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- Der Verbrennungsmotor wird für die nächsten 15 bis 20 Jahre weiterhin eine dominante Rolle im Powertrain Mix spielen:
Insbesondere der Ottomotor bietet noch hohes Einsparpotenzial
- Continental unterstützt mit seinen Plattformlösungen alle denkbaren OEM-Strategien für "Clean Power" Antriebsstränge
- Elektrifizierung muss wirtschaftlich sein: Vielfältige Formen der Hybridisierung erschließen Potentiale zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und des Kundennutzens
Wie kann man saubere individuelle Mobilität zu marktfähigen Preisen ermöglichen? Mit welchen technischen Maßnahmen am Motor und im Antriebsstrang können die kommenden Emissions- und CO2-Gesetzgebungen für Pkw erfüllt werden? Continental, der internationale Automobilzulieferer, hat anlässlich des 34. Internationalen Wiener Motorensymposiums einen Ausblick bis 2020 auf Lösungen gegeben, die unter dem Leitbegriff "Clean Power" zukünftige Fahrzeuge effizient, umweltfreundlich und leistungsfähig machen sollen.
"Die aktuelle Situation bedeutet eine riesige Herausforderung, da die genauen gesetzlichen Rahmenbedingungen über das Jahr 2017 hinaus noch gar nicht absehbar sind", sagte José Avila, Leiter der Powertrain Division und Mitglied des Vorstands bei Continental.
"Gleichzeitig gibt es viele Ansätze, um den Antriebsstrang weiter zu optimieren, so dass wir es auf absehbare Zeit mit einem vielfältigen Technologie-Mix zu tun haben werden." Gerade der Ottomotor gewinnt in dieser Konstellation an Bedeutung, weil er insbesondere durch Downsizing und Turboaufladung noch ein hohes Einsparpotential bietet. "Elektrifizierung wird die zweite Hauptrolle auf dem Weg zu "Clean Power" spielen. Voraussetzung sind hier allerdings attraktive Preise und endkundengerechte Lösungen", so Avila. Dieser Technologiepfad trägt ebenfalls zur stark zunehmenden Vielfalt der Antriebsstrangarchitekturen bei. "Für uns als Systemzulieferer stellt sich damit die Aufgabe, möglichst alle motorischen Optimierungskonzepte mit innovativen Produkten und Lösungen zu unterstützen." Technisch geschieht das bei Continental mit dem Plattformansatz EMS 3 für den gesamten Antriebsstrang, der Komponenten sowie Algorithmen für alle unterschiedlichen Antriebsstrangkonzepte verbindet.
Vorteile des Benzinmotors ausschöpfen Vor allem im Ottomotor mit Direkteinspritzung (DI) sieht Continental noch großes Potential und entwickelt deshalb Komponenten und Motorsteuerkonzepte für diese Konfiguration weiter. Eine zunehmende Herausforderung ist dabei das Spannungsfeld zwischen CO2-Ausstoß und Partikelanzahl. "Insbesondere die neueste Generation der Injektoren ermöglicht es den Motorenentwicklern, die Partikelbildung deutlich zu reduzieren. Folglich ist es wichtig, den Injektor auf die Verbrennung abzustimmen", so Wolfgang Breuer, Leiter der Business Unit Engine Systems, Division Powertrain bei Continental. "Eine wichtige Option wird der Schritt zu höheren Einspritzdrücken sein." Im Hinblick auf die kommende Norm Euro 6c ab September 2017 wird es wohl mehr DI Ottomotoren mit einem Einspritzdruck in der Spanne zwischen 200 und 400 bar mit Injektoren in seitlicher und zentraler Lage geben. "Bei allen Vorteilen ist aber auch das nur einer von mehreren Technologiepfaden", prognostiziert Breuer. Ab diesem Zeitpunkt machen auch neue Emissionszyklen, wie der WLTC (World Harmonized Light Duty Driving Test Cycle) und der RTE (Real Driving Emissions), die Auslegung von Injektoren und Motorsteuerkonzepten anspruchsvoller, denn sie bringen dynamischere Zyklen mit mehr transienten Vorgängen und höheren Lasten mit. Um unter diesen Vorgaben das Potenzial des Ottomotors auszuschöpfen und gleichzeitig die Emissionsbestimmungen zu erfüllen, bietet eine gekühlte Niederdruck-Abgasrückführung Potenzial, eventuell in Kombination mit einem Saugrohrmodul samt Drosselklappe. Variable Ventiltriebe werden helfen, die Schwerpunktlage der Verbrennung so einzustellen, dass der spezifische Kraftstoffverbrauch positiv beeinflusst wird.
Weitere Fortschritte bietet die neueste Generation Turbolader von Continental, bei der das ausgezeichnete dynamische Verhalten nochmals verbessert wird, was zur Steigerung des Fahrspaßes beiträgt und gleichzeitig hilft, den Ottomotor sparsamer zu machen.
Gleichzeitig stellen innovative Sensoren wie zum Beispiel Zylinderdrucksensoren, Hochtemperatursensoren für den Abgasstrang oder zum Schutz des Turboladers, sowie innovative NOx-und Rußpartikelsensoren sicher, dass das Motorsteuerungssystem die notwendigen Informationen bekommt, um die Kontrollstrategie mit der notwendigen Präzision umzusetzen.
"Unsere Sensoren, kombiniert mit unserem umfangreichen Portfolio an robusten Aktuatoren, welches von elektronischen Drosselklappen
über Compressor Bypass Ventile, Wastegate Aktuatoren bis hin zu Lösungen für Hoch- und Niederdruck AGR reicht, leisten einen wichtigen Beitrag um optimale Verbrennung und niedrige Emissionen zu ermöglichen", sagt Klaus Hau, Leiter der Business Unit Sensors & Actuators, Division Powertrain bei Continental.
Elektromobilität muss wirtschaftlicher werden: "Elektrifizierung nach Maß"
Heute läuft der Verbrennungsmotor vielfach auch in Betriebssituationen, in denen er für den Vortrieb des Fahrzeugs nicht zwingend erforderlich ist. Konsequente Optimierung würde bedeuten, ihn in solchen Phasen abzuschalten. Elektrifizierung wird genau dazu einen wesentlichen Beitrag leisten können. Bei der Hybridisierung geht Continental pragmatisch vor, so Xavier Pujol, Leiter der Business Unit Hybrid Electric Vehicle, Division Powertrain. "Unser Ansatz beruht darauf, zunächst das 12-V-Bordnetz optimal auszuschöpfen. Bei höherem Leistungsbedarf kann 48 Volt als zweite Spannungslage hinzugefügt werden. Mit dem Continental 48 Volt System, welches einen wirtschaftlich dimensionierten Li-Ion-Akku mit beispielsweise 10 Ah einschließt, lassen sich viele Mild Hybrid Funktionen darstellen, aber ohne Hochvolttechnik und zu marktgerechten Kosten. Eine solche 'Elektrifizierung nach Maß' erlaubt es den Automobilherstellern schrittweise vorzugehen."
Anders als bei den kostenintensiven Voll-Hybriden muss beim 48 Volt System nicht in die Motor- und Getriebekonfiguration eingegriffen werden, so dass diese Technologie auch für kleinere Fahrzeugmodelle kosteneffizient darstellbar ist. "Durch die wirkungsvollere 48-V-Rekuperation und intelligente Fahrstrategien lassen sich erhebliche Einsparungen im praktischen Fahrbetrieb erreichen", fasst Pujol die Vorteile für den Fahrer zusammen. Zu diesen Fahrstrategien gehören "Sailing" und "Coasting": Beim Sailing genügt die elektrische Antriebskraft des 48 Volt Systems, um das Fahrzeug auf gleich bleibender Geschwindigkeit zu halten, während der Wagen beim Coasting antriebslos rollt bzw. seine kinetische Energie intelligent genutzt wird, um beispielsweise vor einer Haltestelle in der Ausrollphase zu rekuperieren.
Dank der Ausschöpfung solcher Potenziale geht Continental davon aus, dass sich gerade das 48 Volt System in Verbindung mit einem optimierten DI Ottomotor als vorteilhafte Konfiguration erweisen wird.
Durch gleichzeitige Weiterentwicklung beider Standbeine von "Clean Power" - Verbrenner und Elektrifizierung - unterstützt Continental die komplette Palette an Optimierungskonzepten auf dem Weg zu einer sauberen individuellen Mobilität im Jahr 2020 und darüber hinaus.
- Der Verbrennungsmotor wird für die nächsten 15 bis 20 Jahre weiterhin eine dominante Rolle im Powertrain Mix spielen:
Insbesondere der Ottomotor bietet noch hohes Einsparpotenzial
- Continental unterstützt mit seinen Plattformlösungen alle denkbaren OEM-Strategien für "Clean Power" Antriebsstränge
- Elektrifizierung muss wirtschaftlich sein: Vielfältige Formen der Hybridisierung erschließen Potentiale zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und des Kundennutzens
Wie kann man saubere individuelle Mobilität zu marktfähigen Preisen ermöglichen? Mit welchen technischen Maßnahmen am Motor und im Antriebsstrang können die kommenden Emissions- und CO2-Gesetzgebungen für Pkw erfüllt werden? Continental, der internationale Automobilzulieferer, hat anlässlich des 34. Internationalen Wiener Motorensymposiums einen Ausblick bis 2020 auf Lösungen gegeben, die unter dem Leitbegriff "Clean Power" zukünftige Fahrzeuge effizient, umweltfreundlich und leistungsfähig machen sollen.
"Die aktuelle Situation bedeutet eine riesige Herausforderung, da die genauen gesetzlichen Rahmenbedingungen über das Jahr 2017 hinaus noch gar nicht absehbar sind", sagte José Avila, Leiter der Powertrain Division und Mitglied des Vorstands bei Continental.
"Gleichzeitig gibt es viele Ansätze, um den Antriebsstrang weiter zu optimieren, so dass wir es auf absehbare Zeit mit einem vielfältigen Technologie-Mix zu tun haben werden." Gerade der Ottomotor gewinnt in dieser Konstellation an Bedeutung, weil er insbesondere durch Downsizing und Turboaufladung noch ein hohes Einsparpotential bietet. "Elektrifizierung wird die zweite Hauptrolle auf dem Weg zu "Clean Power" spielen. Voraussetzung sind hier allerdings attraktive Preise und endkundengerechte Lösungen", so Avila. Dieser Technologiepfad trägt ebenfalls zur stark zunehmenden Vielfalt der Antriebsstrangarchitekturen bei. "Für uns als Systemzulieferer stellt sich damit die Aufgabe, möglichst alle motorischen Optimierungskonzepte mit innovativen Produkten und Lösungen zu unterstützen." Technisch geschieht das bei Continental mit dem Plattformansatz EMS 3 für den gesamten Antriebsstrang, der Komponenten sowie Algorithmen für alle unterschiedlichen Antriebsstrangkonzepte verbindet.
Vorteile des Benzinmotors ausschöpfen Vor allem im Ottomotor mit Direkteinspritzung (DI) sieht Continental noch großes Potential und entwickelt deshalb Komponenten und Motorsteuerkonzepte für diese Konfiguration weiter. Eine zunehmende Herausforderung ist dabei das Spannungsfeld zwischen CO2-Ausstoß und Partikelanzahl. "Insbesondere die neueste Generation der Injektoren ermöglicht es den Motorenentwicklern, die Partikelbildung deutlich zu reduzieren. Folglich ist es wichtig, den Injektor auf die Verbrennung abzustimmen", so Wolfgang Breuer, Leiter der Business Unit Engine Systems, Division Powertrain bei Continental. "Eine wichtige Option wird der Schritt zu höheren Einspritzdrücken sein." Im Hinblick auf die kommende Norm Euro 6c ab September 2017 wird es wohl mehr DI Ottomotoren mit einem Einspritzdruck in der Spanne zwischen 200 und 400 bar mit Injektoren in seitlicher und zentraler Lage geben. "Bei allen Vorteilen ist aber auch das nur einer von mehreren Technologiepfaden", prognostiziert Breuer. Ab diesem Zeitpunkt machen auch neue Emissionszyklen, wie der WLTC (World Harmonized Light Duty Driving Test Cycle) und der RTE (Real Driving Emissions), die Auslegung von Injektoren und Motorsteuerkonzepten anspruchsvoller, denn sie bringen dynamischere Zyklen mit mehr transienten Vorgängen und höheren Lasten mit. Um unter diesen Vorgaben das Potenzial des Ottomotors auszuschöpfen und gleichzeitig die Emissionsbestimmungen zu erfüllen, bietet eine gekühlte Niederdruck-Abgasrückführung Potenzial, eventuell in Kombination mit einem Saugrohrmodul samt Drosselklappe. Variable Ventiltriebe werden helfen, die Schwerpunktlage der Verbrennung so einzustellen, dass der spezifische Kraftstoffverbrauch positiv beeinflusst wird.
Weitere Fortschritte bietet die neueste Generation Turbolader von Continental, bei der das ausgezeichnete dynamische Verhalten nochmals verbessert wird, was zur Steigerung des Fahrspaßes beiträgt und gleichzeitig hilft, den Ottomotor sparsamer zu machen.
Gleichzeitig stellen innovative Sensoren wie zum Beispiel Zylinderdrucksensoren, Hochtemperatursensoren für den Abgasstrang oder zum Schutz des Turboladers, sowie innovative NOx-und Rußpartikelsensoren sicher, dass das Motorsteuerungssystem die notwendigen Informationen bekommt, um die Kontrollstrategie mit der notwendigen Präzision umzusetzen.
"Unsere Sensoren, kombiniert mit unserem umfangreichen Portfolio an robusten Aktuatoren, welches von elektronischen Drosselklappen
über Compressor Bypass Ventile, Wastegate Aktuatoren bis hin zu Lösungen für Hoch- und Niederdruck AGR reicht, leisten einen wichtigen Beitrag um optimale Verbrennung und niedrige Emissionen zu ermöglichen", sagt Klaus Hau, Leiter der Business Unit Sensors & Actuators, Division Powertrain bei Continental.
Elektromobilität muss wirtschaftlicher werden: "Elektrifizierung nach Maß"
Heute läuft der Verbrennungsmotor vielfach auch in Betriebssituationen, in denen er für den Vortrieb des Fahrzeugs nicht zwingend erforderlich ist. Konsequente Optimierung würde bedeuten, ihn in solchen Phasen abzuschalten. Elektrifizierung wird genau dazu einen wesentlichen Beitrag leisten können. Bei der Hybridisierung geht Continental pragmatisch vor, so Xavier Pujol, Leiter der Business Unit Hybrid Electric Vehicle, Division Powertrain. "Unser Ansatz beruht darauf, zunächst das 12-V-Bordnetz optimal auszuschöpfen. Bei höherem Leistungsbedarf kann 48 Volt als zweite Spannungslage hinzugefügt werden. Mit dem Continental 48 Volt System, welches einen wirtschaftlich dimensionierten Li-Ion-Akku mit beispielsweise 10 Ah einschließt, lassen sich viele Mild Hybrid Funktionen darstellen, aber ohne Hochvolttechnik und zu marktgerechten Kosten. Eine solche 'Elektrifizierung nach Maß' erlaubt es den Automobilherstellern schrittweise vorzugehen."
Anders als bei den kostenintensiven Voll-Hybriden muss beim 48 Volt System nicht in die Motor- und Getriebekonfiguration eingegriffen werden, so dass diese Technologie auch für kleinere Fahrzeugmodelle kosteneffizient darstellbar ist. "Durch die wirkungsvollere 48-V-Rekuperation und intelligente Fahrstrategien lassen sich erhebliche Einsparungen im praktischen Fahrbetrieb erreichen", fasst Pujol die Vorteile für den Fahrer zusammen. Zu diesen Fahrstrategien gehören "Sailing" und "Coasting": Beim Sailing genügt die elektrische Antriebskraft des 48 Volt Systems, um das Fahrzeug auf gleich bleibender Geschwindigkeit zu halten, während der Wagen beim Coasting antriebslos rollt bzw. seine kinetische Energie intelligent genutzt wird, um beispielsweise vor einer Haltestelle in der Ausrollphase zu rekuperieren.
Dank der Ausschöpfung solcher Potenziale geht Continental davon aus, dass sich gerade das 48 Volt System in Verbindung mit einem optimierten DI Ottomotor als vorteilhafte Konfiguration erweisen wird.
Durch gleichzeitige Weiterentwicklung beider Standbeine von "Clean Power" - Verbrenner und Elektrifizierung - unterstützt Continental die komplette Palette an Optimierungskonzepten auf dem Weg zu einer sauberen individuellen Mobilität im Jahr 2020 und darüber hinaus.
