukunft seiner Verpflichtung für Umwelt und Natur gerecht? Der Mensch ist keine groûe Ratte.

Rugfreier und leiser Dieselmotor Ein Wunschtraum aller Dieselmotoren-Entwickler ist Wirklichkeit geworden: der ruûfrele und leise Dieselmotor. Das Geheimnis liegt in der Verwendungvon Dimethyläther (DME), ein Flüssiggas, das neuerdings wirtschaftlich hergestellt werden kann. Wie die Strukturformel CH3-O-CH3 zeigt, werden zwei KohlenwasserstoffRadikale durch ein Sauerstoffatom miteinander verbunden, wodurch dem Molekül 27 % Sauerstoff mitgegeben wird. Das bewirkt unter anderem die ruûfrele Verbrennung. Weitere Effekte sind eine dramatische Absenkung der NOx-Emissionen und die Reduzierung des Verbrennungsgeräusches auf das Niveau von Ottomotoren. Die Einspritzung des flüssigen DME kann mit Drüeken unter 250 bar erfolgen. Die Cetanzahl beträgt 55 bis 60. Die Herstellung von DME erfolgt aus Erdgas, das in riesigen Mengen bei der Erdölexploration anfällt. Durch ein neues katalytisches Verfahren von Haldor Topsoes AlS lässt sich Erdgas nun

MTZ

3/1995

92 12Motoren und cemeo e

Lambdasortde

r>ach 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

2

Motoren und Getriebe

93

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!

MTZ

2/1993

94

2

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

95

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,,~

MTZ

7-8/2001

96

2

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

97

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 .

98

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

99

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

100

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< _

';Ibe,atigung

Wi,~OtI

do< V.' ~il iüt

Wirlo'und F..., kl;"" opt inz;p

~~YOl"'" oh:.~ Nock.... welle

_ -

-

Sysleme::J

J

~ fI'*l'I'IIl. Syslem___

r hydfain;nê SySteine::J ~ ~ Sysl9m\lJ

mil ~:"•.J

---

-~

~---

-:;1

=..~.z:

J

Nock .... welle

verleblktal am eI:I

; mam~ m1

L-~lenanlt>el:l

' --<J m~:::=J

~

~~~€JUbertTago.ongsglied

~L.-und -

--

VariabOolAl <1Jrdl

zusa_tffl

- -

I' !

H

VGnblsoU_

-

Va;:;ar;.;ia;a;;;NOOlen

L.--~~

veMlliklll obCl'l a>liat

........,hiebba,!tffl

",~~m" J

""""lanlem ADIIuss

--

Ir=- ~ m~

,f,bn:;.1. mam._lion I

ge lakl
:

ve_ila.llltlde< ve rleblktat am

n~"hUhS~~" Syslem

,

_

lromlgne_

I

"---_ ==:J

CV ~

I

I

m"""-:- ve,~ >
Nocl<enletle<1

mem' Yenabilitl t ]

L ~ctl !""-

~~~~~~ - ".~I '-~~~~;:

2

Mo toren und Get riebe

101

Ansch luss Sleuergeräl

Ankerpfalle

Elektromagnet

-::::::::::::-~!Ji;::::i[

Venlilfeder

=;rY!

_

Ventil

Einzelaktuator des elektromechanischen Ventiltriebs

Firmen Honda, Porsche und Toyota auch jetzt schon im Einsatz. Stufenlos wirkende Nockenwellenverstellungen werden an modernen Ottomotoren Standardkomponenten.

Kurbelwellen-Starter-Generator Der Bedarfan immer mehr elektronischen Funktionen und weiter steigende Komfortansprüche an den Pkw lassen in Zukunft den elektrischen Leistungsbedarfüberproportional anwachsen. Statt Generatorleistungen für Mittelklassefahrzeuge von 1,2 kW mrt VVirkungsgraden von 65 % können Kurbelwellen-Starter-Generatoren 6 bis 10 kW zur Verfugung stellen bei Wirkungsgraden von mehr als 80 %. Beim Kurbelwellen-Starter-Generator entfallen die Nebenantriebe, da er koaxial mrt der Kurbelwelle verbunden ist. Eswerden

MTZ

3/2001

102

.,.•

2 Mo toren und Get riebe

Bordnctzspan nungcn 'Ion 14 V un d ,12 V zur vorfügung gesrc llt. W ichlige Verb rauchor fûr d ie hiihcre Hordnelzs pa nnll ng 'Ion 42 V stnd zum Beispicl der d ektrom echa ntsche venuu rreb. di e SIartcr-Gcncrator-l'unkt ion. Beheiningen jeder Art, elektrtsch cr Khmakom prcssor. e1 eklrische Scrvole nk un g. wasserp um p c un d Kraftstoffpumpc. ele ktro-

motorlschc üremso und AudloKomponenten. Ku rbelwellen-SI arter -Gencratoren habe n darübcr hinaus weile re bedcute nde Vorleile. Sie Kllrbelwel!f~n -,V(lrlu- (;~lIutll()r se nken den Kruftstoffvorlrruuch I'O/l ZP Sm:!Js .~YSII~II/ ~ f).rIl(lSlIIrl· drasüsch. u nd anch d ie Schad stoffem tsston wird merklich re duxie rt . Beides gilt sowohl fiir 0 110- als aut-h für Dieselmoloren. Nachfolgo nd we rden weuure wesent lk-he Vorleile anfgofüh rt : • Schnellslarl du ren dil' ho he Gcnerat orlclsumg und Slartdrehzahlen von euo/mrn. nahezu ger àuschlos • vc rrt ngcrung der Sdmdslo ffrohemissio n d urch a ngcn bltck Ilohen 1\lolorhochlauf un d sch ncllcros Ans pr ingen der Abgas Nachbchandlungsanlagc • Encrgtcrüekgcwfnnun g im Sch ub und durch clcktrtschcs Bremsen • SIart -Stopp-lunkt ion zur Kraû stoffv erbrauchsreduktlon • Hcosterfunkt ton mlth llfe des Generators • Helm Dh-selmotor Entful l des Glühsli Hs od er Hcduz ier ung des vcrdfch tnn gsvc rhältntsscs zur v cr bcsserung des wtrkungsgruds un d zu r Leislu ng.o;sl eige run g • Kra û stoffvcrbra uch sscnku ng la uI Vnlvo um 15 bis 22 %. Bei so viel Charme kann es nicht ausbleihcn: Die ersten Scrfcnanläufc des neuart fgen Stu rtor -Gen onuors sln d herelt s in Vorber cilllng!

104

3 Akustik

Akustik lärm macht krank l.ä nu is! nicht nur läs t i~ sondern in vielen Fällen uuch cine krank-

AlZ

machende Umwchbclastung. und das nicht crst. sendo m unserc modernen vcrk chr sm tucl e rfundcn wa rde n. Heute tst l.ä rm alJgcgcn wärt tg. ueschr änkc n Wi T u ns a ll drc scr Stelle a uf den SIra fsenvcrkch r. für den Wi T Fahrz cugcnl w icktcr. abcr auch die I'o liti k mil ihrcr Gcsctzgcbung, vcr aruwortltc h sind. rrno sa uborc Analyse ZU lll The ma Gcrä usc h is! im Schlussbcrtcht iibcr da s . Furopëtschc Proj ekt zur Reduzlc rung des Straûenvcrkeh rslärms" nachzuleseu , de r im Ju ni 2007 belm "Üstc rrcichischon Vcrci n fü r Kraûfah rae ugtec bnlk ÜVK ~ erxchlene n is\.

112008

Zusamme ngefasst komm en di e Autoren zu felgende n Ergebutssen: Fah rzc ugc habc n übcr das Antncbssvsrcm un d übc r Diirn prun gsmaënahmcn cm Rcdukt ion spotcnzial von rne hr alsS d ll(A). Das der Heiren betriigl übc r 2 dU( A). Die Fahrhahn schncïsuc h hat ein Hcdukttonspotcnztal d ur ch zum Bclsple l Plüstorasphatt von zirka <1 dl3(A). üt cses Gcsam t system ha l somit ctnc ftcdukucn sm ögltch koft VO lt S bis \ 0 d ll(A ). Einc n hrelfen BaUI1l n ohmen Ef1~c bn issc durc h Lärm schutzwànde cru.Deren SchalJdiim mwirkling vartiert je na ch Aus llihr ung von 2:i bis übcr 50 dll(A). Die Vielfall d er nngcwendc tcn Sys te mc ;.;cigt die Uns iche rhcil bei der en Auswahl. Es sc hctn t. da ss hier noch ;.;\1 wcnl g wissensc haftlich vorgegangen wtrd. H ncrse ns splclcn d ie Schallabsorbuons-

i

Gerade Wand (Sm Höhe]

i

- T----------, -

,,

! ~- ----------------

i...

I I

-+---c

I..

'. "" _

10 - 1S dB

_ .. _

_ . • .

GekrOmmte Wand

·-~·--J-~_·

•I _

- I.. ..

1S- 20dB

_

".

'

-

-_ _.. .

Ober 20 dB Scll allpegelmirlderung

a Ak ust ik

lOS

MOlk /! and A/I,~/uhfltI/K á/lN Kl'lmïllllll/I'/l Lt'ir msd wl zww /(!

om e groC,e Holle. A nu l' n~rsd l s ist der ~S ch all sc h al ten" hln tcr UN Akusükwa nd von gro!\N Bodcntu ng. Es wird of\ auüe r Al:hl gl'la ssl' n. da ss d il' Sch u l strahlcn an den Seturmka nt cn nhen un d seitl k h der l.ärrnsuh ut zw ände nacb unten be xluhungswcbc nach inne n gehrochen werden. Das hd !\t, dass sich der Sch allst ruhlum das Hindern is kriim mt, sn das s de r Sch al! trot z fohlcndor diro kter Sichtlini e wah rgcn om mon worden kan n. Wegen diescr w trkun gscl nschränkungcn wird der Huf'nuch lnnovanve n Lärm schut zsystcmcn im mer la uter. Als Heis picl für ein so k hes Syslern isl d il' Entwicklung e iner gekrii m mt e n Lä rmschutzwand zu r u-n nen . Es isl höch sto Ze il, die un crm csslfchcn Snrn mo n. d ie für Sr-hallsch utz rnaë nah mcn a nsgogc bc n werden, cffckttvcr ctnzuset zcn. cîgcn scha nl~ n

Akustikdesign Das Akus tikdes ign von "'ahrZl'u gl'n hat slc h in den lct xtc n j ulm-n übcrdurch sc-hnltt lirh ent wtckelt . Nicht nu-h r allcln der Ucrüu sch pegl'!, son dcm das Klungblld hal cln cn ent scheidenden Emfl uss a uf die Qu alilät sa nrn ulung om es Fuhrzeugs ge no mme n. trah er pû egon vor allcru d ie l' rem iurnma rken ihrun l'igl'ns lä nd igl'n und un ver wceh selbarcn Sound m il imme r a usgefl'illeren Miu eln . Der Ifcbel winl vor allem heim Ani riehsaggregal m il,Ansu ug- un d Auspuffsyslcm unges ctz t. xtussto ma n sa-h frûher m it cl nfach cn Sl:hallml'ss unge n zufrnxh-n gellen, wurdcn in der Zwischc nzl'it u il' Enlwil:kJungswer kzl'uge im mer ralfinn-rter !lis hin ZIJ psych e ak usnschcn Untcrs uchu ngcn. Und es kommen im mer ncuc Ent wlckhm gstools hinzu.

ATZ

6/2001

106

3 Akust ik

R ea ~ s

Innengerilusch

ZieIKerichll'le.~

Innengeräuschsimulation

Hmnd-Sound- f)e.~iK" rnit neucn Entwicklungs werkzeugen

Wir hei ATZ und MTZ beob ach ten diose Entwkkiu ng sch r aufmerksam und halten Sic auch wieder in die som Ilen m il zwei wichligeJl Beit ragen auf dem l.anfendc n. Da lst W in einen der Ileilrag von der AVL m il dcm Ziel ~ Z i e1 ge rich tetos Bra nd Sound Design m it ncu cn Enlwickiu ngswerkzeugen", In d tcsc m Ileil ra g werden ne ut.' vcre tnfac luc Entwieklun gstools vorgostollt. d ie es gestalt en, vo r allem fiir exklus fvc Fahrz cuge die ln nongerüusehq ualit ät Zll vcrbcsscrn. In Zukunft wird ein Gro Gteil der Sou nd-Engineeri ng-Arbeit en du rch Sim uiattonsrechnungen ahgedeckt werde n. Dad urch können Entwlcktung szcncn deutllch verkürzt werden. uud der ~Z iel sotl ll d~ wlrd stchcr cr rclc hr. Der Aufsa lz der H~V beha ndelt d ie . Fah rzeug-Inn cngcr üuschStm ulauon" zur üour tcil un g de s Prototyp on aggrcgat es im Serien fah rzeu g. Nac h de r Ennlttlung der nolwend igen Übor tra -

3 Aku st ik

107

gu ngsfunktion so wte der Lu ft- und Körp erschalla nre gung im A.!-:I-:regutepriifstand kunn mi n els gccignctcr Filt erso ltware das JnnengE'ränsc:h stmuhert werde n. In Zuku nft sollen die 1Jnt ersu -

chu ngen auf weitere Iunengerëuschante ûe ausgedehnt werden. Debet ist an den Antnebssr ren g, an das Fah rwerk u nd a n die Rad eu fhä ng nng gedac ht. Eine we.terentwtc khmg der b esteh en den In ncngcrauschsimula tion in Hichtung ..virtu cll es Fahrzcug" isl das groûe Ziel für die z uk unft. Dnrch die beschnebene n Me ûoeh men ka nn in Znknnft die r eende a m Fahren cxkluslvcr Pahrzcugc noch crnölu werden.

Übermägiger Lärm macht krank Akusüschc Emissiemen cn ts tchcn durch dil' vcrschicdcncn Formen va n m eeh amsehen wel len in Oasen , rl üssrgketten und Fest körpcrn . Sic sind n cgat fvc Bcglc itcrschcmungcn u nscrcr Indus triegc scllschaft und VO l' all e m uuch des Stra fscn vcrkehrs . Sic belasten unsere Urnwelt in sta rke rn Ma ê e u nd können soga r krank meehen. Let se I ehrzeuge dürfen d a her n icht w u nsch bleiben sie mü ssen bis an die Grenz e des Mach baren Wirklichk eit werden .

MTZ

3/1994

Wecns.elwlrkungen von Relten und Fan. tlan nollel1ll1çne

I.:;O~~;;;]

(Messaulbau entsp ,. ISO 362) ___

---~--~--~----

rz

..

• mf-- - - - - - -c-.• ----- • i --------n 0

i-

1

A

"•

0

•

.<;';lIallp ''ge1a IJ! unterschiedlichen Fahl'balllloherj7iicllwl

•

n

n

R~ '

n l~ R l3

.

1I 5 A 14 175 Ft l U h S

la.st7l1 Ft 1< 0 19Mi5 R 14 195165R14 M.5 205ItiOH 15 e 225W R 15

108

3 Akustik

Es ist erfreulich, dass unsere Autornobile in den letzten zehn jahren - Pkw wie Lkw - deutlich leiser geworden sind, was nicht zuletzt den Motorenentwick1ern und den Motorakustikern zu verdanken ist. Irn Vergleich zu 1975 wurde der Schalldruck eines Autornobils auf ~ reduziert. Heute erzeugen also vier Fahrzeuge denselben Schalldruck wie im jahr 1975 ein Autornobil, und das bei Motoren mit wesentlich höheren Leistungen. Der Gesetzgeber macht jedoch verständlicherweise bei dern jetzt erreichten Stand nicht halt. Ab 1996 sollen für Personenwagen bei der genorrnten Vorbeifahrt nur noch 74 dB(A) zulässig sein, und ab etwa 1998 wird gar ein Grenzwert urn 70 dB(A) erwartet. Da rnüssen die Motorenentwick1er wissen, dass dieses Ziel ohne die Mitarbeit der Reifenindustrie nicht zu erreichen ist. Heutige Reifen haben ein Streuband von zirka 5 dB(A) und können auf akustisch schlechten Straflen (Zementbeton) 74 dB(A) erreichen. Akustikpararneter bei Reifen sind: Reifenmischung, Reifenbreite, Reifenprofil, Reifendruck, Reifenalterung, Reifenternperatur, Fahrzeuggewicht, Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrbahnbelag. Dieses Beispiel aus der Reifenentwick1ung soll den Motorenentwick1ern zeigen, dass nur interdisziplinäre Zusarnrnenarbeit den Erfolg garantiert.

110

4 Hybrldantrfeb

Hybridantrieb Diesel-Hybrid

AlZ

7-8/2006

Ilyhridant richc sln d kcinc Erlind ung der Neuzelt. Heute vers teht man darunt er J en Anirich ein es Fahrzcugs mil zwei verschle dunc n Ant rieb ssyst emcn u nd zwei un tcrschlcdlichcn Energiespc tch cru. Akt uell ha ndel t cs sich bei den Antrie ben urn eincn vcrbrcnnu ngsmot or und c inc n Elektro moto r. Hei den Energie spclchcrn s tnd cs cin crscits flüsslgc Kohlcnwa sscrstoffc - unte r Ums tändcn m il Sa ucrstoffanlagcru ngc n zur Vcrbcsscrung der vorbro nnungsg ütc - und an de rersons ele ktr ische Energie. Als Anlrich hei Sencnfahraeugcn wird bis hcute ausschlicBlich der Ot tomot or c ingcs clzl. hn ll yhndverhund wirrl suln s<.:h lcd llcrcr Wirk ungsgrad im Vcrglcich ZUIll Dieselmotu r aufgchcsscr t. VnJ Ja Ottom uturen kost en gûnst tge r als Dieselmotorun hcrges tcllt werden könn cn , siml d ie de ullichen r..tchrkostcn des zusätzltchcn elektrom olor isch cn Antriebs lclch tcr un terzubringcn . Viele Vergleichs les ls leigen jcdoch. dass dam il der nied rige Kraf l stoff ve rbranc h de s Dieselmotors nicht ga nz erreich t werde n kann. Es ist daher nur folgortchttg, dass nouordtngs die Diskussion ûb cr den crfch tfgcn Hybrldan trj cb" cin e w en de nim rut. Vorreiler in diescm Dis put ist unt er anderurn der PSA-Konzern .ln clncm Inte rviewsag te Robert Pcugcot . Vorslan d Forsch un g und Ent wicklun g. dass der PSA-KUIlZCrJl nach wie vor nich t an ein rentab les Ge-

Co,-Em i$$ion im NEFZ (glkmJ

-

•

Starte rgenerato r rilllfTlengetrteben Kurberwe rten-5tarlergenerator

~

'"

- ukünftrg

~ r der Hy bri d

\0"'''_---

"" . Ó ·, . .. P ~

_.

, ukunftlg ' )

,v_"""""_ ....... ..... _

C()tEmis"üll1l'flllf/d Kosten z/lkiif iftixer Antriehe

Hyb . id a n l. ie b m it e lek tr . Re ic hweile (Bu is Otto)

Kost ..n".hOhunQ

4 Hybndantneb

111

Astra·IJicsrJltybrid-Studic. in Dctro it l/orgrstrJ!1

sch äû smodell m il do m Otto-Hybnd in Eur opa gla ubt . Als Gru nd nenn t er die COz-Em issio n, die beim Dieselm otor ctw a glelc h isl wie beim Utto-llybrid. Der Otto-Hybnd sei [edoc h tou rcr, ~We n n man es er nst meinl mil dom Primal der COz-Heduklion, daim lst der Diesel-Il ybrid das rich üg e Kouze pt'; so Robert Pengoot . Er füh rtc weit er aus, da ss da ruit. d er C Oz-Au ssl o l~ a uf 90 lol/ km gcscnkt werde n kön ne. Die Hcraus fordc rung be stch c da rm, die Kost en d rasti sch zu senk en. Diese Diskussion ist {Ier Beginn ein er neuen Hetrachrungsweise.

Hybridbusse Xach cmc m gcmemsam cn erfolgrckhe nJa hr 2005,da s Ihnen neben de n rcg ulêrcn ll eften ach t Sonderhc ftc zusätzlfch und kostenfrot bcsch ert e, konntcn wir IImen auch vier ATZ- und :\f rZ-Tal-,'u ngen mil zuk unllsweisenden Themen a nbiclen, die Da nk ihrcr ausgezek-hne te n Qua lil.äl.gul au- und autgcno m men wu rden. Wir wollen da hor auf diesom "Vege fortfah ren und Ihnen cin immer noch wac hsendes Angebol an auth enlischen Infor malionen liefern. Ein spanne ndes The ma wa r2(Kl5 wied er der Ilybr ida nt rieb. (lbe r den Werl als Pkw-Anlrieb win ! in Eu ropa im mer noch heflig

AlZ

112006

112

4 Hybridantrieb

0.0 1 ' -_ _"'""' - - : : : -_ _...._ '0

1000

,_ ~1Odl.

'0‫סס‬oo

LMtung ....'ehM lW"' gJ

l.d~/u/lgs· und Energiedichte vcrxchicdener Spdt"JII·TS.vMell/l', SIt/mI2fXJH

gcs trfuen. während dlc jupane r - vor allent To ye ra und lI onda _ ihn einfach me ehen. Eine int elligente Hybrid-Xisc he hat Daimle rChrysll'r für Stadtb usse mit Di('S(>j·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

113

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

accc aecc

'"":' 2400 ~

""

~ 0 g=

..

""""

-

AtCord LuusRX

z; 1800

"

::l 1600

i' ::,..

T010la Highl.nde,

"",.-

..

GM Chltv,olet

,

GMCYukon

LellU. GS

Toyota Camry NiaunAltilN G'" S8lum

'"' Ford Fu$ion

GM Cllevroet "'alIbIJ G'" 5atum Aura

912004

... ... Toyola Corolla

T010la Sien na

GM Mid.iu

."

OC~,.

Durango

DCEn lry Small SUV

M,,",...., Mitan

Honds Fil

L...v. LS

"'azds Tl1but.

Ford M.rtury Mari"""

.,

MTZ

,

eec

•

. 00 '00

,

ace

nee

ace

"" "'"

Bunabrette von prol,rrlOsfizierlenMllrkwoluminll

"" "" "" ""

Ja hr

21)14

""

114

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

'"" ..% ""' 40%

P~Ëv····· t

' 0%

< 25'10

" l---_~~~~ " ... .J 2010

201 5

2020

2010 bi, 2012 halHon dieAulomobilhero;telier die ero;len Elektro· Autos angekiilld ;gt.Ab 201 5 s teige n die Volumi.... signifikant an.

A/a rkll'f'rlI'iJuflg - 1:"-/111 /0 li is jOjO

5 Elektroantrieb

I

I

,f l

119

12 0

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

121

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

l,SV

·~

,,~

•• •• •

l,OV

•~

O,SV

,

no.,

Oxide

c.p

3

SiK <"""",,'lM; Siallay\

soo

'000

1SOO

Kapazit ä1 [Ah/ kg ]

2000

Ho, hkal"' l it ive Silil ium'YerbundwerkSloffe und · Iegierungen sollen dasAno
Mu!erütl l'ie(fttlt zur Vabc~wruflg lier Lithiam-tonen-Baturicn (Afloden)

zn-uzn

Problematisch: Die Yolumenlindef\lIlg l wi«her\ l ade- und Entladevorgan g " hlieBt die YefWendung von eeuen Mate, ialien nahe, u aus. Nanostru kturen, weidtI' die aktive Oberflä
LithiW/lft';,,-i/'ril"Kl'n III.~ hlll,hktl/}(lzitil'l'r Ersatz fii r Grt/f ile

122

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?

124

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

125

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

126

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.

127

128

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

129

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.

13 0

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.

132

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

133

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

134

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

135

Ende 2004 über 4 Millionen Erdgasf ahrzeuge M ~.k b nl e i le :

eest

B r~~il ien

11~l ien

P~ ki~t~n

31.1% •

600.000

IVe/t ma r ktfl l lteilc Erd{!,fIs/ahrzcu/!,c

F(il la n~h lu\l

f(ir

--'--'_

Er dga~

Ga'beh~ lter mil in'ge~amt 1B ~g fa>lungwermögen

-------''''<,,------t!'li.

Einl>laldü",n für Erdga, - / 7 -'--::-"' "

MotOf\leuetger~1

-',,:,,- -'- f-- -;--'::'

füt Benlinbet"el> .

SYSlt'nWIIOrdl/llIl/!, Erdgasalltrieb

_ _ _Argent in'en

136

7 Kraftstoffe. Schmierstoffe

CO2-Emissionen bis zu 35 %. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass die Vorkommen zu zwei Drittel auûerhalb der 0 PEC-Staaten liegen. Bei uns in Deutschland kommt das Erdgas ZUID gröûten Teil über Pipelines aus Russland. Nachteilig bei Verwendungvon Flüssiggas sind jedoch hohe Fahrzeug-Umrüstkosten, weshalb eine Amortisation je nach den jährlich gefahrenen Kilometern erst nach ein bis zwei jahren erreicht wird. Auûerdem Ist die Reichweite begrenzt, und die Tankstellendichte ist noch nicht ausreichend. Aus heutiger Sicht wird bis ZUID jahr 2010 in Deutschland eine Flotte van 350.000 Fahrzeugen erwartet. Das ist noch nicht der grage Wurf. Das angestrebte bedeutende Ziel der Mineralälindustrie ist es vielrnehr, Erdgas an der Quelle zu verflüssigen (Gas to Liquid - GTL), urn den Transport zu erleichtern und urn es dann konventionellern Dieselkraftstoff beizurnischen. Dadurch wird die Kraftstoffqualität deutlich verbessert, was sich positiv auf die Schadstoffemissionen auswirkt. Eine erste groûe Raffinerie der Shell produziert schon in Malaysia, und der Kraftstoff Shell V-Power Diesel enthält bereits 5 % GTL. Bis zurn jahr 2015 rechnet die Mineralölindustrie mit einer Erhöhung der Menge auf das Zwanzigfache. Das ist eine van rnehreren hervorragenden Überbrückungshilfen bis ins Zeitalter der erneuerbaren Energien.

Ölreserven

ATZ

7-8/2004

Seit ich var einernhalbenJahrhundert rneine Laufuahn als Autornobilentwickler begann, wurden die jährlich gefundenen Ölund Gasreserven trotz des steigenden Verbrauchs gröûer und gröûer. Während an Land diese Reserven weniger stark anwachsen, steigen die Funde unter dernMeeresgrund stark an. Das liegt var allern daran, dass sich die Grenzen des Machbaren immer weiter in die Tiefe verschieben. Var ein paar jahren noch lag der erreichbare Tiefwasserboden bei 200 Metern. Heute liegt er bereits bei 500 Metern, und er wird sich weiter nach unten verschieben. Im Iahr 2003 wurden weltweit 84 Öl- und Gasfelder in einer Tiefe van rnehr als 1000 Metern entdeckt. Das ist sa viel wie nie zuvor. Mit einer Förderrnenge van 2,5 Millionen Fass pro Tag stammen zurzeit erst drei Prozent der weltweiten Produktion aus Unterwasservorkommen. Es wird darnit gerechnet, dass sich der Anteil

7 Kraftstoffe, Schmierstoffe

137

in den nächsten zehn jahren mehr als verdreifachen wird. Die gröûten der bis heute gefundenen Vorkommen liegen vor Westund Zentralafrika, im Golf von Mexiko, im Südatlantik vor Brasilien und im asiatisch-pazifischen Raum. Die grofsen Konzerne setzen bei der Förderung folgende Tiefwassertechniken ein: Statt fixierter Plattformen werden mehr und mehr sogenannte .Ploattng Production Storage and Offloading Units" eingesetzt. Das sind Kreuzungen aus Tankern und Förderplattformen, die an der Oberfläche schwimmend mit vielen Ölquellen auf dem Meeresgrund verbunden sind. 374 sind weltweit im Einsatz und 170 weitere in der Planung. Es bestätigt sich erneut der Spruch, dass das Erdölzeitalter nicht aus Mangel an Mineralöl zu Ende gehen wird, so wie auch die Steinzeit nicht aus Mangel an Steinen beendet wurde.

Kraftstoffentwicklung beim Dieselmotor Nachdem Wasserstoff - ressourcenschonend aus erneuerbaren Energien - erst in Jahrzehnten in erforderlichen Mengen verfügbar sein wird, kommt immer mehr Bewegung in die Weiterentwicklung heutiger Kraftstoffe. Beim Dieselmotor setzen Volkswagen und Shell unter anderem auf synthetische Kraftstoffe aus Erdgas, das noch in grofsen Mengen verfügbar ist . Unter dem Namen Synfuellaufen Flottenversuche, die beweisen sollen, dass dieser Kraftstoff, da schwefel- und aromatenfrei, Euro-4-Grenzwerte leicht erreichbar macht. Ein weiterer Vorteil ist die Mischbarkeit mit konventionellen Dieselkraftstoffen. Ein anderer, schon fortgeschrittener Weg ist die Verwendung von Bio-Dieselkraftstoffen. Es gibt bereits 1600 Tankstellen, die diesen Kraftstoff anbieten. Es handelt sich dabei urn Raps-Methyl-Ester (RME),der - wie der Name schon sagt - aus Raps hergestellt wird. Da dieser fossile Kraftstoff nicht der Ökosteuer unterliegt, ist er 8 bis 14 Cent pro Liter billiger. Allerdings muss dabei berücksichtigt werden, dass Bio-Dieselkraftstoff einen niedrigeren Heizwert besitzt, was zu geringen Leistungsverlusten und zu einem Mehrverbrauch von zirka 5 % führt. Problematisch sind zurzeit noch Unterschiede in der Kraftstoffqualität. Dadurch kann es unter anderem zu Schäden an der Einspritzpumpe kommen, die bei Kunden immer wieder zu Verunsicherungen führen. Hier sollte schnell Abhilfe geschaffen wer-

MTZ

7-8/2003

138

7 Kraftstoffe. Schmierstoffe

den, urn diesem wichtigen Kraftstoff keinen bleibenden Imageschaden zuzufügen. Schon gibt es Ratschläge wie Bio-Diesel mit normalem Dieselkraftstoff zu misehen ader jede dritte Tankfüllung mit normalem Dieselkraftstoffzu versehen. Auch das hilft nicht immer: Ein Freund fährt einen Seat Alhambra, dessen Dieselmotor für Bio-Dieselkraftstoffzugelassen ist . Nach einmaligem Zutanken dieses Kraftstoffs fiel der Brenner der Wasser-Zusatzheizung aus. Kulanz wurde nicht gewährt, da der Betroffene nicht wusste, ob der getankte Kraftstoff der Norm E DIN 51606 entsprach!

Wasserstofffür Fahrzeugantriebe

ATZ

212003

Mehr und mehr wird Wasserstoff als Alternative ZUID nur endlich vorhandenen fossilen Erdöl für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge gesehen. Das gilt jedoch nur für Wasserstoff aus regenerativen Energiequellen. Dazu braucht es voraussichtlich noch 20 bis 40 Jahre; denn erst für diese Zeit wird erwartet, dass die Wasserstoffproduktion in groûem Umfang zu erschwinglichen Preisen mäglich ist. Handelt es sich hier auch urn gewaltige Zeiträume, muss schon heute über die erforderlichen Strategien für eine mägliche Einführung nachgedacht werden. Daher ist es lobenswert, wenn unter dem Titel .Einflussfaktoren auf den Markterfolg von wasserstoffbetriebenen Pahrzeugen'; erschienen im Expert-Verlag, ein Stimmungsbild der deutschen Bevälkerung gegenüber Wasserstofftechniken ermittelt wurde, urn daraus mägliche Handlungsoptionen für Industrie und Politik aufzuzeigen. Die Studie wurde von einer Projektgruppe der Bayerischen Eliteakademie unter Beratung von Professor UlfEssers durchgeführt. Als zentrales Ergebnis lässt sich erwartungsgemäf seitens der befragten Experten als gesellschaftliche Meinungsführer eine positive Haltung gegenüber Wasserstofftechniken für die automobile Anwendung hervorheben. Das ist durch ein groûes und damit Sicherheitsbedenken reduzierendes Vertrauen in die Technik verursacht. Erstaunlich ist, dass auch die befragte Bevälkerung überwiegend eine positive Haltung erkennen lieB, was das Thema widerlegt, die Technikfeindlichkeit nehme immer mehr zu. Entscheidend für den späteren Markterfolg von mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeugen wird sein, inwieweit es der Auto-

7 Kraftstoffe, Schmierstoffe

LPG (Iiquefied petroleum gas)

139

CNGJLNG

Biodiesel

(compressedlliquefied natural gas)

+ reduzierte Emissionen

+ reduzierte Emissionen

+ erneuerbare Energie

+ relativ günstig

+ Schutz der Erdölressourcen

+ biodegradierbar + Kohlenstoffdioxydreduktion um

+ gute Verwendbarkeit

+ gute globale Verteilung

• mäBige Speicherdichte

• schlechte Speicherdichte

- Sicherheit (unterirdische Lagerung)

- zusätzlicher Verbrauch im Vergleich zu Diesel - Erhöhte Kosten

- erhöhte Trägerkosten SynFuel + reduzierte Emissionen + erneuerbare Energie

- niedriges Ersatzpotential - Herstellungskosten ca. 0,90€J1 - 60% Energie für Herstellung

Brennstoffzelle + niedrige Emissionen + hohe Effektivität

+Ieise + flexibel anwendbar (Fahrzeug und Logistik) - weitere Entwicklung notwendig - Energieintensive Herstellung • noch nicht profitabel - erhöhte Kosten - fehlende - Verwendbarkeit

ca. 40%

Wasserstoffanpassungsstruktur

Verschiedene • Wasserstoff • Methanol • Äthylalkohol • DieselMfasser Emulsion • Elektrizität • Hybrid-elektrische Kraftübertragung

Vor- und Nachteile einer Auswahl alternaliver Kraftstoffe

mobilindustrie gelingt, diese Akzeptanzhaltung durch eine ehrlichere Informationspolitik als beim Thema Brennstoffzelle gegenüber den zukünftigen Kunden weiterhin zu erhalten.

Wasserstoff - Antrieb der Zukunft? Das Wasserstoffzeitalter, das hetût Wasserstoff erzeugt aus erneuerbaren Energien, wird nach Meinung heutiger Experten nicht vor demjahr 2030 beginnen. Quellen für die Herstellungvon Wasserstoffkönnten Photovoltaik, Wind- und Wasserkraft, Solarthermie, Geo-Thermie und die Nutzung der Biomasse sein. Eine Expertengruppe, bestehend aus Automobilfirmen und Mineralölgesellschaften unter der Schirmherrschaft der deutschen Regierunghat Wasserstoff als den Energieträger der Zukunft identifiziert. Bis zum jahr 2030 stellt sich nun die Frage, mit welchem Brennstoff die in der Entwicklung befindliche Brennstoffzelle betrieben werden soll. Die einfache Antwort lautet, dass der benötigte Wasserstoff aus fossilen Energien gewonnen werden muss. Für den mobilen Einsatz kommen vor allem Methanol oder konventionelle Kraftstoffe infrage. Zu diesem Zweck ist ein Reformer an Bord eines jeden Fahrzeugs erforderlich. Dieser Prozess ist jedoch

MTZ 2/2002

140

7 Kraftstoffe. Schmierstoffe

Wasserstoff

Erneuerbare Energie/Biomasse

~ ., . "

•

Synthetische Kraftstoffe (schwefelfrei, aromatenfrei)

"Cl 0

OW

.:u

Biomasse

........

Synthetische Kraftstoffe (schwefelfrei, aromatenfrei)

Konventionelle

Erdgas

Erdgas

Kraftstoffe (schwefelhaltig, aromatenreieh)

Verbesserte Konventionelle Kraftstoffe (schwefelfrei, aromatenarm)

Heute

Rohöl

morgen

Entwicklung im Bereich der Krajtstojje

energetisch aufw-ändigund teuer, so dass das CO2-Problemdamit nicht gelöst werden kann. Auûerdem sind die Wirkungsgrade kaum besser als die eines Dieselmotors. Der Nachteil von Methanol ist darüber hinaus die fehlende Infrastruktur (Tankstellennetz). Der Nachteil von Benzin ist der noch schlechtere Wirkungsgrad als der von Methanol bei der Abspaltung des Wasserstoffs. Wie sieht die weitere Zukunft aus? Laut einer Shell-Studie wird bereits ab 2050 die Hälfte der benötigten Energie aus erneuerbaren Quellen stammen, siehe oben. Da wirkt Wirtschaftsminister Werner Müllerwie ein Fossil, der an Energieträgern wie der deutschen Kohle eisern festhält mit der Begründung, Arbeitsplätze zu erhalten und die Energieversorgung nicht zu gefährden.

Diesel-Wasser-E muIsion einsatzbereit

ATZ

6/1999

Die Abgasgesetzgebung verschärft sieh im jahr 2000 (EURO 3) und im jahr 2005 (EURO 4) drastisch. Fahrzeuge mit Dieselmotoren haben dann aber immer noch einen Bonus gegenüber solchen mit Ottomotoren, den die Kritiker des Dieselmotors trotz der deutlich besseren CO2-Bilanz auf Dauer nicht akzeptieren wollen. Daher wird bei Fahrzeugen mit Dieselmotoren für das jahr 2008 EURO 5 mit noch einmal reduzierten Grenzwerten

7 Kraftstoffe, Schmierstoffe

141

erwartet. Vor allem Partikel und Stickoxide sollen weiter gesenkt werden. Ein Mittel zur drastischen Absenkung dieser Schadstoffe ist - seit langem bekannt - die Verwendung einer Diesel-Wasser-Emulsion. Der Einsatz scheiterte bisher jedoch an der Verfügbarkeit. Da lässt aufhorchen, dass Elf Oll in Deutschland eine solche Emulsion unter dem Namen Aquazole schon Ende 1999 auf den Markt bringen wilI. Im ersten Schritt ist vorgesehen, Nutzfahrzeuge im innerstädtischen Verkehr zu versorgen. Laut Elf Oû beträgt der Wasseranteil15 %. Dadurch soll sich die Buûemtssion urn bis zu 80 % reduzieren und die Stickoxidemission urn bis zu 30 %. Gründe für die Reduktion der Buûemtssion liegen in der verbesserten Gemischaufbereitung. Die Verringerung der Stickoxide lässt sich mit der abgesenkten Verbrennungstemperatur erklären. Wie ElfOil weiter ausführt, erfordert dieser Ökokraftstoffkeine Eingriffe an den Motoren. Die Wirkung ergibt sich idealerweise bei älteren wie auch bei neuen Fahrzeugen. Probleme gibt es vor allem noch bei der Langzeitstabilität, also bei der Lagerfähigkeit. Sie ist zurzeit noch auf drei Monate begrenzt. Eine weit ere Schwierigkeit bei der Einführung von Aquazole besteht bei der Besteuerung des Kraftstoffs. Nach heutigem Recht wird der Wasseranteil mitversteuert. Dieses Problem wird sich sicher regeln lassen.

Kraftstoff-Qualität? Der Kraftstoff für unsere Verbrennungsmotoren besteht noch immer zum überwältigenden Teil aus kostbaren - weit begrenzten - Kohlenwasserstoffen fossilen Ursprungs. Das Wasserstoffzeitalter - Wasserstoff gewonnen mit Solarenergie -liegt noch in ferner Zukunft. Aus diesem Grund ist geringstmöglicher Kraftstoffverbrauch oberstes Gebot, auch wegen der linearen Verknüpfung mit dem bei der Verbrennung zwangsläufig entstehenden Kohlendioxid. Neben dem bei der Verbrennung entstehenden Kohlendioxid werden noch weitere wesentliche Schadstoffe gebildet, die regional und global die UIII'W"elt stark belasten können. Einen bedeutenden Beitrag zu ihrer Verringerung kann neben Maûnahmen am Motor auch die Qualität des verwendeten Kraftstoffesleisten. Daher ist es zu begrüûen, dass die EG mit den EFTA-

MTZ

10/1993

142

7 Kraftstoffe. Schmierstoffe

Ländern erstmals eine gemeinsame Kraftstoffnorrn für Otto- und Dieselmotoren erlassen haben. Beim näheren Hinschauen muss jedoch festgestellt werden, dass es sich lediglich urn Mindestanfarderungen handelt, was nach wie var zu stark unterschiedlichen Qualitäten führt. Darüber hinaus ist es für den Ottokraftstoff "Super plus" nicht zu einer gemeinsamen Norm gekommen, obwohl "Super plus" ZUID geringstmöglichen Verbrauch führt. Ein weiterer ek1atanter Mangel: für Otto- und Dieselkraftstoffwerden keine Performance-Additive vorgeschrieben. Sie sind ZUID Beispiel in Deutschland bei Markenkraftstoffen längst eingeführt. Nur mit solchen Additiven ist der Dauerbetrieb van Motoren mit verringertem Schadstoffausstoû möglich. Beim Dieselkraftstoffschlieûlich soll bis Oktober 1996 der Schwefelgehalt von 0,20 Masse-% in Deutschland und 0,30 Masse-% in den übrigen EG-Ländern stufenweise aufO,05Masse-% abgesenkt werden. Das Heizöl dagegen darf dann den vierfachen Wert aufwelsen! Haben Sie, sehr geehrter Herr Bundesumweltminister Töpfer, den sauren Regen vergessen? Die Umwelt lässt grüûen. Siehe oben.

Pendein

ATZ

6/1993

.Pendeln" ist das Zauberwort für die Beseitigung der gasförmigen Kohlenwasserstoffe beim Betanken von Automobilen mit Ottomotoren. Der Gesetzgeber schreibt vor, dass in Stufen bis spätestens Ende 1995 die Absaugung der Gase an den Tankstellen mithilfe des sogenannten Saugrüssels und die Bückführung in die Raffinerien erfolgen muss. Das dient dem Schutz des Tankenden und darüber hinaus der Umwelt bis hin zum Treibhauseffekt. Übrigens sindAutomobile mit Dieselmotoren von diesem Umweltproblem nicht betroffen, da der Dieselkraftstoff aus höhersiedenden Kohlenwasserstoffen besteht, also keine gasförmigen Kohlenwasserstoffe enthält. Die Umrüstung der Tankstellen ist nicht billig, veranschlagen doch die Mineralölgesellschaften je nach Gröûe und Beschaffenheit der Tankstellen Kosten in Höhe von 100.000 DM bis 150.000 DM. Das sind insgesamt 2 Mrd. DM für das bundesdeutsche Tankstellennetz. Letztend1ich muss der Kunde die Zeche zahlen. Pro Liter Kraftstoff sind das 1 bis 2 Pfennige. Für die Urrrweltschonung ein akzeptabler Preis.

7 Kraftstoffe, Schmierstoffe

14 3

So weit, so gut. Ist damit das Problem gelöst? Weit gefehlt. Das .Pendeln" ist nicht einmal die zweitbeste Lösung. Während des Tankens entweichen zurzeit in Deutschland pro jahr etwa 50.000 Tonnen Kohlenwasserstoffe in die Atmosphäre. Beim Betrieb der Fahrzeuge und auch im Stillstand dagegen ist es rund die zehnfache Menge, nämlich zusammen mit den Verlusten beim Tanken etwa 450.000 Tonnen. Daher wäre ein sogenannter Kohlenkasten an Bord eines jeden Fahrzeugs mit ca. zehn Litern Aktivkohle wesentlich geeigneter. Die so gebundenen Kohlenwasserstoffe würden dem Motor umweltfreundlich zugeführt: eine wahrhaft wirtschaftliche Lösung. Und die Kosten? Laut Schätzungen des Mineralölwirtschaftsverbandes ca. 40 DM pro Fahrzeug. Natürlich müssten sie einmal mehr vom Käufer getragen werden. Unserer Lebensqualität zuliebe wäre das sicher in Ordnung, und für die deutsche Automobilindustrie entstünde ein Wettbewerbsvorteil wie seinerzeit bei der Einfiihrung des Katalysators. Eine lohnende Aufgabe?

Reden wir darüber Bei der Suche nach niedrigem Kraftstoffverbrauch und der Reduzierung der Schadstoffe imAbgas ist auch das Motorenöl ein interessanterund wichtiger Partner. Neben den auchheute noch üblichen braven Einbereichs- und Mehrbereichsölen aufmineralischer Basis wurden in den letzten jahren mehr und mehr Synthetikbzw. Synthese-Mehrbereichsöle der Viskositätsklassen SW-40 beziehungsweise SW-50 entwiekelt und auf den Markt gebracht, die sich durch überraschende Eigenschaften auszeichnen. Dabei darf der Begriff Syntheseöl nicht falsch verstanden werden, denn es sind Öle, die durch chemische Umwandlung aus Erdöldestillaten hergestellt werden. Diese Öle sind den immer härter werdenden Anforderungen der modernen Motoren besser gewachsen. Die Anforderungen stellen z. B.: Mehrventiltechnik, Turbo- und Katalysatortechnologie, höhere Leistungsdichte, verringerter Ölverbrauch, längere Ölverbrauchsintervalle, reduzierte Ölvolumina in der Ölwanne und Akustikkapseln. Da Syntheseöle eine geringere Viskositätsabhängigkeit von der Temperatur haben, weshalb sie auch als Leichtlauföle bezeichnet werden, können sie dünner sein. Das ist der Hauptgrund für Kraftstoffverbrauchseinsparungen von 3 bis 4 %. Durch die niedrige Viskosität beim Kalt-

MTZ

4/1993

144

7 Kraftstoffe. Schmierstoffe

start werden die Schmierstellen (zum Beispiel Lager) dramatisch früher mit Öl versorgt, das reduziert den VerschleiK Darüber hinaus besitzen sie weitere Vorteile. Die Molekülstruktur ist so angelegt, dass die Verdampfungsverluste minimiert werden konnten. Die Additivierung wurde wegen der verbesserten natürlichen Eigenschaften einschlieûlich des verbesserten ViskositätsTemperaturverlaufs reduziert, wodurch zum Beispiel weniger Phosphor und Sulfatasche in den Katalysator gelangt: ein Beitrag zur Lebensdauererhöhung für den Katalysator. Schlieûlich wurde der Chlorgehalt abgebaut, ein bei der Herstellung von Additiven anfallender inaktiver Wirkstoff, wodurch das Rezyklieren von Altölen erleichtert wird. Und sein Preis? Er liegt deutlich höher - doch das ist kein Grund zur Abstinenz. Rechnen Sie selbst. Mit der Kraftstoffverbrauchseinsparung lassen sich die Mehrkosten finanzieren. Warum liegt bei dieser Situation der Marktanteil nur bei 10 %? Reden wir darüber.

146

g smeue rbare Energle n

Erneuerbare Energien Nutzung der Sonnenenergie

MTZ

7-8/2009

Son nenonergfe nut zung mlthllfe von Son ne nkollektoren Ist J ank

konsequeut er l-örderung dur ch das . Pm c ucrba re Energfen Gcsetz" (EEG) in n cut schla nd nicht nur weit verbreüct. sondern Dcut schla nd hal auch einc führcn dc Holle in der Forschung und

Enlwick lung und im Export. Bei dlc scr Energienut zurig ist zwischen thermisc h gewonne ncr Energie (Sola rthr mic) u nd elektrisc h erz eugtcr Energie (l' ho lovoltaik) 1lI untc rschctden. Der Wirkun gsgrad bei Solarl hcrmi c ist bedcut en d hiihcr als he i Photov oh al k und liegt sc ho n lan ge weit Liber !jO %. Bei Photovolrajkaulagen lag der Wirku ngsgrad lan ge un ter 10 %. IIcutigcr Sta nd si nd Wirkungsgradc von zlrka 16,5 %. und der Weltreknrd im Lallor ste ht neuerdrngs hei 24,7 %. Wegen der hei weitem höh er en Wertigkcit der Photovolta tk gegcnübcr der Solarth ermie richten sic h d ie Ilauplhemiihungen in Hiehtu ng noch hö hercr wlrk ungsgrude. Da d ie heute verwe ndeten Sillziu m-Sola rzellen nich t das ganzc Lich tspektru m Jes Sonnenlichts in elektrischen Stro m urnwandcln können, wird a n Schlchtsolurzc llcn gcforsc ht, die J as Lichtspektrum des So nnenlichts besser nu tzen körmen. !\lil solc h hoch komplexen und hcu tc noch viclzu le ure n vcrsuchst rügcm wurdc n bonnts \ Virkun gsgraJ c von fast r,o % errcicht. Umsätze und Arbeih plätz e in der de utschen Solarbranche im Zeitrau m von 2000 bis 2008 u msän e in Mio. (

A , bf' i ts pl.tl ~

m 1000

sccc ,--- - - -- - - - - - - - ---, .,

.

~

•

""" f---- - - - - ---, acoc

•

f - - - -- -- -:;;.....'1 .lOlIll

1001

JOOJ

1003

JOO4

JOOS

J)l'lItsdll' S o tar lmmchc: f sgelll Metig nudl onen

JOO6

100 7

2008

o

8 Erneuerbaee Energten

147

Photovoitaik als R(Jffel/ ware

Eine weite re neu e Entwicklungsrichl un g ist der Sonnenstro m a us . Plast ikzellen", Dteser jüngste Zweig der Pho tovol taik au f Basis orga nischer Werksto ffe aufflexi blen Substraten vers pncht neue Anwen dungcn und Fun ktionalit äten. Sie ermöglichen zum Heispiel körpernahe Sens ornetze bis hin zu solarakt jven 'Iextilen. Gebä ude - und euch Fah raeu gh üllcn . Noch sind die wlrku ngsgradc m il 3,5 % bis 5 % bescheide n. Doch es zeichncn sich berelts neue Visione n der Enorgteverso rgung ab: Dem vor kurze m vom w etû en Haus ausgezeic hne te n Forseher Max Shte in schwcbt etn e dezentrale Energieve rsorg ung über von Men schen getrage ne l extillen aus solaraktlvem Gcwebe vor. w ettere fdeen werden fotgen .

Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes Der Bundesla g hat die Novelle de s Em cuerbu re-Ene rgten-Gesctzes (EEG) vcrabschtedct. Sie so li a m 1. ja nuar 2009 in Kruû trcten . Durch neu bcschlosscne Förderu ngsm a Bnahm en soli un ler andercm crreic ht werde n, dass in Dcutschland im jahr 2020 ctwa 45.000 ;\IW Wind leistun g an Land und 10.000 ;\I\V in x or d- und Ost see erzeugt werd en. . Die Windenergie wird dann gut eln Viertel des Str ombeda rfs decken sagte Hennann Albe rs, Pr ästd ent des Bundesverbandes Winde ner gie. Die maximale Einspeis evergüt ung ins Stromnetz von OlTsho re-Anlagen so li dann 15Cent pro Kilowa ttst unde betragen . Das sin d zirka 50 % mehr als heu te. Zusätzlich gibt es ncue, m etst h öhc rc, Emspciscverg ütungcn für Stro m au s \ Vasserkraft, Geothe rmie und Btocnergle. Nach der ueuen EEG-Novelle wird die Förder ung de s mil Phot ovoltafka nlage n erzeugte n Solarstro ms in den komm en den zwei jahre n allerdlngs urn jeweils 8 % und dann urn 9 % pro j ahr zurûc kM

,

ATZ

10/2008

148

8 Em euerbare Energien

/lislori.'i(:/w

.~ r

wtnamnhte alls d('l!I /k,~ ,w'''fI{/rk

-:::----,----,-- ---,----,-- - - - - - = = :;, &""........... 10 " " ""11 ........... 001 1

Itll.~f}(jll

1

"'_

der Wimlkrtljifl UIZUIIK taneascntana. Kumulierte iI/.<;/allierle

r f'i .'ólurtK

8 Erneuerbare Energien

149

gefahren. Bisher betrug die jährliche Reduktion nur 5 %. Dazu muss man wissen, dass die Photovoltaik die mit Abstand teuerste Möglichkeit zur Stromerzeugung ist, denn die Einspeisevergiitung beträgt heute 47 Cent pro Kilowattstunde. Wäre die derzeitige Regelung der Einspeisekosten unverändert geblieben, hätte das bedeutet, dass bis zumjahr 2015 rund 120 Milliarden Euro angefallen wären, eine gigantische Subvention. Mit der neuen Degression wird der laufenden technischen Weiterentwicklung und der Verringerung der Herstellkosten Rechnung getragen und der Steuerzahlerteilweise entlastet. Bestandsschutz ist jedoch gewährleistet. Deutschland gilt als gröûter Solarmarkt, weshalb die Bundesrepublik die Preise international vorgibt. Man geht davon aus, dass Solarmodule bald auch in Entwicklungsländern bezahlbarwerden. Dringend notwendig ist jetzt noch ein europaweit harmonisiertes Fördersystem, damit zu wettbewerbsfähigen Preisen Strom aus erneuerbarer Energie erzeugt werden kann. So kann das Elektrofahrzeugzumindest im städtischen und stadtnahen Umfeld CO2 arm starten. Und wer glaubt da noch an Wasserstoff?

Algen - Biokraftstoffe der 3.Generation Biokraftstoffe der ersten Generation werden mittlerweile nicht nur von Umweltschützern scharf abgelehnt, weil der CO2-Wirkungsgrad nur zirka 30 % beträgt und in die Nahrungsmittelkette eingegriffen wird. Biokraftstoffe der zweiten Generation, die aus Abfällen, aber auch aus neu zu entwickelnden Energiepflanzen gewonnen werden sollen, sind mit 80 bis 90 % CO2-Wirkungsgrad schon erheblich umweltfreuudicher. Nun wird bereits die dritte Generation der Biokraftstoffe erforscht, die allem Mangel ein Ende bereiten soll und darüber hinaus das Treibhausgas CO2 unschädlich macht. Das Zauberwort heiût Algenproduktion. Das Algenwachstum erfolgt durch Photosynthese wie bei allen Pflanzen. CO2 und als Energie Sonnenlicht sind dazu erforderlich. Algentrockensubstanz kann dann zu Biokraftstoffen durch Extraktion des Pflanzenöls und unter anderemauch zu Nahrungsmitteln verarbeitet werden. Eine Pilotanlage wird zurzeit in Meerwasserbecken von Shell und HR Biopetroleum auf Hawaii betrieben mit Unterstützung von drei Universitäten. In Flaschen gefülltes CO2 wird hinzugegeben,

ATZ

7-812008

150

8 Erneue rbare Energien

Ieûgletchun g Licht reakti on: und

12 H20 ~ 24 (Hl +6 02

Ietlgletchung Dun kelreaktion: 6 CO2 + 24 (H) --+ C6H1P6 + 6 H20 12 H20 + 6 CO2 + 24 (H) ~ 24 (H) + 6 02 + C6H1206 + 6 H20 6 CO2 +6 Hp ~ C 6H 12 06 + 6 02 (genaue r) 6 CO2 + 12 H20 ~ C6H120 6 + 6 02+ 6 Hp

Chemisch e Gleichung zur Bildung van Glucose C6H 1206 wo dur ch die Algen , bez agen auf die angebau te Fläche . zirka 15 Mal mem Biamasse produzieren als beisp ielsweise Raps. Eine deut sche Forsehergruppe der Unive rsität Duisburg-Essen verwendet Industrted ächer zur \ 'èrm ehru ng der Algen . In einen .Phot o-Bioreaktor" wird Sonnenlicht durch Lichtl eitfasern und CO2 durch Industrieabgase geleitet , wodurch die Phot osynthese ab läuft. Hier wird van einer 20-mal höh eren Ausbeute als beim selben Flächenbedarffür Malsanbau berichtet. Damit erfüllt sich zwar nicht die Proph ezeiung, unsere Nah rungsmitte l auf den

Das Z-Schema der Lichtreaktion

8 Erneuerbare Energien

151

Dächern der Megastädte zu erzeugen. Wahr wird hingegen, dass in Zukunft die Bioenergiegewinnung ohne Landflächenverbrauch möglich wird und das Klimagas CO2 entsorgt werden kann Investoren werden gesucht.

Energie ausWasser Wasser ist einer der wichtigsten Bausteine für das biologische Antlitz und das Leben aufunserem Planeten. Somit ist es auch für den Fortbestand der Menschheit unentbehrlich. Da die Wasservorräte endlich sind und ungleich verteilt, haben längst Verteilungskämpfe begonnen. Der gröûte anthropogene Wasserverbraucher ist die Landwirtschaft, weit vor dem persönlichen Bedarf der Menschen. Während eine Person für Hygiene, Trinkwasser und Industrieprodukte zirka 120 Liter Wasser pro Tag benötigt, liegt der Bedarf für den Anbau unserer Lebensmittel bei 3400 Litern pro Tag und Person. Das ist bisher bei der Erzeugung von Biokraftstoffen aus erneuerbaren Pflanzen und Früchten nicht ausreichend erkannt und berücksichtigt worden. Aus diesem Grund schlage ich vor, dass bei der Bewertung von Energien aus biogenen Kraftstoffen nicht nur die CO2-Bilanz, sondern auch der Puûabdruck für den Wasserverbrauch berücksichtigt wird. Im Folgenden möchte ich ein Beispiel beleuchten, das zeigt, dass die Wasservorräte bei weitem noch nicht optimal genutzt werden. In Südafrika erzeugen wegen der geringen Niederschläge Kleinbauern nur 0,5 Tonnen Mais pro Hektar Land. In Musterbetrieben wurde den Kleinbauern gezeigt, wie man trotz des geringen Regens die Maisproduktion auf das Zehnfache steigern kann. Der Weg dazu ist die gezielte Bewässerung der pflanzenwurzeln. Durch schnelleres und üppigeres Wachstum wird die Beschattung der Erde wesentlich verbessert und dadurch die Verdunstung drastisch reduziert. Der Groûtell des Wassers wird durch die Pflanzen geleitet. Daraus lässt sich ableiten, dass es wichtig ist, zu ermitteln und zu erfahren, wie viel .virtuelles" Wasser in einem Produkt steekt. In einem 'I'.Shlrt sind es zumBeispiel2000 Liter. In unserem Fall sollten wir wissen, wie viel Wasser jeweils in den unterschiedlichen Bioenergien steekt und wie und wo sie mit den geringsten Mengen produziert werden können. Laut Nestlé benötigt die Produktion von einem Liter Bioethanol4000 Liter Wasser! Und der Regenwald muss tabu bleiben.

MTZ

6/2008

152

8 Erneuerbare Energien

Energiekrisen und ein lösungsweg

MTZ 212008

Ethanol als Kraftstoff für Fahrzeuge, vorzugsweise aus Zuckerrohr gewonnen, wird bereits seit Jahrzehnten in Brasilien eingesetzt. Die Gründe für dessen Einsatz waren nicht der Umweltschutz durch nachwachsende Rohstoffe, sondern der Mangel an ausreichenden eigenen Erdälvorkommen und die Devisenknappheit. In der Zwischenzeit wurden Kraftstoffe aus Agrarprodukten wie Mais, Raps, Zuckerrüben ader Zuckerrohr in vielen Ländern entwiekelt und eingesetzt. Die vermeintliche Annahme, dadurch ein CO2-freies Produkt für die Nachhaltigkeit im Umgang mit der Klimaveränderungzu erzeugen, hat sich allerdings als irrigerwiesen. Neueste Berechnungen ergeben, dass der mit Milliardenaufwand praduzierte und subventionierte Biokraftstoff nur ungenügend den klimarelevanten Schadstoff Kohlendioxid reduziert, da bei der Herstellung grage Mengen fossiler Kraftstoffe erforderlich sind. Subventionen für diesen biogenen Kraftstoff der sogenannten ersten Generation sind daher kontrapraduktiv und müssen schleunigst verschwinden. Weitere gravierende Nachteile sind, dass diese Biokraftstoffe in Konkurrenz zur Nahrungsmittelpraduktion stehen und daher die Weltmarktpreise drastisch gestiegen sind. Beispielhaft sei auf Mexiko verwiesen, wo seit Jahrhunderten Mais das Grundnahrungsmittel ist und nun kaum mehr erschwinglich. Wieder einmal setzten die reichen Länder wie die USA,die EUund auch nationale Regierungen auf das falsche pferd. Hoffnungsvoll sind dagegen die Ansätze für die Erzeugnisse von biogenen Kraftstoffen der zweiten Generation. Ausgangsstoffe

Gas & Hydrogen 5 %total Hybrid 5 % total Electric & Fuel Cell 2 %total Diesel Engines 21 %

(So uree: Me reer for the ye" r 20 11)

WeltweiteMarktanteile verschiedener Antriebskonzepte beiPkws in 2011

8 Erneuerbare Energien

15 3

sind hier nicht wertvolle Produkte der Nahrungsmittelkette, sondern Rest- beziehungsweise Abfallprodukte wie Holzspäne, Stroh oder Biomüll, aber auch neu zu entwickelnde Energiepflanzen. Entscheidend ist dabei, dass die Qualität des Endprodukts Biokraftstoffhoch ist. - Und oh Wunder, die im jährlichen Pflanzenwachstum auf der Erde gespeicherte Energie entspricht etwa dem fünfzigfachen Energiebedarf der Menschheit. Die ersten Pilotanlagen laufen bereits erfolgreich, unter anderen gefördert von Daimler, Shell und Volkswagen.

Photovoltaik Die Energiedebatte lässt verständlicherweise niemanden mehr kalt. Der erforderliche Weg zu erneuerbaren Energieformen ist steinig, da ungewöhnlich langwierig und kostspielig und mit groEen Risiken behaftet. Alle erneuerbaren Energien gehen letzten Endes auf die Solarenergie und die Geothermie zurück, Bei der Solarenergie spielt unter vielen anderen Formen die Photovoltaik eine herausragende Rolle, da die hier gewonnene elektrische Energie die hochwertigste Energieform darstellt. Erfreulicherweise nimmt Deutschland in der Solartechnik allgemein und in der Photovoltaik im Besonderen weltweit einen Spitzenplatz ein. Für die Zukunft gilt vor allem, den Wirkungsgrad zu erhöhen und die Kosten zu senken. Neben dem rasanten technischen Fortschritt ist auch die Massenfertigung ein Garant für stark fallende Preise. Als die ersten 10 MW Photovoltaikleistung installiert waren, kostete ein Silizium-Flachmodul noch mehr als 8 Euro pro Watt Leistung. Heute, wo bereits über 4000 MW installiert sind, ist der Preis bereits auf unter 3 Euro pro Watt gefallen. Im jahr 2015 rechnet man mit einer installierten Leistung von mehr als 20.000MWbei dann erwarteten Kosten von 1,5Euro MW: Dass die Solarenergie in den kommenden 100jahren mit Abstand die führende erneuerbare Energie sein wird, belegt eine Studie des ,Wissenschaftlichen Beirates der Bundesregierung Globale Umweltveränderung'; Danach werden urn das jahr 2100 photovoltaisch gewonnen er Solarstrom und solarthermische Kraftwerke, bei denen die Sonne ein Medium zum Antrieb von Turbinen verdampft, mehr als die Hälfte des weltweiten Energiebedarfs decken.

MTZ 2/2006

154

8 Erneuerbare Energien

Immer wieder wird gegen dieses Szenarium ins Feld geführt, das Problem der Energiespeicherung sei nicht hinreichend geläst. Hier postuliert Professior Luther vam Fraunhofer-!nstitut für Solare Energiesysteme: ,Je stärkerwir ein mäglichst gesamt-eurasisches Stromnetz aufbauen, desto weniger Speicherung wird erforderlich sein", Das Netz selbst wird wie ein Speicher wirken. Ein globales Management wird in Sekundenschnelle die richtige Stromverteilung vornehmen. Was sagen dazu die Verfechter eines zukünftigen WasserstoffZeitalters? Warum der kostspielige und nicht immer sinnvolle UIII'W"eg über Wasserstoffzur elektrischen Energie? Anmerkungen sind ausdrücklich erwünscht.

Biodiesel

ATZ

7-8/2005

Biodiesel aus Rapsäl ist dank der Steuersonderbehandlung eine erwägenswerte Alternative zum Dieselkraftstoffaus fossilen Quellen. Zurzeit ist er steuerfrei und liegt im Preis in der Regel zwischen zehn und fünfzehn Cent unter dem des konventionellen Dieselkraftstoffs. Er wird ausschlieûlich an .freien" Tankstellen vertrieben. Wegen der Steuerbegiinstigung verdoppelte sich die Erzeugung im jahr 2004 nahezu auf zirka 2,2 % des deutschen Kraftstoffuedarfs. Bis zurnjahr 2006 soli die Anlagenkapazität auf 4 % ausgebaut werden. Bis 2010 sollen es dann 6 % sein. Zurzeit werden 40 %von der Mineralälindustrie abgenommen, da seit Anfang 2004 bis zu 5 % Biodiesel dem fossilen Dieselkraftstoff steuerfrei beigemischt werden darf. Das ist vermutlich ein gutes Geschäft für die Mineralälindustrie. Weitere 40 % der Gesamtproduktion gehen als sogenannter Ackerdiesel in die Landwirtschaft. Auûerdem sollen schon 22.000 Lkw und Busse ausschlieûlich mit Biodiesel betrieben werden. Es ist jedoch nicht alles Gold, was goldgelb glänzt. Der oben genannte Preisunterschied wird reduziert durch den geringeren volumetrischen Heizwert umzirka 7 %, was viele Fahrer nicht wissen. Auch ist oft nicht bekannt, dass die Verwendung von Biodiesel mit einem Leistungsverlust von 8 bis 9 % verbunden ist. Auûerdem gab es in der Vergangenheit Qualitätsschwankungen, weshalb einige namhafte Automobilfirmen ihre bereits erteilten Freigaben wieder zurückzogen. Dieses Problem wird man jedoch durch Pleiûarbett in den Griff bekommen. Es gibt bereits eine

8 Eme uerbare Energiert

155

f1hanolsehalte

D D 0

•

<"

<10" 5" +E85 5iidaf,ika

<10%+ E85 20 - 100 "

Vertt
3 200 l.2 00 •••• .............•••••••...............•••••• .............•••••••1.1Jlll .

·..··

2600'..·.. ..

1.000 ......········..··......•..···········........•..···········......•

2 . 00.... •..• 2 200

"'. .

800

.

700

..

800

sso..

!oOO .. •.. •••••••••••••

•.. •••••••••••

•..

300

2 0lK! .

1800'

••

1.600 '

•

,

. ..

·..·•·..·.. ·•·

·••·•··•·

1.000··..•·.. , &10"

.

·

··•·

····· .. ···························1.1(111

1.200

ï.iQ..

• 00

•........ ,.... ... ,.... ..

2 000

1 . 00..·••·•·•··

·.50·

.

2 800 .....•... .........,.... •

1.100·················........•..··········........•..··········........ 900

3 2O!l.

.

3000···..·

, •..

~•

..

flOO'''

~~

.•

200 •••• .............••••••• .............•.•••

;~··2~··:~·.~·Ii'lilï

100 ..•.. o '93

'94

-ss

Biodicselabsatz

'96 '97 '96 '99 '00 '01

.olIO" "

2. 9

0l1··Î 7i·'Ïl"

2OO··· 1

.~

'03 1)0 1

1998 1999 2000 2001 2002 2003 20001

Hiodiesd I'mduktiomktl/Jllzitätfiir Jh' /lNchlrllld

200~

2006

156

8 Erneuerbare Energien

neue, verschärfte Norm. Schlieûlich ist die Herstellung van Biodiesel je nach Rohölpreis vier bis acht Mal teurer. Urn den Leistungsverlust auszugleichen, könnte ein Kraftstoffsensor die Kraftstoffmasse bei Volllast anp assen, wie VW" das in Brasilien bei Verwendung van Ethanol für Ottomotoren eingeführt hat. Die Zukunft des Biodiesel hat erst begonnen.

Energiehunger

MTZ 3/2005

Der Energiehunger der Welt wird immer gröûer. Durch die schnell wachsende Motorisierung auch in Schwellenländern wie zumBeispiel China und Indien werden die Erdöl- und Erdgasreserven deutlich belastet. Trotzdem werden die Erdälreserven ausheutiger Sicht noch über 50 jahre ausreichen. Weniger gut lässt sich allerdings der Preis einschätzen, da er politisch bedingt ist und daher nicht kalkulierbar. Allein aus diesem Grund ist die Suche nach Alternativen nicht nur berechtigt, sondern dringend gebot en. Diese Erkenntnisse sind interessanterweise nicht neu. So wurden .machwachsende Kraftstoffe" schon bald nach der Erfindung des Verbrennungsmotors eingesetzt, also seit über hundert jahren. Das gilt sowohl für Ethylalkohol in Ottomotoren als auch für pfianzliche Öle im Dieselmotor. Rudolf Diesel selbst ist der Erfinder des pflanzenölmotors. Er schreibt in seinem Buch "Die Entstehung des Dieselmotors" im jahr 1913: "Der Vollständigkeit halber ist auch noch zu erwähnen, dass schon im jahre 1900 auch pfianzenöle im Dieselmotor mit Erfolg verwendet wurden" In einer Patentschrift von Rudolf Diesel aus dem jahr 1912, findet sich der Satz: "Der Gebrauch von pflanzenölen als Kraftstoff mag heute unbedeutend sein. Aber derartige Produkte können im Laufe der Zeit ebenso wichtigwerden wie Petroleum und Kohle-Teer-Produkte von heute" Mit diesem Satz bewies Rudolf Diesel geradezu seherische Fähigkeiten. Immer wieder wurde auch nach RudolfDiesel auf die Notwendigkeit der regenerativen Energieversorgung hingewiesen. Ein bemerkenswerter Satz steht im .Alternattve Fuels Utilisation Report, ERDA-Washington 1976": Der Mensch muss lernen, die Energie für sich zu produzieren, ähnlich wie er in der Vergangenheit gelernt hat, die Nahrung für sich zu produzieren. Bleibt nur noch hinzuzufiigen, dass damit auch dem die Menschheit bedrohenden Treibhauseffekt wirkungsvoll begegnet wird.

", I,

Actcmcbtltndustne

Automobilindustrie Energy Harvesting

MTZ 10/2009

"EnCTb'Y Ha rvesting" ud e r au c h MNlll zu ng von Abfalle ne rgie n" ist cinc ne uc. rcvolutionä re Methode. vaga bun d lurcn de Rncrglcn zu nutzen und d ie druhtlosc Obcrl ragung von Signalen un d Inform ationen in Echtzclt durchzuführcn. Das cr möglichcn Sensoren, die die Enc rgtcn
nen gcn utzt werden, UJn zum Bcispicl a us der Ahgascllcrgic von Vcrbrcllllun gsmnlorcll ele kt rlsch en Strom I.U generteren (Sec bee k-Eff ekt] od er xur Erzcugu ng von Wär me für d ie ele ktr ische Katalysatorbchciz ung [ Pelticr-Effekt). AIKh sln d hier au tonome Systcmc in de r Automohillndu strie für die d rahtlo se Ohermiltlung von Messworton wie Temperaturen. Vibrat ioncn un d Schwlugu ngen, Drtlcke (zum Beispie l von Heffen] und Fûlls tände von Bctr tchsm lttcln mögltch . Vlbrutionsencrgio kan n Amrtcbscncrglo für cle krrc mc chunfs cho Sensore n ltcfcm. Ein schöucs Beispiel aus der Huu stcchnik. das schon Alltag gewo rde n ist, sind d ra htlo sc Funkschalt er für Lam pen. Bot äug t man den Schalte r, bowcgt sich ein e Spule durc h ein Magnetfcld. Die erzeugtc Energie rcichl aus, u rn ein Funksigna l zu sen den. J as die Lampe ein- od er ausschal-

Energy Harvesling

Energiespeicher ure Power Management

unre-t owSensor(en)

PowerMikrocontroller

Aufhau eines f."/I'rKY-II{/rve.,IiIlI:-Sy.~ICI/I.\·

9 Aut omobilin dust rie

159

11.'1. Forsehungen von Nokia bcs chüftfgcn slch m il der Fragc. wie man clcktrtsch cn Slrom für Mobiltelcfon c aus der olektromagnelischen Slrahl ung der Dmgcbung comtcn" ka nn. Unter Wü rdigu ng d ieser ne ucn Energievcrwerlung lässt sic h zusa mmcnfassend sagen, dass der Energieverbrau ch gesenkl win! und Koste n cingespart werden können. Das Mar ktpote nzjal für die näc hs tc n zehn j uhrc wird auf mc hrcrc Mllliarden US-Dollar gcschätxt. Und es entst ehen neue Arbcttsplätzc.

Demographie Die Rentenkassen stnd leer - eine Folge des Ccncratfononvcrtrags, der nu r so lange funktlcuterte, wie d ie wtrtscban wuc hs u nd Arbcits losigke it eln Premdwor t war. Dtese Glekhung geht nicht mchr auf scltd em vcrst che run gspûtchugc Vollzeita rbeilsplätze dra muusc h zurü ckgcgangen sind . Bei fünf Mllllonen Arbutt sloscn kiinn cn die verbliebene n Leistungsträgc r der üeseltschaû dil.' Last de r Kindercrzieh ung und de n Untcrhalt der immer äller werdenden Bcvölkcr ung nach der Pensio nie run g ohne Nol nicht meh r schultem.

ATZ 3/2006

Oio. 90

" .."

t"- ï f---io-

-

,

iibtr75 ....- - - j 66 b" S 46 bis 6S

19 bis 45 10

o

bis 11 loMe 9010

HevölkerulIg [)eulsclJlamls //Il cll AI(er.,kla.,~('!/

9090

16 0

9 Automobilindustrie

Var diesem Hintergrund mutet die neueste Diskussion über einen Rentenbeginn erst ruit 67 jahren wie eine Geisterdebatte arr. Sie erscheint zynisch ader auch nur dumm, denn die 58er Regelung, Frühverrentungund Vorruhestand fiihren dazu, dass nur in wenigen Fällen das heutige Rentenalter van 65 jahren erreicht wird. Den Rentenkassen wäre schon gedient, wenn die Menschen bis 65 arbeiten (dürften). In Wahrheit bedeutet die Rente mit 67 eine Rentenverkürzung, die nur auf diese Art und Weise durchzusetzen ist. Auch die Industrie hat die Brisanz ZUID Beispiel beim Ingenieurmangel bisher noch nicht erkannt, denn es klingt wie Hohn, wenn sie sich über Fachkräftemangel bei rund 65.000 arbeitslosen Ingenieuren, var allem .älteren'; beklagt. Einige grage Arbeitgeber wie die Deutsche Bahn, Festo aber auch BMWund VWhaben den demographischen Wandel erkannt und beziehen auch die älteren Ingenieure in ihre Strategien wieder mit ein. Denn nach demjahr 2010 wird es zu einemMangel an jungen Mitarbeitern kommen. Sie haben auch erkannt, dass ältere Ingenieure Kompetenz, Flexibilität, Erfahrung, Stehvermögen, Führungsstärke, Motivation, und Loyalität mitbringen. Defizite beim technischen Fortschritt und das Wissen über angrenzende Fachgebiete, sa zum Beispiel Elektronik-Kenntnisse bei Maschinenbauern, können durch Schulungen erlernt werden. Eine Studie der TÜV Rheinland Group belegt, dass weitsichtige Personalverantwortliche ausdrücklich die fachliche Kompetenz älterer Ingenieure anerkennen.

Technologieführerschaft

ATZ

4/2005

In einer globalisiertenAutomobilwelt werden die internationalen Verflechtungen immer verwobener. Allianzen sind fast an der Tagesordnungund können sehr erfolgreich sein. Sie halten jedoch nicht immer, was sie vordergründig versprechen. Cröûe allein ist noch kein Garant für den Erfalg. Aus zwei mittelmä:Bigen Anbietern wird sa schnell keine Premiummarke. Auch die unterschiedlichen Kulturen verschiedener Firmen werden aft unterschätzt. Jüngstes Beispiel für eine gescheiterte Fusion sind die Firmen General Motors/Opel und Fiat - zwei Firmen, denen es ohnehin nicht besanders gut geht. Urn Fiat los zu werden, bezahlt General Motors sogar eine Abfindung in Höhe van 1,55 Milliarden Euro.

9 Automobilindustrie

161

Noch tragischer ist, dass beide Firmen aus Rationalisierungsgründen sich die Entwicklungsaktivitäten sinnvollerweise aufgeteilt hatten: zum Beispiel die Ottomotorenentwicklung bei Opel und die Dieselmotorenentwicklung bei Fiat. Unbedacht hat Opel auf diese Weise Teile der Dieselmotorenkompetenz verloren, Fiat die der Ottomotoren. So ist bei beiden Unternehmen ein groûer materieller, aber vor allem auch ein Know-how-Schaden entstanden, der so schnell nicht wieder wettgemacht werden kann. Vor diesem Hintergrund bewegt mich ein anderes Thema: die sinnvolle internationale Zusammenarbeit vieler potenter Entwicklungsbereiche, da aus Kostengründen nicht mehr jeder alles leisten kann. Millionen von Automobilentwicklern ermäglichen den Fortschritt etwa beim Kraftstoffverbrauch, den Schadstoffreduktionen und der Suche nach alternativen Antrieben. Da reibt man sich verdutzt die Augen, wenn "gestandene" Vorstandsmitglieder bestimmter Automobilfirmen in den Medien immer noch für sich in Anspruch nehmen, die weltweite Technologieführerschaft zu besitzen.

Produktionsverlagerung - einWeg mit Risiko? Es vergeht kaum ein Tag, an dem nicht über Betriebsverlagerungen ins Ausland berichtet wird. Eine Studie zu diesem Thema wurde von der PA Consulting Group und den VDI-Nachrichten in diesen Wochen der Öffentlichkeit vorgestellt. Hauptkriterien für eine erfolgreiche Verlagerung sind klare Strategien, wie sie vor allem bei groûen Unternehmen entwiekelt wurden. Ohne solche Werkzeuge kann es leicht zu Oualitätseinbuûen und Fertigungsausfällen kommen. Auch das Projektbudget und der gesetzte Zeitrahmen werden oft überschritten. Grundvoraussetzung ist ein professionelles Projektmanagement, das einen soliden Knowhow-Transfer sicherstellt und hächste Anforderungen an die Effizienz der Fertigungsprozesse am neuen Standort stellt. Damit sind noch nicht die Risiken kultureller und politischer Art berücksichtigt. Vor allem die politische Landschaft ist oft nur schwer abzuschätzen. Bei ihren Standorten bleiben die meisten Produzenten ihren Heimatländern treu. Etwa 50 % der untersuchten Unternehmen verlagern Produktionsumfänge nach Osteuropa und zwar vorzugs-

ATZ

1212004

162

9 Automobilindustrie

weise nach Tschechien. Mit 27 % folgt China und 23 %entschieden sich für andere Länder insbesandere in Mittel- und Südamerika. Kostensenkungsziele (92 %) liegen bei den befragten Firmen weit var Marktzielen (35 %). ImEinzelfall sanken die Kosten urn bis zu 45 %. Der Durchschnitt betrug 20 % und verfehlte die Erwartungen von27%. Aus Unternehmersicht ist Outsourcing aft der Königsweg. Hingegen bezweifeln einige bedeutende Ökonomen den volkswirtschaftlichen Nutzen für das betroffene Land. Für einiges Aufsehen sorgte die Aussage des 89-jährigen US-Wirtschaftsnobelpreisträgers Paul Samuelson. Der MIT-Professor erklärte mithilfe eines Modells, dass der Export van Arbeitsplätzen in Niedriglohnländer den Wohlstand in den Industrienationen sehr wohl gefährden kann. Einige US-Bundesstaaten versuchen deshalb, durch Vergabe van Aufträgen nur an solche Betriebe, die keine Arbeitsplätze ins Ausland verlegen, dem allgemeinen Trend entgegenzuwirken. Die ausführliche Fassung der Studie .Könlgsweg ins Ausland" kann per Internet kostenfrei angefordert werden unter: www. paconsulting.com/deutsch.

Ethische Unternehmensführung

MTZ

1112004

Die Globalisierung schreitet fort und wird van vielen var allem als eine nie dagewesene Ausbeutung empfunden. Da ist es gut, dass Unternehmen über ihre ethischen und sozialen Standards nachdenken und Kriterien in Fragen des guten Managements aufstellen. Immer mehr Firmen achten darauf, zum Beispiel nicht durch Versäumnisse in Umweltfragen und im sozialen Engagement in die Schlagzeilen zu geraten. Das ist eine Frage der Moral und führt letztendlich auch zum ökonomischen Erfalg. Ein Ansatz, die Nachhaltigkeit van Unternehmen in der Management-, Sozial- und Umweltpolitik zu bewerten, sind ethische Beurteilungen. Damit befasst sich zum Beispiel der .Dow Jones Sustainability Index". Der Weltindex van Dow Jones besteht aus 300 Firmen, die sich imethischen Management besanders hervorgetan haben. Der europäische Index umfasst 167 Unternehmen. Überraschend schwach ist Deutschland in den beiden Ranglisten vertreten. Nur 18 Firmen sind noch aufgelistet. Bei der letzten Umschichtung var drei Monaten wurde im Gegensatz zu allen anderen grofsen Nationen kein deutsches Unternehmen neu auf-

9 Automobilindustrie

16 3

genommen. Beschämend: Fünfdeutsche Firmen wurden aus dem Welt-Index und sechs aus dem Europa-Index herausgenommen. Nur die Volkswagen AG wurde lobend erwähnt und als führender Konzern der Automobilindustrie in Sozial- und Umweltfragen genannt. Im Geschäftsbericht von VW werden die nachhaltigen Aktivitäten in Sachsen aufgelistet. Sie reichen von der Integration von Behinderten (6,1 % der Belegschaft),über Investitionen in den Umweltschutz bis zum Testen von neuen Kraftstoffen wie zum Beispiel Sun Fuel und Gas to Liquid (GTL). VW wird auch wegen der Kooperation mit den chinesischen Umweltbehörden positiv erwähnt. Des Weiteren verweist VW auf die UN-Initiative "Global Compact': die international tätige Unternehmen dazu auffordert, sich für eine ökologische und sozialverträgliche Globalisierung im Sinne der Nachhaltigkeit einzusetzen. Bleibt nur zu hoffen, dass sich diese Gedanken in Zukunft auch in Deutschland mehr und mehr durchsetzen, haben sie doch auch noch den Reiz, dass dieses Wirken im Sinne der Nachhaltigkeit einen wesentlichen Beitrag zur Steigerung der globalen Wettbewerbsfähigkeit leistet.

Patriotische Gesinnung Die patriotische Gesinnung der deutschen Industrie scll sich unter anderem daran messen lassen, wie viele Arbeitsplätze sie ins Ausland verlagert. Das ist zumindest die Vorstellung unseres Bundeskanzlers Gerhard Schröder. Dieser Meinung war er nicht immer. Als Ministerpräsident von Niedersachsen, das gröûter Anteilseigner an VW ist, hatte er seinerzeit keine Probleme mit der Verlagerung von Arbeitsplätzen in das wesentlich billigere Tschechien. Nun hat zwar schon jeder einmal nach dem Motto "was kümmert mich mein dummes Geschwätz von gestern" gehandelt. Peinlicher jedoch ist, wenn das dumme Geschwätz von heute stammt. Die Fakten sind: - Arbeit in Deutschland ist zu teuer. Zu verantworten haben das vor allem die zu starken Gewerkschaften - die sich übrigens nicht urn die Arbeitslosen kümmern -, aber auch die Industrie, die in der Vergangenheit allzu sehr erpressbar war und nicht zuletzt unsere Regierung, die zum Beispiel die Lohnnebenkosten nicht in den Griffbekommt und bei der Familienplanung und der Ausbildung unserer Jugend kläglich versagt. Vergessen dürfen wir uns

MTZ 612004

164

9 Automobilindustrie

aber auch nicht selbst, wenn Freizeitdenken und Spaûgesellschaft die Oberhand gewinnen. Ein hochqualifizierter Inder ZUID Beispiel verdient nur ein Viert el eines vergleichbaren Deutschen. Er arbeitet pro jahr jedoch 2500 Stunden, während der Deutsche nur 1500 Stunden pro jahr seiner Arbeit nachgeht! - In unserer globalen und arbeitsteiligen Welt macht es wenig Sinn, den Wohlstand nicht auch mit den ärmeren Ländern zu teilen, in dem wir Arbeitsplätze dorthin verlagern. Wo kein Einkommen mäglich ist, können auch keine Produkte verkauft werden. Annähernd 50 % unserer Arbeitsplätze wurden bisher ins billigere Ausland verlegt. Das scheint der Exportnation Nummer eins angemessen. Doch nun ist es an der Zeit, die angesprochenen Defizite energisch aufzuarbeiten, wenn wir aufDauer auf dern Weltmarkt bestehen wollen.

Ingenieurdienstleister und Zulieferer zum Wachstum verdammt

ATZ

5/2004

Die Aufgaben in der Autornobilindustrie nehrnen in den nächsten jahren beachtlich zu. Daraus folgt, dass der Anteil der Dienstleister an den Entwicklungsleistungen von heute einern Drittel von 2010 auf 50 % ansteigen wird. Zu diesern Ergebnis kommt der Unternehrnensberater Arthur D. Little in einer jüngst veröffentlichten Studie. Die Gründe für diese Entwicklung sind vielschichtig. Man kann davon ausgehen, dass sich die Aufgaben der OEMs in den nächsten jahren verdoppeln werden. Diesen Urnfangen sind die 0 EMs allein nicht gewachsen. Woher kommen die zusätzlichen Anforderungen? Zurn einen wird sich die Modelllaufzeit weiter reduzieren. Hinzu kommt eine Explosion der Modellvielfalt. Ein nicht zu unterschätzender Trend ist auch die Individualisierung der Fahrzeuge. Der Wunsch nach dern eigenen, unverwechselbaren Auto nimmt stetigzu wie schon beiKleidungundMöbeln. Laut Michael Rogowski, BDI-Präsident, kornrnt derjenige zurn richtigen Schluss, der den Gedanken an immer kleinere Losgröûen konsequent zu Ende denkt. Hier liegt die entscheidende Herausforderung für die Planervon Fertigungslinien und Montageanlagen der Zukunft. Der Weg dorthin ist für die Zulieferindustrie nicht ohne Risiko. Die OEMs verlangen stetig sinkende Stückkoeten. Das hat zur Folge, dass bis 2006 der Kapitalbedarf urn zirka 50 % wachsen wird.

9 Auto mobilindustrie

165

Da ra us crgibt stch, das s dil' für d as Bun ken rating releventen Btla uzkcnnzahl cu sich verschlcchtcm, wodurch dil' Kapitalkosten stelgen. Dad urr -h leidet dte Wl'Uhpwf'rhs fähigkp it, de un di e Auss tatumg mil Eigenkapttal vers chler-hter t sich. Diesen Teutelskrets zu durr-hbrer hen, wtr d nic ht emfar-h sein. Deo noch er öffnen sich den iuncvauv cn Zulicfcrern neuc Chanccn. Sic k önucn weit ere wertschöpümgspot enzrale erschneû en und hier h öhere Margpn d urchserzen. Das slnd koine schlccht cn Zukunûsa usstch tcn für m uti gc Pa rtn er der OE:\Is.

Ein Traum wird war - Reifendruckkontrolle Die Fahrzeugreifen moderner Fahrzeuge waren in der vergangenheit un d sind zum Teil auch heu te noch Un siche rheit sfaktor Xumm cr ri ns. Ironi e des Schie ksal s: Sic habcn ri llen so ho hen t eehulsch on Hcifcgrad crreicht, d uss sic h ka um jcmand m ch r urn sic kümmcrt . St.ausü kcn belegen, dass wegen unzurctch cnder Kontrollen zit-ka ein Drtttel alle r Ich rzeuge m il. zu niedngem Luftdruck un te rwegs sind . Da he r ist PS n icht ûbr-rrasehend, dass na r-h

Bei akuven !J} slemell is/ die Eleklrollik meis/ mil dem ventüv eroanaen

AlZ

1112003

166

9 Automobilindustrie

Untersuchungen der Dekra fast die Hälfte aller technischen Unfälle durch defekte Reifen verursacht werden. Schon früh setzte daher die Suche nach geeigneten Überwachungssystemen ein . Dabei entstandenzwel unterschiedliche Systerne: ein indirekt und ein direkt messendes System. Das erstgenannte macht sich den unterschiedlichen Reifendurchmesser abhängig vam Reifendruck zunutze. Reifen mit zu geringem Innendruck führen zu einer erhöhten Raddrehzahl, was durch die ABS-Radsensoren erfasst wird. Dadurch ist der Messaufwand relativ gering. Nachteilig ist jedoch, dass erst Druckverluste ab etwa 0,5 bar erkannt werden. Beim direkt messenden Systemwerden zusätzliche Bauteile erforderlich, was die HerstelIkosten erhöht. Der Vorteil ist das frühere Ansprechen des Systems auf den Druckverlust schon ab 0,2 bar. Dazu ist es erforderlich, den Reifeninnendruck und vorteilhafterweise auch die Temperatur zu messen. Das System benötigt Sensorbatterien, die für mehrere jahre ausgelegt sind und einen Sender. Interessant ist deshalb auch die Weiterentwicklung der Systeme hin zu batterielosen Sensoren. Auûerdem wird an einvulkanisierten Sensoren in die Lauffläche gearbeitet. Damit werden Informationen über die Reifenverschleifsgrenze, die Fahrbahnglätte, Aquaplaning und ein überladenes Fahrzeug möglich. Vorreiter bei der systematischen Einführung von ReifendruckKontrollsystemen sind die USA. Ab 1. November 2003 ist eine automatische Fülldruckkontrolle für neu zugelassene Fahrzeuge Pflicht. Das dürfte auch in Europa die Einführung beschleunigen. In Deutschland sind heute schon über 50 Fahrzeugmodelle mit Reifendruck-Kontrollsystemen lieferbar, zum Teil jedoch nur gegen Aufpreis. Das muss sich ändern.

Automobilfabrik 2020

AEP Gastkommentar

Die Automobilzulieferer hatten in der Vergangenheit ein Wachsturn zu verzeichnen, das aufhorchen lässt. Wie in Automotive Engineering Partners Nr. 2/02 nachzulesen war, betrug es für die zehn gröûten Firmen nach einer Studie der Rölfs Partner Management Consultants und dem Center of Automotive Research (CAR) der FH Gelsenkirchen in den letzten fünf'jahren beachtliche 41 %. In den nächsten zehn jahren soll die weit ere Umsatzsteigerung über 40 % betragen. Gleichzeitig mit diesem Wachstum geht

9 Automobilindustrie

167

d ie Ferligungs lîcfe der Aul om ohiJherstci ler [edoch sictig zu rück. Einen B1ick noc h weit er in die Zukunft ma cht einc Stu die der HosIon Co nsul ting Gro up (HeG), cln er weltwuit Hil igen Untcrnehme nsberatung m il Sltz in Hoston. US" . Dan ach wlrd die Automobllfub rlk des jahres Z020 auncn wie innen viilJigan ders aussehen als d ie heu tigen \Verke. Die Produkt ion wird ringfii rmig angeordnel sein m il sat ellilenfiirmig e ngedoekt en Zulicferfirmen. Das macht in vielen Fällen eine l'\eugrün dung auf der grünen wtesc crfcrdcrllch. Trad ilionell entwickelt e Aulo mohilwerke werden es schw cr ha ben zu übcrlebcn. Oft ctngebett ct in Wohn gebiete, stoBen sie an Ihro rä umüchcn Gre nze n. Aber au ch d ie tnneren gewachs cn on Struk turen der Liefora nte n- und Kundenbeztoh unge n mü ssen üb erwundcn wer den . Mchr und mch r so llen d ie Zulieferer in Zukunft die wcrtsch öpfung ûbemuhmcn. Den Automobllflrm en blelbt d ie Komkom petenz, d ie ste fûr sfch slcheru müssen. Sic wolle n ihre Produ kte nach wie ver unverwechsclhar mach en - die Kcrnk umpctenz wird bei den einzcl ne n Firm en un te rsch iedlich gesehen und in vielen Fällen ncu defini ert werden müssen. \ Vas Kem kornpe tenz ist, wird nicht im mer leicht zu beentwo rten sein . Ändc rt sich in Zukunfi gar der tec hn ische Inhalt der Fahrzeu ge wesentl ich, indem zum Beispicl der Verhren nungsmu lor

I JO

f(/hrzeUKZllr(/ S,~ UIlf!,{'1I

in

/){~Illschl(//ul

168

9 Automobilindustrie

durch die Brennstoffzelle abgeläst wird, wird es Automobilfirmen geben, welche die Brennstoffzel1e selber herstellen, und andere, die sie zukaufen. Die Frage, ob ein Automobilunternehmen in Zukunft nur noch ein Marketingunternehmen sein wird, das die gesamte Fertigung Subunternehmen überträgt, ist jedoch mit einem klaren Nein zu beantworten. Ein wichtiger Aspekt der Autofabrik 2020 wird ein hoher Kostendrucksein. Erwird var allemdurcheinen noch stärkeren Verdrängungswettbewerb entstehen, weil die Wachstumsprognosen in den Industrieländern nicht sehr hoch eingeschätzt werden. Gleichzeitig verlangen die Kunden immer kürzere Lieferzeiten und eine Individualisierung des Fahrzeugs in nie gekanntemAusmaû. Die Losgröûe 1 ist dann keine Wunschvorstellung mehr, sondern eine reale Forderung an die Fertigung, sagt BeG. Der Weg geht zu "built to order': Urn dem Kostendruck zu begegnen, sind neben dem stärkeren Einsatz der preiswerteren und flexibleren Zuliefern auch intelligentere Techniken erforderlich. Beispiele sind die zunehmende Substitution von Schwelûen durch Kleben, der verstärkte Einsatz von kleinen Hydraulikpressen und die Verwendungvon fahrerlosen Luftkissenfahrzeugen für den Transport etwa von Presswerkzeugen. Auch die Anzahl der Lackierschritte wird immerweiter abnehmen. Noch sind nicht alle Führungsetagen in der Automobilindustrie von diesen Umwälzungen überzeugt, doch die Weichenstellungen sollten schon jetzt in die richtige Richtung erfolgen.

Geben und nehmen

MTZ 3/2003

Während der deutsche Automobilmarkt 2002 urn 2,6 Prozent auf 3,255 Millionen Neuzulassungen zurückging, legten die Importeure von 32,3 auf knapp 34 Prozent zu. Dieses Niveau erwartet der Verband der Importeure von Kraftfahrzeugen (VDIK) ebenso für dieses ]ahr. "Auch 2003 werden sich die Kfz-Importeure erfolgreich dem Wettbewerb auf demhärtesten Markt Europas stellen", sagte VDI-Präsident Volker Lange. Dieses positive Ergebnis ist vor allem auf den Import von preiswerten Fahrzeugen mit Dieselmotoren zurückzuführen. Das erklärt auch einen Teil des Erfolgs von französischen Importen, deren Marktanteil von 10,7 auf 11,7 Prozent anstieg. Auch die ]apaner machten wieder Boden gut, indem sie ihre Diesellücke

9 Automobilindustrie

169

wenigstens zum Teil schlleûen konnten. Ihr Marktanteil stieg van 9,7 aufnunmehr 10,4 Prozent. Im Gegensatz dazu haben die deutschen Automobilproduzenten ihre Marktstellung aufbedeutenden Auslandsmärkten ausgebaut. Dazu zählen die westeuropäischen Märkte Groûbntannlen, Dänemark, Finnland, Schweden und Luxemburg. In Frankreieh, Italien und Spanien gingen die Verkaufszahlen allerdings zurück, Die Zulassungen insgesamt in West europa bezifferte der Verband der deutschen Automobilindustrie auf 14,4 Millionen. Das ist ein Rückgang gegenüber dem Vorjahr van drei Prozent.

QuovadisIAA?-Fachbesucherunerwünscht? Seit langem bietet die lAA in Frankfurt einen Überblick über die neuesten Automodelle und die aktuellen Entwicklungen der Automobil- und Zulieferindustrie. Bei sa manchemFachbesucher stellt sich jedoch neuerdings bei den Rundgängen eine gewisse Ernüchterung ein. Zunächst einmal muss er feststellen, dass einige, nicht unbedeutende Zulieferer, die noch in den vergangenen jahren feste Anlaufpunkte bei den Rundgängen waren, offenbar aus Kostengründen nicht mehr auf der lAA präsent sind. Daneben hat sich, insbesandere bei den Zulieferern, die bereits var zwei lahren erkennbare Tendenz verstärkt, neueste Entwicklungen und entsprechende Informationen lediglich ausgewählten Kunden zugänglich zu machen, die in Sonderräumen zu besichtigen sind. In besanders krasser Farm wird diese Tendenz am Stand eines groûen amerikanischen Zulieferers für Autoelektrik deutlich, bei dem durch am Eingangpostierte Hostessen nach Abfrage der Firmenzugehärigkeit und Vergleich mit einer langen "schwarzen Ltste" dem interessierten Fachmann ohne Umschweife der Zugang zum Stand verwehrt wird. Derartige Methoden sind bei den Ständen der AutomobilherstelIer, die ja vornehmlich urn die Gunst des Endkunden buhlen, undenkbar. Aber auch dort wird dem Fachbesucher, abgesehen van den neuesten Modellen, bei dem die Technik unter Blech und Designabdeckungen versteekt ist, immer weniger Informationen zugänglich gemacht. Eine van wenigen versähnlich stimmende Ausnahme ergibt sich dann doch am VW-Stand, bei dem ein junger Entwicklungsingenieur var dem Schnittmadel stehend, dem namenlosen Motorenfachmann aus der Zulieferindustrie mit Aus-

ATZ

1112001

170

9 Automobilindustrie

dauer und Begeisterung Auskunft über die technischen Merkmale des neuen llO-kW-Thrbodieselmotors erteilt. Wir haffen, dass wir wesentliche Lücken für Sie durch unsere Beiträge in der ATZ und der MTZ schlleûen können.

Pkw - Absatzprognose 2001

ATZ

212001

Das Pkw-Automobiljahr 2000 war aus der Sicht der Automobilindustrie in Deutschland unbefriedigend. Der Absatz ging van 3,8 Millionen auf 3,4 Millionen Fahrzeuge zurück, Das war ein Minus van elfProzent. Und was erwarten wir im neuen jahr? Fast 200 neue Modelle und Modellvarianten stehen in den Startlöchern. Eigentlich eine gute Voraussetzung für wieder steigenden Absatz. Getrübt wird die Erwartung jedoch durch neue kostentreibende Gesetze. Am 1. januar 2001 trat die dritte Stufe der sagenannten Ökasteuer in Kraft, die den Autafahrer mit weiteren sieben Pfennigen pro Liter Kraftstaffbelastet hat. Da sie jedach der Ökalagie nicht zugute kammt, liegt ein dreister Etikettenschwindel var. Weitere Belastungen sind: Die Kraftfahrzeugsteuer für Fahrzeuge, die nur ältere Kraftfahrzeugnarmen erfüllen, wird erhöht. Auûerdem müssen Euro-2Fahrzeuge verschärfte Bedingungen erfüllen. Auch Österreich ist nicht zimperlich. Die Gebühren für die Autamabilvignette haben sich fast verdappelt. Var diesem Hintergrund wird in diesemjahr nur ein bescheidenes Wachstum der Zulassungszahlen van 5 % erwartet. Ein vereintes Europa bei dieser Gesetzgebung ist da weit und breit nicht in Sicht.

Asienkrise

MTZ

3/1999

Im Zusammenhang mit der Asienkrise und var dem Hintergrund eines starken Yen hat sich der Fahrzeugabsatz der Japaner weiter abgeflacht. Zur Stabilität des Yen strebt Japan daher eine währungspalitische Kaaperatian mit Europa und den USA an. Der japanische Ministerpräsident Kelza Obuchi sprach sich für ein "stabiles und entwickeltes Währungssysteni' aus. Darüber hinaus

9 Automobilindustrie

171

wies er die These vom Ende des .aslatlschen Wirtschaftswunders" zurück. Die Japan Automobile Manufactures Association (Yama) macht sich über den Rückgangvor allem des Inlandabsatzes zunehmend Sorgen. Sie schlägt dahervor, dass die japanische Regierung, ähnlich wie Frankreich, Italien und Spanien, Maûnahmen beschlieEen möge, die den Neuwagenabsatz ankurbeln. Gedacht ist an den Wegfall der 5 %igen Kaufsteuer für Besitzer von über steben jahre alten Fahrzeugen beim Erwerb eines Neufahrzeuges. In Japan sind ca . 67 Mio. Fahrzeuge zugelassen, von denen ca . 26 Mio. älter als sieben jahre sind. Davon sollten fünf Mio. ersetzt werden und zwar die Hälfte durch Neuwagen. Die Yama schätzt, dass auf diese Weise in einem jahr ca. 400.000 zusätzliche Fahrzeuge abgesetzt werden können. Wie in Europa kommt auch in Japan der Automobilindustrie innerhalb der japanischen Wirtschaft eine Schlüsselstellung zu. 13 % der industriellen Produktion geht auf sie zurück, und jeder zehnte Arbeitsplatz wird von ihr gestellt. Eine Ankurbelung des Absatzes könnte daher eine spürbare und positive Auswirkung auf die japanische Wirtschaft haben. Unserer neuen Regierung sei geraten, ähnliche fantasievolle Beschlüsse zu bedenken, nachdem die Arbeitslosenzahlen wieder deutlich ansteigen.

VW-Gruppe auf der Überholspur Nach ersten, noch nicht amtlichen Berechnungen hat die VW"Gruppe bei der Produktion von Pkw mit ihren vier Marken VW; Audi, Seat und Skoda 1997 Toyota vom dritten Platz (hinter GM und Ford) verdrängt. Vor allemSeat und Skoda haben kräftighinzugewonnen. Daraus erwuchs eine Steigerung urn 7,1 % im Vergleich zu 1996 - bei insgesamt 4.032.440 Auslieferungen. Auch der Standort Deutschland konnte sich trotz aller Unkenrufe behaupten. Mit 4.339.590 gebauten Fahrzeugen stieg der Umsatz, verglichen mit dem Vorjahr, urn 2,4 %.Nur in der Weltproduktion fiel Deutschland von 11,2 auf 10,9 % leicht zurück. Blickt man aufEuropa, ist festzustellen, dass die führende Position imAutomobilbau einigerma:Ben gehalten werden konnte. Immer noch werden 34 % (1983: 36 %) aller Personenkraftwagen hier gebaut.

ATZ

5/1998

172

9 Automobilindustrie

Es darf jedoch nicht übersehen werden, dass die Schwellenländer amkräftigsten zugelegt haben. Die Volksrepublik China wies ZUID Beispiel ruit 412.905 produzierten Fahrzeugen eine Steigerungum 23,8 % aufund liegt jetzt aufRang 14, Beachtlich ist das ungebrochene Wachstum weltweit: Fast 40 Mio. Pkw bedeuten eine Zunahme urn 5,4 % im Vergleich zu 1996. Das ist ein neuer Rekord. Van 1983 bis 1997 - also in nur 14 Jahrenstieg die weltweite Produktion van jährlich fast 30 Mio. auf annähernd 40 Mio . Einheiten. Das ist eine Steigerung urn mehr als 30%,

Daraus leitet sich ab, dass die Ressourcenschonung einschlieûlich Kraftstoff und die Umweltaspekte einen immer dramatischeren Stellenwert erhalten.

Strukturwandel

ATZ

1111997

Die Konzentration und damit die Schlagkraft der Systemlieferanten setzt sich unvermindert fort. Neues Beispiel ist .Vlstoon Automotive Systems", Was Delphi für General Motors, ist Visteon für Ford: ein Zusammenschluss aller weltweit operierenden Komponentenwerke zu einer eigenverantwortlichen Unternehmenseinheit. Dadurch entsteht die nach Delphi zweitgröûte Zulieferfirma der Welt. Haben die einzelnen Komponentenwerke bisher nur 5 % des Weltumsatzes auûerhalb van Ford erzielt, sollen es in Zukunft 20 % werden. Zu diesem Zweck soll eine neue Vertriebsorganisation aufgebaut werden, und zwar in fünf Marketingregionen: Nordamerika, Südamerika, Europa, Grient/Afrika sowie Asien/ Pazifik/China. Dabei werden folgende Fachgebiete abgedeckt: Chassissysteme, Klimaanlagen, Elektroniksysteme, Auûen- und Innenausstattung, Glassysteme sowie Power Control Systems (einschlieûlich elektronischer Einspritzsysteme). Zurzeit hat diese Gruppe weltweit 78.000 Mitarbeiter und 74 Fabriken in 18 Ländern: USA, Kanada, Groûbrltannlen, Deutschland, Frankreich, Spanien, Portugal, Irland, Tschechien, Ungarn, Mexiko, Brasilien, Argentinien, Japan, Südkorea, Thailand, Indien und China. In Deutschland gehören beispielsweise folgende Komponentenwerke zu Visteon: Düren (Achsen und Getriebeteile), Wülfrat (Lenkungen, Achs- und GetriebeteUe) und Berlin (Kunststoffteile) sowie einige Bereiche des John-Andrews-Entwicklungszentrums in Köln-Merkenich.

9 Automobilindustrie

173

.Visteon" ist ein weiteres, bedeutendes Beispiel für die Bemühungen der Automobilindustrie, ihre Fertigungstiefe zu verringern und sich auf ihre Kernkompetenzen zu konzentrieren. Sie vergröEert närnlich umso mehr die Chancen leistungsfähiger Zulieferer als Systempartner. Der Entschluss von Ford, seine Komponentenwerke dem globalen Wettbewerb auszusetzen, darf daher positiv bewertet werden. Im Übrigen zeigt die Vorstellung der Mercedes-Benz Lenkungen GmbH auf der letzten lAA,dass auch in Deutschland Handlungsbedarfbesteht.

Wunderwerkstoff Keramik 1 Die Bedeutung der Keramik für die Anwendung auch in der Fahrzeugteehurk steigt ständig. Hohe Temperaturbeständigkeit und niedriges Gewicht smd die Vorteile dies es Werkstoffes. Nachteilig ist seine Temperaturschockempfindlichkeit. Neue Wege geht das Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart, um diese Nachteile zu ûberwinden. Darüber hinaus ist es gelungen, die Temperaturgrenze aufbis zu 1700 oe anzuheben und die Kriechbeständigkeit bis zu 1500 oe aufrecht zu erhalten.

Porsche Ceramic CompositeBrake (PCCB)

AlZ

6/1997

174

9 Automobilindustrie

Bei der Synthese der Grundmoleküle werden die chemisehen Elemente in atomaren Abrnessungen gemischt, aus denen die Werkstoffe aufgebaut werden. Zu den verwendeten Elementen zählen unter anderemSilicium, Stickstoff, KohlenstoffundBor. Die molekularen Bausteine lassen sich anschlieûend in Ketten polymerisieren und zu dreidimensionalen Netzwerken verknüpfen. In einem nachfolgenden Schritt werden diese Vorstufen durch thermische Behandlungunter Sauerstoffabschluss in Keramik überführt. Sinteradditive wie in der klassischen Pulvertechnologie sind nicht mehr erforderlich. Durch die molekulare Struktur der Ausgangsstoffe werden eine Vielzahl van unterschiedlichen, bisher nicht mäglichen 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 Pradukte 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?

Kundennähe

ATZ

211997

Unfreundliche Bedienung in Deutschland ist sprichwörtlich, schlechter Kundendienst häufig. Das trifft auch für Kfz-Werkstätten zu, wie ein Werkstättentest von "auto motor sport" erst jüngst wieder zutage förderte. Fast alle getesteten Automarken schnitten blamabel ab . Da ist es nicht tröstlich, dass auch ausländische Firmen dabei waren. Einer der Gründe für das schlechte Ergebnis ist sicher die zu grage Entfernung des Managements vomMarkt. Ein Manager der Automobilindustrie fährt ein firmeneigenes nagelneues Auto oft nur sechs Monate lang. Dieses Auto wird vom Fuhrpark gewartet. Er sieht daher nie eine Werkstatt von innen. Wie reparaturintensiv sein Auto ist, erfährt er daher nicht, auch nicht , wie gut oder schlecht die Qualität der Werkstatt ist . Da lässt ein Test der Aral AG aufhorchen, der Vorbild sein könnte. 250 Führungskräfte arbeiteten drei Tage lang an den Tankstellen mit. Das wichtigste Ergebnis war: gröûere Nähe zum Kunden und Erkennen der Schwachstellen im Kundendienst.

9 Automobilindustrie

17 5

Daher folgende Vorschläge: • Alle leitenden Angestellten der Autornobilindustrie an die Front. Es sollte ihnen ein Drei- Tage-Praktikurn verordnet werden. • Dienstwagen sollten länger als nur sechs Monate gefahren werden. • Nicht nur die Kornfortklasse, sondern auch die .Brot-undButter"-Autos gehören in den Fuhrpark für die leitenden AngesteIlten.

Gewinner und Verlierer 1995 Die Pkw-Weltproduktion war in den letzten steben jahren relativ konstant und betrug irn Mittel 35,8 Mio. Einheiten. 1995 waren es 36,5 Mio. Anders sieht ein Vergleich zwischen verschiedenen Marken und vor allern zwischen den verschiedenen produzierenden Ländern aus. Die stärksten Marken waren 1995 wieder GM (5,9 Mio), Ford (4,2 Mio), Toyota (3,4 Mio, ) und die Volkswagen-Gruppe (3,4Mo.). Nennenswerte Zugewinne konnten 1995 gegenüber 1994 nur die VW-Gruppe (+ 14,5 %)undNissan (+ 7,5 %) erzielen. Nach Regionen führt West europa mit 12,5 Mio. Einheiten (34,3 % derWeltproduktion) - Deutschland ist hieran mit 4,1 Mio. Einheiten (11,2 %) beteiligt - , gefolgt von Japan mit 7,7 Mio. Einheiten (21,2 %) und den USA mit 7,2 Mio. Einheiten (19,6 %), Allerdings verloren die USA von 1994 auf 1995 6,9 %,Japan verlor 2,2 %, während West europa 4,2 % hinzugewann. Ausgezeichnet hat sich die deutsche Produktion mit einernZuwachs urn 7,9 % entwickelt, vor allern, wenn man berücksichtigt, dass bereits von 1993 auf 1994 ein Zuwachs urn 8,0 % zu verzeichnen war. Den bernerkenswertesten Gewinn konnte Südkorea mit 15,4 % auf 2,0 Mio. Einheiten verbuchen. Damit liegt Südkorea in der Produktion gleichauf rnit Frankreich und Spanien und schon vor Kanada, Italien, Groûbntannien und Brasilien. Auch Spanien entwiekelt sich beachtlich. Nachdernes bereits 1991ltalien überholthatte, ist es jetzt mit 2,0 Mio. Einheiten nahe an Frankreich (2,1 Mio. Einheiten) gerückt. Auf niedrigern Niveau (190 bis 241 Tsd. Einheiten) hatten darüber hinaus die beachtlichsten Zuwächse die VR China (+ 26 %), Tschechien (+ 25,5 %), Indien (+ 22,9 %) und Südafrika (+ 20,8 %),

ATZ

9/1996

176

9 Automobilindustrie

Die gröûten Verlierer sind Mexiko (-16,6 % auf700 Tsd. Einheiten) undArgentinien (-31,5 %auf226 Tsd. Einheiten}, Die Produktionsschwankungen in den einzelnen Ländern lagen 1995 zwischen -26 und + 31 %. Fazit: Erfolgreiche Automobilhersteller produzieren international.

Hans list 100 Jahre alt

MTZ

4/1996

Am 30. April 1996 wird Professor Hans List 100 jahre alt. Er zählt zu den Pionieren des Motorenbaus des 20. Jahrhunderts. In einer groûbürgerlichen Familie in Graz aufgewachsen, zeigte sich schon früh sein technisches Talent. Daher lag es nahe, dass er ein Ingenieurstudium absolvierte. Zeit seines Lebens fühlte er sich Forschung und Lehre verbunden. Schon in frühen jahren prägte ihn seine Tätigkeit an der Tongji-Universität in China, wo er von 1926 bis 1932lehrte und forschte. Noch heute genieût er in China groûe Hochachtung und Verehrung. Nach China war er Professor an den Technischen Universitäten Graz und Dresden. ImAltervon 52 jahren begann ereine neue Karriere als Unternehmer und gründete die Anstalt für Verbrennungsmotoren Prof. Hans List (AVL). Die Arbeitsgebiete umfassten imLaufe der jahre die Bereiche Motorenforschung und -Entwicklung, Mess- und Prüfstandstechnik und Medizintechnik. Diese Expansion wurde bereits maûgeblich von seinem Sohn, Professor Helmut List, getragen, der seit 1979 die AVLmit heute mehr als 1000 Mitarbeitern in Graz und 800 in zahlreichen Niederlassungen in aller Welt leitet. Heute ist die AVL das gröûte Unternehmen dieser Art und zählt alle namhaften Motorenhersteller der Welt zu seinen Kunden. Hans List machte sich auch als Autorund Herausgeber einer stattlichen Anzahl von wissenschaftlichen Büchern und Veröffentlichungen einen Namen. Unzählige Würdigungen und Ehrungen wurden ihmzu teil. Sein Interesse am Verbrennungsmotor ist ungebrochen. Seine augenblickliche Leidenschaft gilt der Entwicklung eines Dreizylinder-Zweitakt-Dieselmotors für das sogenannte Drei-LiterAuto, auf den die Fachwelt gespannt ist. Dieser Motor wird von seinen Mitarbeitern ehrfurchtsvoll als "List-Diesel" bezeichnet.

9 Automobilindust rie

Halls List. otner der Dteselpioniere

177

10

Politik

17 9

Politik Keinen ruhigen Schlaf Immer wieder wird die Verlagerung von mehr Gütern von der Straûe auf die Schiene gefordert. Gründe dafür sind nicht nur die überlasteten Verkehrswege, sondern auch der unerträgliche, ja krankmachende Geräuschpegel, verursacht durch das System Pahrzeng/Straûe. Grundsätzlich sind diese Forderungen berechtigt. Es wird jedoch häufig übersehen, dass wir in Deutschland ein zum Teil völlig überaltertes Schienennetz und vor allem bei Güterzügen überaltertes Rollmaterial haben, weshalb dadurch nur eine Verlagerung des Lärms erreicht würde. Die Techniken für Lärmminderungsmaûnahmen sind seit langem vorhanden. So gibt es zum Beispiel in den Niederlanden Hunderte Kilometer entdröhnter Gleise, und in vielen Bereichen der Schweiz ist das rollende Material weitgehend lärmsaniert. Ein Mittel zur Lärmsanierung ist der Umstieg von Grauguss- auf Kunststoffbremsk1ötze (K-Sohlen). Sie glätten die Radlaufflächen, was zusammen mit regelmäûigem Gleisschliff bis zu 10 dB (A) Lärmminderung ergibt. Bei Personenzügen in der Schweiz ist der Umstieg auf die leisen "Sohlen" bereits erfolgt, während sich die Umrüstung bei Güterzügen hinzieht. Und diese sind zum Teil über 50jahre alt. Weitere Maûnahmen zur Lärmreduzierung sind lärmärmere Räder, Radschallabsorber, radial einstellende Achsen und Geräuschmaûnahmen an Lokomotivantrieben. Damit können die Belastungen an Hotspots urn 15 dB(A) gesenkt werden. Hauptknackpunkt sind die Kosten. Geräuschsanierte Schienenstränge kosten zum Beispiel das Dreifache. Daher hatte unser Verkehrsminister - wie hief er noch? - im Gegensatz zu anderen Ländern versäumt, akustische Spezifikationen zu erlassen, nicht einmal für neue Gleiskonstruktionen und neues rollendes Material. Ich wünsche ihmkeinen ruhigen Schlaf.

MTZ

1212009

180

10

Politik

NeueWeltordnung

ATZ

1112005

Supermächte kommen und gehen.Wie war das zumBeispiel noch ruit dem alten Ägypten, ruit Athen und Rom, dem Riesenreich der Majas? Momentan vergeht kaum ein Tag, an dem die Medien nicht auf den unaufhaltsamen Aufstieg Chinas und Indiens ZUID Teil neidvoll weil angstvoll aufmerksammachen. Noch für viele ]ahrzehnte misehen auch die Länder ruit, die am Öl- und Erdgashahn sitzen. In den USA rächt sich der ungebremste Energieverbrauch. Im Land der u nb egrenzt en Energieverschwendung wird nach den Wirbelstürmen .Katrlna" und .Rlta" das Energiesparen entdeckt. Noch sind die Ansätze bescheiden, nein grotesk, wenn wahr ist, was die .Heilbronner Stimme" berichtete: Danach wiIl das WeLSe Haus ruit gutem Beispiel vorangehen. Bush habe alle Mitarbeiter angewiesen, unter anderem die Arbeitsräume weniger zu kühlen , alle unnötigen Reisen abzusagen und nach Arbeitsende Computer, Drucker und Faxgeräte abzuschalten. Bleibt zu hoffen, dass die flächendeckenden und nachhaltigen Maûnahmen bald wirken. Zurückzu den Ölförderländern. In einer kanadischen Zeitunglas ich vor kurzem u nt er der überschrift .jcouo Weltordnung - Kanadas Trümpfe'; dass man Kanada in die globale Strategie mit einbeziehen muss. Es zeichnen sich tatsäch1ich Entwicklungen ab, die Kanada innerhalb der nächsten zehn jahre zum gröûten Ölexporteur der Welt machen werden. Schon heute fördern die Kanadier täglich eine Million Fass Öl aus Albertas Teersänden, und 2015 sollen es täglich fünfMillionen sein. Und die Vorkommen sind mit zirka 500 Milliarden Fass schier unerschöpflich. Erste Auswirkungen auf die Finanzmärkte sind bereits zu beobachten. Der kanadische Dollar hat sich vom US-Dollar abgekoppelt und entwiekelt sich deutlich stärker.

10 Politik

181

Feinstaub und Karnevalsscherze Feinstaub istin aller Munde und in allenNasen. Dahatder Gesetz.geb er wahrlich eine trickreiche Situation geschaffen. Fahrzeuge, die nach den EU-Rich tlinien für den StraJlenverkehr zugelassen sind, verstauben angeblich die lnnenstädte - und zwar mehr, als eine EU-Richtlinie erlaubt Lassen Sie uns versuchen, ein wenig Licht in den Staub zu bringen. Beginnen wir mit den Fakten. Woher kommt der Staub in den Städten? Zunächstgib t es den natürlichen Staub. Je trockener und je windiger die Atmosphäre ist und je erosiver die Böden sind, umso mehr Staub liegt in der Luft Die Folgen sind, dass Hamburg gegenüber Mailan d oder Rom bevorzugt ist Die anthropogenen Faktoren sind vor allem Industrie, Kraftwerke, Hausbrand und Kraftfahreevse. Alle Pkw zusammen sind laut ADAC mit zirka 20 % beteiligt. lm Einzelnen entsteht beim Pkw der Feinst aub im Wesentlichen durch Bremsund Kupplungsabrieb, Reifenund Fahrbahnverschleill, Partike l aus Katalysatoren in Form von Edelmetallen und Mattenfase rn, Rullpartikel vor allem von Dieselfahrzeugen und durch aufgewirbelten Staub. NachAngaben des VDA sind die Diesel-Pkw mit 3 % und die Lkw mit4 % betroffen. Daraus folgt, dass bei einer Nachrüstung beispielsweise der Hälfte aller Dieselfahrzeuge der Feinstaub lediglich um etwa 2 % verringert würde - bei Umrüstkosten von zirka 7 00 Euro pro Pkw und 6000 Euro fÜrBusse und Lkw. Das ist ein kaum zu finanzierendes Vorhaben, da es etwa 25 MilliLujtgiite-Messstatkm

ATZ

5/2005

182

10

Politik

arden Euro kosten würde. Nichts gegen Partikelfilter, var allem auch bei Neufahrzeugen, aber die Wirkung ist, wie gezeigt, sehr bescheiden und löst nicht das Problem.Wo bleiben daher weitere dringend notwendige und bedeutende Maûnahmen wie ZUID Beispiel Filter für Industrieschornsteine und Ölheizungen und eine grage Zahl weiterer Maûnahmen, urn das Feinstaubproblem in den Grcûstädten wirklich in den Griff zu bekommen? Da bleibt nur noch der Karnevalsscherz des Landes NordrheinWestfalen zu bewundern, das in einigen Städten keine Feinstaubprobleme kennt: Hierwurden van der Landesregierung alte Messstatianen in Industrienähe, jedoch abseits des Straûenverkehrs, erlaubt und daher benutzt.

Morgen istWahltag

ATZ

3/1994

Seit Anfang 1994 ist das Besteuerungssystem der Bundesregierung für Kraftstoffe und Kraftfahrzeuge noch ungerechter geworden. Statt einer fahrstreckenbezogenen Steuer, die ZUID Maûhalten beim Tanken führen würde, wurde die Fahrzeugsteuer beim Pkw-Dieselmotor drastisch angehoben. Das führt zu dem grotesken Ergebnis, dass der var allem in Bezug auf den Verbrauch und die CO2-Emission umweltverträglichere Pkw mit Dieselmotor nicht nur nicht gefördert, sondern bestraft wird, denn er rechnet sich nur für Vielfahrer. Das Prinzip des Kraftstoffsparens und der Entlastung des so schwer überlasteten Straûennetzes wird sträf1ich auf den Kopf gestellt. ZUID Nutzen des Staatssäckels wird so ZUID Vielfahren statt ZUID Sparen provoziert. Das ist Doppelmoral imklassischen Sinne. Die Rechtfertigungsversuche einiger Ministerien sind durchsichtig und unwahr. Da lässt z. B. das Bundesfinanzministerium verlauten, das Mengenverhältnis zwischen Otto- und Dieselkraftstoffen müsse berücksichtigt werden, eine Behauptung, die von der Mineralälindustrie zurückgewiesen wird. Da ist es sehr zu begrüûen. dass verschiedene Pkw-Hersteller eine Dieselinitiative gestartet haben und den Preis für Fahrzeuge mit Dieselmotoren urn 1000 DM und mehr reduziert haben. Doch die Tollheiten der Regierungwerden dadurch nicht wettgemacht.

10

Politik

18 3

Messlatte ll3-Mix Der Kraftstaffverbrauch van Persanenkraftwagen wird in Ermangelung besserer Werte irngenarrnten 1/3-Mix angegeben. Wie verhalten sich dazu die Fahrverbräuche? Da sie in der Regel nicht bekannt sind, hilft ein Bliek auf den Verbrauch van Testfahrzeugen in Fachzeitschriften weiter. Irn Diagramm wurden als Funktian van 75 Tester-Verbräuchen der 1/3-Mix aufgetragen. Man erkennt, dass die Tester-Verbräuche irnMittel etwa 20 % über dern 1/3-Mix liegen - siehe die 20 %-Linie. Dabei ist es unerheblich, ob es sich urn ein leichtes ader ein schweres Autornobil, ein Fahrzeug mit Diesel- ader üttarnatar, Handschalt- ader Autamatikgetriebe handelt. Es ist auch gleieh, ob ein Fahrzeug viel ader weniger verbraucht. Tester fahren in der Regel zwar .schärfer", was den Verbrauch erhöht. Umgekehrt fährt der normale Fahrer wesentlich häufiger irn Stadtverkehr, was ausgleichend wirkt. Merke: Der Kraftstoffverbrauch liegt in der Praxis etwa 20 % über dem l/3-.Mix. Sa gesehen ist ein ,,5-Liter-Auta" in Wahrheit ein ,,6-Liter-Auta" und das viel diskutierte ,,3-Liter-Auta" ein ,,3,6-Liter-Auta': '5

E o o

r-- - Abw~Îchulngvbm 1/3 MÎ~

+10%

~

,

.:5

+20 %

,/ 0

\ 1% s-: ->

10

.> !ft' V

,

-5, ~

~,

••

:>

y

;3'j

~

~

l.-;

lP'

~

~~

f/ fi

o Y o

'5 TesterVerbrauch -f/too km

Messlatte 1/3 Mix

ATZ

111994

184

10

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?

186

'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

187

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

188

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

189

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

..

190

'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

191

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

192

'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

193

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

194

'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

195

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

112002

196

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

11 Auf de n Punkt geb racht

197

Veranstaltungen Seminare und v cru nstaltungcn in unscrcm Faeh gcbtc t Fahrzcugund Aggrega tee ntwtc klung hab en etne lange Tradit ion. Diese Kulhu tst im deutsr-hsprachig en RaIJmbesenders allsgf'luägt. F.rgänzl durr-h dle t echntsch-wissenschaûlu-h eu Ze ttschrlft en ATZ und :\H Z verm ltteln ste etnen fas t lüc kenlosen Einh liek in den Sta nd deswissens und zeigen auf in welche Ittchru ng dte Reise geht. Urn dm Inform auonsfluss noch weiter ZlI vcrbessom. biete n wir Ibncn seit Feb ruu r 200 1 ein weitcros. crst m als cnghsch sp rachigcs Produkt mil dom Nam en .Auto'Icchn ology" an. Es crschcint alle zwei Monale un d ka nn kostenlos untcr www.Anto-Icchnology.com hestellt werde n. Znr iir k ZIJ den Seminaren un d Tcgungen. lhre Anzah! hat sh-h nac h dem Zwelten Wf'ltkrif'g kon tlnulerllr-h gf'stf'igf'rt. u nd w ëre he ute kaum noch ûbr-rsoh au ba r,gä he f'Snic ht die Veranstaltungskalender in ATZ und :\1TZ. wennm an sich die Mûh e m acht, in den

AlZ

4/2001

•

1

' - 'N EZUEl " HI DEA ' " "

nell -Erdölreservell tmtahr 2006

198

'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

" Auf den Punkt gebracht

199

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

200

'n Auf den Punkt gebracht

• "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.

11 Auf den Punkt gebrac ht

201

Seclal Bearoble

Equitable

Environment

Economie

Sdmne o[internaion ofthe fit me pillars o[suslalmlbIc, devldopeJfl l
Nur [ene der 17 iihr i g g~h li ~h ~ n ~ n groR~n Automobilproduzen t en IV t'rUl'n zu den lVenige n Oh erle he nJt'n zà hlcn, Ji e uit 'st, Heransfordc rung frûhzcitig a n nc h mc n. Berner kenswert Es giht. berelts ein r- Sr-hwctzn r lnvostmentgrup pe (SI' R), Ji l' in Susta in ah ility. l'i on iefl· IInJ - Lnader im't'sli e rt und

erfolgrelrh vermarktet:

Ein Jahrhundert ist nicht genug! Mtt der Zeitsehr ift. . Der Motor wagen" h at alle s bego nn en . Seit 1R9R h ('g ldlt 'l J iest· Zeitschrin. J i(' h('u li ge ATZ, p uh lizisli st"h die En twickl ung Jes Kraftfah rzc ugs. Mit dicscr j ubilà ums-Edi uon

anläss hch des hundertjähngen Erscheinens wollen wir die nellen He rausforde runge n für d ie Teehu ik vor dern I1int.ergrund der Auto m obëgeschtehte für Sie Ieb endtg we rde n lassen . Dazu finde n Sie in diesar Son de rpubllkatio n a us der Feder vere ntwortu eher Pers önüchkenen der Automobil- und Zu1ieferin Juslri e Darsteltungon, d il' den Fortschr itt f ür das :\IohiHtäts bcdürfnts dor Me nsl'h t'n a u fze ilo(e n, J ('r ers! d u n-h vielsl' iligt · In W'n ie llrll'i sIIJll-

gen entstanden tst . An zwei Beisp iele n wird wei terhin slchtbar, wie Fach ho chschulen u n d Unt verstrëten di e voraussetzungeu

ATZ 100 Jahre

202

'n Auf den Punkt gebracht

dafür schaffen. In den Gruûworten kommt ZUID Ausdruck, dass auch die Vermittlung van technisch-wissenschaftlichen Inhalten im Rahmen einer Zeitschrift ein Beitrag zur Weiterentwicklung eines Fachgebiets sein kann . Der Vergleich mit alten Archivexemplaren zeigt deutlich: Die ATZ ist im hundertsten jahr ihres Erscheinens ihrem Anspruch treu geblieben, die wichtigen Forschungs- und Entwicklungsergebnisse des Kraftfahrwesens ansprechend zu dokumentieren. Der Erfahrungsaustausch der einzelnen Disziplinen des Automobilbaus flndet in ihr ihren adäquaten Niederschlag. Die Tatsache, dass die ATZ in fast allen Industrienattonen verbreitet und für viele Ingenieure das kompetente und zuverlässige Fachmedium ist, sehen daher Herausgeber und Redaktion auch zukünftig als ihre verpflichtende Aufgabe bei der Vermittlung von Wissen. Die Fortentwicklung des automo bil en Verkehrs im Sinne von öffentlicher und individueller Mobilität sowie des Gütertransports, bei gröûtmögltcher Umweltverträglichkeit, ist für uns alle eine unabdingbare Herausforderung, vor der wir heute stehen. Last but not least: An dieser Stelle möchten wir unserer Leserschaft und allen Autoren für ihr langjähriges Vertrauen danken!

Stragenbenutzung zu billig?

ATZ

211998

Der Streit urn gerechte Straûenbenutzungsgebühren ist lang und unsachlich. Je nachdem, auf welcher Seite die Streithälse stehen, werden zum Beispiel die steuerlichen Belastungen des Kraftstoffs gerade noch tolerant oder aber als vielzu niedrig bezeichnet. Forderungen nach einem Kraftstoffpreis von 4 bis 5 DM werden etwa von den Grünen seit vielen jahren erhoben. Glaubhafte Zahlen zu diesem Thema liegen nicht vor. Da soll die Studie "Der volkswirtschaftliche Nutzen des Strafsenverkehrs'; die vom VDA in Auftrag gegeben wurde, Licht ins Dunkel bringen. Sie hat den Vorteil gegenüber bisherigen Untersuchungen, die nur die Sünden des motorisierten Verkehrs in Bezug auf die Kosten auflisteten, dass sie sachlich zu Werke geht. Sie stützt sich nicht auf theoretische Betrachtungen, sondern basiert auf Erfahrungsmaterial und vorhandenen Zahlen. Sie stellt vor allemdie Kosten demNutzen gegenüber, umzu gesamtwirtschaftlichen Ergebnissen zu kommen.

" Auf den Punkt gebracht

203

Es wird zum ersten Mal eine wirtschaftswissenschaftliche Quantifizierung des volkswirtschaftlichen Nutzens des Straûenverkehrs erarbeitet. Dabei wird erkennbar, dass der Verkehr gesamtwirtschaftlichen Nutzen schafft, indem er eine arbeitsteilige Wirtschaft erst ermöglicht. Dadurch wird die Produktivität der Unternehmen gesteigert, was zu mehr Wohlstand, Einkommen und Beschäftigung führt . Die vorliegende Studie belegt die Existenz des Nutzens des Verkehrssystems und gibt erste Ansätze zu einer Quantifizierung des Kosten-Nutzen-Verhä1tnisses. Das ist ein wichtiger Beitrag für verkehrspolitische Diskussionen, in denen bisher die Vorteile des Verkehrs für Wirtschaft und Gesellschaft meist zu kurz kamen.

Kontinuität in der Innovation In der Automobil-und Zulieferindustrie war in den letztenJahren ein umfassender Strukturwandel zu beobachten. Ein ähnlicher Prozess fand in der Verlagsbranche statt. Auch hier wurden Konzentration auf das Kerngeschäft einerseits, strategische Unternehmensübernahmen andererseits umgesetzt. Sa hat der Verlag Vieweg am 1. Juli 1995 die ATZ vam Franckh-Kosmos Verlag übernommen. Franckh-Kosmos will sich zukünftig verstärkt auf sein Buchprogramm konzentrieren. Vieweg, bereits 1786 gegründet, gehört zu den ä1testen Verlagen im deutschsprachigen Raum und ist auf technische und naturwissenschaftliche Literatur spezialisiert. Verlagssitz ist Wiesbaden. Was bedeutet das für Sie als Leser der ATZ? Der Verlag Vieweg und die Redaktion sind sich darüber einig, dass die technischwissenschaftliche Ausrichtung der ATZbeibehalten werden muss. Der Wille zur Kontinuität dokumentiert sich auch darin, dass die Aufgaben der Redaktion und des Herausgebers weiterhin van denselben Personen wahrgenommen werden. Vieweg bietet der ATZ neben dem wissenschaftlich geprägten Buchprogramm, das unter anderem die namhafte Reihe .Portschritte der Fahrzeugtechnik" und die Lehrwerke .Staudt: Kfz-'Iechntk" sowie .Roloff/Matek: Maschlnenelernente" umfasst, ein gutes Umfeld. Deshalb dürfen Sie zukünftig mit erheblichen Synergien rechnen. Kontinuität hat die ATZ nie als Erstarren in alten Formen verstanden. Kontinuität bedeutet für uns auch Kontinuität in der Innova-

ATZ

9/1995

204

'n Auf den Punkt gebracht

tion und der publizistischen Förderung fortschrittlicher Entwicklungen der Kraftfahrzeugtechnik Die vorliegende Ausgabe der ATZ ist mit vielen Beiträgen der bevorstehenden IAAin Frankfurt amMain und der K'95 in Düsseldorf gewidmet. Wenn das Automobil "echt gut" sein 8011, wie es das IAA-Motto verhelût, dann spielen die aktuellen Entwicklungsfortschritte dabei eine zentrale Rolle.

Irrwege- Umwege Irrwege und Umwege sind uns allen nicht fremd. Sie sind ein Teil des menschlichen Lebens. AuchMotorenentwickler sind nicht frei davon. Markante Beispiele für Irrwege und Umwege sind: Kunststoffmotor, wärmedichter Motor, Keramikmotor, luftgekühlter Pkw-Motor; Zweitaktmotor aller Bauart und Wankelmotor (der Autor dieses Editorials war einst Leiter des "Weltwankelzentrums" bei NSU/Audi). Auch Kammer-Dieselmotoren gehören zu diesen Beispielen. Der UIIIVoleg auf dem Weg zum Dieselmotor mit direkt er Einspritzung war jedoch aus technischen Gründen erforderlich. Beispielsweise waren zunächst die notwendigen hohen Einspritzdrücke nicht darstellbar. Daher musste lange auf das Kraftstoff-Verbrauchspotenzial von zirka 20 % verzichtet werden. So weit, so gut. Weniger verständlich ist, dass es so lange dauert , bis sich dieser Motor auf breiter Front durchsetzt. Auch noch fünf jahre nach Erscheinen des ersten abgasentgifteten Pkw-Dieselmotors mit direkt er Einspritzung sind immer noch ZweifIer vorhanden: zu laut, NO x nicht beherrschbar, Drehmoment und Leistung zu niedrig und zu hohe Kosten sind oft gehörte Argumente, obwohl sie sich längst als falsch erwiesen haben. Häufig sollen sie nur die eigene Fehleinschätzung ummänteln. Eine Trendwende wird das neue jahr bringen, in dem gleich mehrere Unternehmen neue Motoren mit direkt er Einspritzung auf den Markt bringen Common Rail System werden. Prognosen besagen, dass bis

MTZ

211995

11 Auf den Punkt gebracht

205

zurn jnhr :1000 die Häl ûc aller Dtcsclm otorcn mil Dtrckt cm sprüzun g a usgerûs tet se in werd en. Es macht wentg Sinn, a ufda s Common -Ra fl-Systa m (Ho chdru c k- Sreir:h er- F:i nspri tz.~ ystem) ZlI wa rteil , an do m mut lerwetlc alk a rbetren. He rt' its m it etnor modoruon verte üer Eins pritzpum pe lsl eine groBe Strecke des Wegt's durch -

ent. Irrc n tst menschlich - abcr bittc nicht zu h èuftg.

Bionik Sett es Men schen gibt, lernt er ve n d er Na tur. Ha us-, Wege- und Brûr-kanbnn, Vor rat.~w i r tsc h a ft . ls olle rtec hntken , ja s oga r ÜberIdwll sst rate giell und IIllz.ähligC' we ttere HC' is pi C'!e ma r-hen d as dcutll ch. Darûbe r hinuus ha l er Systeme en twtckelt. die es so in der Na tur nich t gfbr. ucr ühmtcstcs Beispie l hicrfûr tst d ie Er find ung des Kades. Schhcûlfc h gelang es ihm durch im mer be ssores Durch d ringen der Natur wtsse nseh afle n, Her r übe r unseren Plane te n ZlI werden m it den hekarmten negerfven Fo tgen fûr unsere Urnwelt und dami t auch fû r lI 11S selbst. Dahcr ist Jtückbcsinnun g d ringend gebet e n.Hierbel kann uns d ie Itionik: he lfen - e ln Kunstwort nus Bio lo gie und Tech mk. Ce metnt tst. in der Nat ur systema ttsch c Allrt'gll ngPIl für d ip t.ösung techruschcr Problc mc ZIJ suchcn und ZIJ finden. De be t stcht rm Vo rde rgru nd , da ss die Lösung eïnes techntsch en Problems d ur eh d ie Natn r fest immer besse r Isr. wi ll metnen: wtrtscha ffhr-her; e fftzten Die }\'uW r a ls I'orbi ld

KlI odln Ifll1j1111/l (le s llm m:nlS

All

9/1994

206

'n Auf den Punkt gebracht

ter, leichter, umweltschanender, energiesparender, geräuschärmer und sa weiter. Unendliche Evalutiansprozesse fiihrten in der Natur zu sa perfekten Lösu ngen, dass es uns in vielen Fällen bis heute nicht gelungen ist, vergleichbares hervarzubringen. Sa ist etwa der Strömungswiderstand einiger schnellschwimmender Haie durch längsgerichtete Rillenstrukturen, die Miniwirbel erzeugen, 10 % niedriger als bei den - wie wir meinen - ausgefeilten Produkten Flugzeug ader Autamabil mit extrem glatten Oberflächen. Auch der Luftwiderstand einer Adlerschwinge mit gefächerten Einzelfedern am Schwingende ist niedriger als bei einer technischen Tragfläche heutiger Farm. Und wer weif nicht, dass ein Schilfrahr vergleichbaren mechanischen Konstruktionen haushach überlegen ist. Schlieûlich ist die Nase eines Hundes gegenüber Chemasensaren WOOrnal empfindlicher. Diese Beispiele könnten beliebig fartgesetzt werden. Da ist es erfreulich, dass sich auch in Deutschland die ersten Universitäten mit der Bionik beschäftigen. Machen wir diese Disziplin stark - zu unserem Nutzen.

Bildquellenverzeichnis

207

Bildquellenverzeichnis

Seite QueUe

3 4 6 10

12

17

19

20

25

26 27 29

31

32

33

Wikipedia, 25,07,2009 Wikipedia, 25,07,2009 Automobil Industrie Braess/Seiffert (Hrsg.), Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5, Auflage, S, 679, Nr, 8,5-13 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.), Lexikon Motorentechnik, 2, Auflage, S, 239, F2 und F3 Braess/Seiffert (Hrsg.), Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5, Auflage, S, 162, Nr, 5,1-11 Braess/Seiffert, Handbuch, Kraftfahrzeugtechnik, 5, Auflage, S, 653, Nr, 8,2-6 Braess/Seiffert (Hrsg.), Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5, Auflage, S, 770, Nr, 9,2-35 Braess/Seiffert (Hrsg.), Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5, Auflage.S. 678, Nr, 8,5-11 ATZ 9/2007 ATZ 2008 Braess/Seiffert (Hrsg.), Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5, Auflage, S, 755, Nr, 9,2-17 Braess/Seiffert, Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5, Auflage, S, 360, Nr, 6,1-9 Braess/Seiffert (Hrsg.), Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5, Auflage, S, 47, Nr, 3,2-2 Braess/Seiffert (Hrsg.), Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5, Auflage, S, 744, Nr, 9,2-7

o. = oben, u. = unten

Seite Ouelle

36

39 43 44 45

47

48

49

52 53

55

57

58

59

Braess/Seiffert (Hrsg ), Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5, Auflage, S, 362, Nr, 6,1-12 Wikipedia Conunons, 21.09,2009 Wikipedia Conunons, 22,09,2009 MTZ3/2007 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg ), Lexikon Motorentechnik, 2, Auflage, S, 667, M 200 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg ), Lexikon Motorentechnik, 2, Auflage, S, 1003, V 146 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg ), Lexikon Motorentechnik, 2. Auflage, S, 475, K 356 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg ), Lexikon Motorentechnik, 2, Auflage, S, 161, E 87 MTZ 1/2008 van Basshuysen (Hrsg. ), Ottomotor mit Direkteinspritzung, 2. Auflage, S, 319, Nr, 11.49 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg ), Lexikon Motorentechnik, 2, Auflage, 156, E 78 van Basshuysen (Hrsg.), Ottomotor mit Direkteinspritzung, 2. Auflage, S. 206, Nr,8,1 van Basshuysen (Hrsg. ), Ottomotor mit Direkteinspritzung, 2. Auflage, S. 245, Nr,9,37 ATZ6/2008

208

BiIdque Ilenverzeichnis

Seite Ouelle

61

Seite Ouelle

van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.),

Handbuch Verbrennungsmotor,

Handbuch Verbrennungsmotor,

62 64

5. Auflage, S. 67 MTZ 1/2008 van Basshuysen (Hrsg.) , Ottomotor mit Direkteinspritzung, 2. Auflage, S. 206,

85

Handbuch Verbrennungsmotor,

87

69

70

van Basshuysen (Hrsg.), Ottomotor mit Direkteinspritzung, 2. Auflage, S. 66,

88

Nr. 3.37

89

van Basshuysen (Hrsg. ), Ottomotor mit Direkteinspritzung, 2. Auflage, S. 64,

71

5. Auflage, S. 563. Nr. 12-11 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.),

73

2. Auflage, S. 998. V 136 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.) ,

74

2. Auflage, S. 956. V 49 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.),

90

920. 92u. 94

77 79 80

5. Auflage, S. 846 MTZ 5/2008 MTZ 1/2006 van Basshuysen (Hrsg.) ,

5. Auflage, S. 419 95

97

Nr. 6.17 MTZ 12/2006 MTZ3/2006 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.),

van Basshuysen (Hrsg.), Ottomotor mit Direktein-

sprftzung, 2. Auflage, S. 427. Nr. 14.49 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.), Handbuch Verbrennungsmotor,

5. Auflage, S. 344 98

van Basshuysen (Hrsg .), Ottomotor mit Direktein-

99

sprttzung, 2. Auflage, S. 164. Nr. 6.2 van Basshuysen (Hrsg.),

100

sprttzung, 2. Auflage, S. 170. Nr. 6.7 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.),

Ottomotor mit Direkteinspritzung, 2. Auflage, S. 185,

81 82 84

5. Auflage, S. 574 MTZ3/2009 MTZ3/2003 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.), Handbuch Verbrennungsmotor,

2. Auflage, S. 219. E 170 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.) , Handbuch Verbrennungsmotor,

5. Auflage, S. 574 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.), Handbuch Verbrennungsmotor,

Lexikon Motorentechnik,

76

5. Auflage, S. 152 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.), Handbuch Verbrennungsmotor,

Lexikon Motorenlexikon,

Lexikon Motorentechnik,

5. Auflage, S. 355 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.), Handbuch Verbrennungsmotor,

Nr. 3.36 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.), Handbuch Verbrennungsmotor

5. Auflage. S. 585 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.), Handbuch Verbrennungsmotor,

Nr. 8.1 65

5. Auflage, S. 584 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.),

Ottomotor mit Direktein-

Handbuch Verbrennungsmotor,

5. Auflage, S. 481

Bildquellenverzeich nis

Seite QueUe

Seite Ouelle

101

150 152

102 104 105 106 107

van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.), Handbuch Verbrennungsmotor, 5. Auflage, S. 507 ATZ online. 11.02.2009

ÖVK ÖVK

ATZ 6/2001 Braess/Seiffert (Hrsg.), Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5. Auflage, S. 527. Nr. 7.3-7 110 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg.), Handbuch Verbrennungsmotor, 5. Auflage, S. 1113 111 MTZ2005 112 van Basshuysen 113 ATZ 12/2005 Evonik Industries 116 Automobil Industrie 10/2008 118 119 Automobil Industrie 10/2008 121 Automobil Industrie 10/2008 van Basshuysen 125 127 ATZ 5/2007 129 MTZ 1/2007 Wal1entowitz/Freialdenhoven/ 135 Olschewski, Strategien in der Automobilindustrie, S. 162, Nr. 9-15. S.161. Nr. 9-14 139 Wal1entowitz/Freialdenhoven/ Olschewski, Strategien in der Automobilindustrie, S. 163, Nr. 9-18 Wal1entowitz/Freialdenhoven/ 140 Olschewski, Strategien in der Automobilindustrie, S. 164, Nr. 9-19 van Basshuysen 146 VDI-Nachrichten.08.05.2009 147 148 o. wfkipedta, 22.10.2009 148u. DEWI

209

Wikipedia.20.01.2010 Wal1entowitz/Freialdenhoven/ Olschewski, Strategien in der Automobilindustrie, S. 165, Nr. 9-20 155 o. MTZ2007 155 u . Wal1entowitz/Freialdenhoven/ Olschewski, Strategien in der Automobilindustrie, S. 160, Nr. 9-13 Texas Instrurnents online, 158 07.12.2009 Statistisches Bundesamt 159 165 ATZ2004 Shell Pkw-Szenarien bis 2030 167 173 Braess/Seiffert (Hrsg ), Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5. Auflage, S. 755. Nr. 9.2-17 177 Professor Hans List 181 Wikipedia.20.01.2010 183 ATZ 1/94 187 Wikipedia.07.12.2009 Wikipedia.07.12.2009 188 189 Wikipedia.08.1O.2009 191 Wikipedia.08.1O.2009 220 van Basshuysen (Hrsg.), Ottomotor mit Direkteinspritzung, 2. Auflage, S. 55, Nr. 3.28 197 www.20min.ch. 30.09.2009 201 wikipedta, 20.05.2009 204 van Basshuysen/Schäfer (Hrsg ), Handbuch Verbrennungsmotor, 5. Auflage, S. 585 205 Braess/Seiffert (Hrsg ), Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 5. Auflage, S. 745. Nr. 9.2-8. S. 746. Nr. 9.2-10