AT_04_2017

4 | APRIL 2017

www.auto-wirtschaft.ch NEWS

U EEU NN

Techniktrends

FACHWISSEN 48-Volt-Varianten Verschiedene Einsatzgebiete sowie die diversen Hybridtopologien, bei denen ein 48-Volt-Bordnetz sinnvollerweise zur Anwendung kommen kann

TECHNIK

MEGUIAR’S MEGUIAR’S

8-Gang-Doppelkupplungsgetriebe Das Sportgetriebe für Heck- oder Allradantrieb von ZF kann mit ­einem integrierten Hybridmodul kombiniert werden

HOT HOTSHINE SHINE REIFENGLANZ REIFENGLANZ

LAUFSTEG

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BMW 5er-Reihe BMW zeigt, welche Möglichkeiten der Fahrerassistenzsysteme und beim Infotainment heute möglich sind

Anti-Ozonmittel verleihen ihren Anti-Ozonmittel verleihen ihren Reifen lang anhaltenden und Reifen lang anhaltenden und

Suzuki Swift 1.0 und 1.2 Der neue Swift ist leichter als sein Vorgänger und wahlweise als Mild-Hybrid und/oder Allrad sowie mit vielen Assistenzsystemen ­erhältlich

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100 04/17 NEWS

BOSCH

KÜNSTLICHE INTELLIGENZ INTERPRETIERT DEN VERKEHR

Bild: Bosch

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as «Gehirn» für selbstfahrende Autos soll in Zukunft von Bosch kommen. Auf der internationalen Konferenz Bosch Connected World 2017 in Berlin hat das Technologie- und Dienstleistungsunternehmen einen Fahrzeugcomputer für automatisiert fahrende Autos vorgestellt. Dank künstlicher Intelligenz (KI) kann der Computer maschinelle Lernverfahren anwenden.

Der «KI Autocomputer» von Bosch weiss, wie Fussgänger oder Fahrradfahrer aussehen. Neben dieser sogenannten Objekterkennung erleichtert künstliche Intelligenz auch die Situationserfassung von automatisiert fahrenden Fahrzeugen. Blinkende Autos beispielsweise wechseln mit höherer Wahrscheinlichkeit die Spur als nicht blinkende.

Neben der Objekterkennung erleichtert künstliche Intelligenz auch die Situationserfassung von automatisiert fahrenden Fahrzeugen.

So kann ein selbstfahrendes Auto mit KI komplexe Verkehrssituationen wie das Abbiegen eines vorausfahrenden Fahrzeugs erkennen, beurteilen und für den eigenen Fahrweg berücksichtigen. Das beim Fahren erlernte Wissen speichert der Computer auf künstlichen neuronalen Netzen. Experten überprüfen das Wissen im Labor auf ihre Richtigkeit.

Nach weiteren Tests auf der Strasse lassen sich die künstlich erzeugten Wissensstrukturen per Update auf andere KI Autocomputer übertragen.

DasTechnologieunternehmen Nvidia soll Bosch einen Chip liefern, auf dem die mit maschinellen Lernverfahren erzeugten Algorithmen für die Fahrzeugbewegung gespeichert sind.

Der KI Autocomputer soll spätestens Anfang der kommenden Dekade in Serie gehen. (pd/sag)

SEMCON

«VORAUSSCHAUENDER» SCHEIBENWISCHER

Bild: Semcon

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ine Regendusche von einem entgegenkommenden Lastwagen oder beim Überholen auf nasser Fahrbahn: Die Windschutzscheibe wird von Wasser bedeckt und es dauert eine Weile, bis die Scheibenwischeranlage oder der Fahrer reagieren kann. Deswegen hat das Technologieunternehmen Semcon ProActive Wipers (PAW) entwickelt. Eine Software, die die Position anderer Fahrzeuge ermitteln kann und diese Daten mit der Information kombiniert, dass die Fahrbahn nass ist. Dadurch erkennt die Funktion, wenn von grösseren Fahrzeugen in der Umgebung die Gefahr einer aufwirbelnden Gischtwolke ausgeht, und aktiviert die Scheibenwischer. Direkt beim Auftreffen auf die Scheibe wird das hochspritzende Wasser beseitigt.

Mit ProActive Wipers wird das hochspritzende Wasser direkt beim Auftreffen auf die Scheibe beseitigt (links).

Die Lösung verwendet die Kamera, das Radar und die Regensensoren des Fahrzeugs, um die herkömmliche Scheibenwischertechnik intelligenter zu machen. Die Daten von PAW könnten auch für andere Zwecke genutzt werden, beispielsweise um die Ge-

fahr von Aquaplaning zu beurteilen.

Semcon sieht auch grosses Potenzial für die Lösung, wenn autonome Fahrzeuge auf den Markt kommen, denn selbstfahrende Autos sind davon abhängig, dass Kameras und andere kritische Sensoren hinter der

Windschutzscheibe von Schmutz und Wasser freigehalten werden.

PAW ist eine zum Patent angemeldete Eigenentwicklung von Semcon.

Das Programm liesse sich leicht in heutigen Fahrzeugen implementieren. (pd/sag)

NEWS 04/17 101

EBERSPÄCHER

SERIENPRODUKTION VON OTTOPARTIKELFILTERN

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berspächer Exhaust Technology startet ab Mai mit der Serienproduktion von Abgasanlagen mit Ottopartikelfiltern. Durch Einsatz der speziellen Filter liegt die Russpartikelanzahl im Abgas deutlich unter dem gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwert. Damit erfüllen die Anlagen die kommende Euro-6-Emissions-Regulierungsstufe. Produziert wird für verschiedene namhafte deutsche und europäische Automobilhersteller. Die neuen Partikelfilter sind künftig für sämtliche Benzinfahrzeuge aller Klassen erhältlich.

Ab September 2017 tritt innerhalb der Europäischen Union für alle neu typzertifizierten Personenwagen eine neue Stufe der Abgasnorm Euro 6 in

Bild: Eberspächer

Im Ottopartikelfilter von Eberspächer kommt die hochporöse und stark hitzebeständige Cordierit-Keramik zum Einsatz.

Kraft. Diese macht unter anderem eine Senkung der Partikelgrenzwerte bei Benzinfahrzeugen mit Direkteinspritzmotoren erforderlich. Fast jeder zweite Benziner ist mit dieser Motorform ausgestattet, denn die Direkt-

einspritzung spart Treibstoff ein und minimiert dadurch die Kohlendioxidemissionen. Allerdings kommt es bei dieser Art der Verbrennung zu einem erhöhten Ausstoss an Russpartikeln.

Die neuen Ottopartikelfilter wirken

dem entgegen und filtern diese noch im Abgasstrom heraus. Zudem minimieren die Filter zusätzlich die Abgasgeräusche am Fahrzeug.

Die Spezialisten von Eberspächer entwickelten die Abgasanlage auf Basis der bewährten Technologie des Dieselpartikelfilters. Zum Einsatz kommt die hochporöse und stark hitzebeständige Cordierit-Keramik. Die Russpartikel lagern sich automatisch an der porösen Oberfläche ab und minimieren so die Emissionswerte deutlich. Aufgrund der höheren Abgastemperaturen werden die Russpartikel auf dem Filter stetig durch das heisse Abgas aus der Brennkammer verbrannt. Eine aktive Regeneration wie bei Dieselfahrzeugen ist daher im Normalbetrieb nicht notwendig. (pd/sag)

FORD MOTOR COMPANY

FORD TESTET 3D-GROSSDRUCK-VERFAHREN

Bild: Ford Motor Company

D

ie Ford Motor Company testet in ihrem Forschungsund Innovationszentrum in Dearborn/USA ab sofort 3D-Druck-Technologie im grossen Massstab. Zum Einsatz kommen «Infinite Build 3D-Drucker» von Stratasys – das Unternehmen ist weltweiter Marktführer in der 3D-Druck-Technologie. Ford ist der erste Automobilhersteller, der die Grossdruck-Technologie von Stratasys probeweise verwendet.

Die digitalen Daten für Ford-Fahrzeugteile werden per vom Computer zum Drucker übermittelt. Der Druck des Bauteils erfolgt schichtweise aus einem geeigneten Material, meist einem Kunststoff. Am Ende steht das fertige 3D-Objekt zur Verfügung.

Wenn das 3D-Druck-System feststellt, dass der Materialvorrat zu Ende

Der 3D-Druck ist nach Auffassung von Ford eine kostengünstige Methode, um etwa Prototypenteile zu produzieren, die lediglich in geringen Mengen benötigt werden.

geht, sorgt ein Roboter für rechtzeitigen Ersatz. Dies ermöglicht einen prinzipiell automatischen und unbeaufsichtigten Betrieb – auf Wunsch sogar rund um die Uhr und ohne zeitliche Limitierung.

Der 3D-Druck ist nach Auffassung von Ford eine kostengünstige Methode, um Teile zu produzieren, die lediglich in geringen Mengen benötigt werden – wie zum Beispiel Prototypenteile oder Spezialteile für Rennwagen. Bislang kann es Wochen dauern, bis ein Prototypenteil wie zum Beispiel ein Ansaugkrümmer aus Grauguss produziert ist. Mittels des 3D-Drucks steht Ford das gleiche Teil nun aus hitzebeständigem Kunststoff innerhalb kürzester Zeit zur Verfügung – bei zugleich geringeren Kosten lässt sich die Produktentwicklung somit spürbar beschleunigen. (pd/sag)

102 04/17 FACHWISSEN

Audi mit dem Modell SQ7 bereits unterwegs ist.

Bild 1. Renault steht offenbar mit dem Scénic Hybrid Assist kurz vor der Serieneinführung.

48-Volt-Anlagen

DIE SUCHE NACH DER ­BESTEN VARIANTE Der Parallelhybrid ist wohl die beste Hybridvariante bei einer Spannungslage von 48 Volt.

Doch kann die elektrische Maschine beim parallel geschalteten Hybrid an verschiedenen Stellen positioniert werden – und dies bei unterschiedlichen Eigenschaften.

Text: Andreas Lerch | Bildquellen: Continental, Delphi, Lerch, Renault, Schaeffler

A Bild 2. Am Autosalon 2016 konnte das 48-Volt-Modell bewundert werden.

m Internationalen Automobil-Salon Genf 2016 stellte Renault ein erstes Modell zu einem 48-V-Hybrid vor (Bild 2). Im Oktober outete sich die Continental AG als Lieferant des Systems. Die Delphi Deutschland GmbH vermeldete kürzlich, dass sie an drei Serienaufträgen von europäischen Fahrzeugherstellern arbeite. Die Robert Bosch GmbH prophezeite bereits im Herbst 2015 den Serienstart der ersten Generation von 48-VoltSystemen für 2017, und die Schaeffler AG ist seit Längerem sehr umtriebig

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im Angebot von Ausrüstungs- und Antriebsbaugruppen mit der 48-VoltBetriebsspannung. Leider wurden dieses Jahr in Genf kaum Hinweise auf die bevorstehende Einführung von Zweispannungssystemen gefunden, was sogar zu etwas Skepsis veranlassen könnte, denkt man an die Versuche mit 36 bzw. 42 Volt vor 15 Jahren zurück (Auto&Technik, Fachwissen 12/2003). Dagegen spricht wiederum, dass Mercedes-Benz in Pressemitteilungen veröffentlicht, dass sie ab 2017 in die 48-VoltTechnologie einsteigen werde und

TT A ST N N FE E ER ER I R W A P EG E R W

48 Volt zur CO2-Minderung Offensichtlich gibt es für 48 Volt zwei unterschiedliche Ansätze. Einerseits geht es sicher um die Einhaltung der ab 2020 geltenden Norm von 95 g CO2/km. Dabei kann ein sekundäres 48-Volt-Bordnetz mithelfen, da viermal wirkungsvoller Bremsenergie regeneriert und dem Verbrennungsmotor beim Beschleunigen mit um die 10 kW unter die Arme gegriffen werden kann. Das elektrische Unterstützen (Boosten) hilft auch zu einer Lastpunktverschiebung beim Verbrennungsmotor und führt zu vermehrtem Betrieb in wirkungsgradoptimierten Betriebspunkten.

Das sind wesentliche CO2-treibende Eigenschaften. Werden daneben noch weitere Systeme im Sinne von «Power on Demand» elektrisch betrieben (Klimakompressor, Kühlflüssigkeits- und (Getriebe-) Ölpumpen, elektrische Zuheizer usw.), können weitere Klein- und Kleinstmengen von CO2 eingespart werden. Das System wird wirkungsvoller, je kleiner und leichter das Fahrzeug ist; bei diesen Fahrzeugen decken die 10 bis 15 kW grössere Brems- und Fahrbereiche ab als bei einem 2.5 t schweren hochmotorisierten SUV. Weitere 48-Volt-Eigenschaften Auch auf der Seite der Schadstoff­ emissionen können durch die elektrische Katalysatorheizung einige Vorteile erreicht werden (Bild 6).

Andere 48-Volt-Systeme werden zur Steigerung von Fahrleistung oder Fahrverhalten (elektrischer Turbo, Elektroachse, Wankregelung) oder zur Verbesserung des verbrennungsmotorischen Wirkungsgrades (elektromagnetische Ventilsteuerung, variable geometrische Kompressionsverhältnisse usw.) entwickelt. Genau diese Anwendungen zeigen die zweite mögliche Motivation für den 48-VoltEinsatz. Die CO2-Einsparungen liegen hier nicht im direkten Fokus, sondern können bei einem entsprechenden

FACHWISSEN 04/17 103

Bild 3. Bei 48 Volt bieten lange Leitungen ein untergeordnetes Problem, da die Ströme bei einer bestimmten elektrischen Leistung viermal kleiner sind als bei einer Spannungslage von 12 Volt.

Einsatz eines Fahrzeuges zusätzlich erreicht werden.

Christian Schäfer, Leiter Vorentwicklung für E/E-Systeme und Bordnetz bei Delphi in Europa, hält zum Aufbau von 48-Volt-Anlagen fest: «Die Verbindung zum bisherigen 12-VoltBordnetz stellt optimalerweise ein bidirektionaler DC-DC-Konverter her.

Da eine Lithium-Ionen-Batterie nicht kaltstartfähig ist und eine Fremdstarthilfe noch gegeben sein muss, ist im 12-Volt-Bordnetz eine zusätzliche kleine Starterbatterie praktisch obligatorisch. Für den Energietransport vom 12- zum 48-Volt-Bordnetz dürfte eine Konverterleistung von einem Kilowatt ausreichen, in die andere Richtung sind etwa drei Kilowatt angebracht.» Auffallend ist die Äusserung zur Kaltstartunfähigkeit von Li-Ionen-Akkumulatoren. Mercedes-Benz betont dagegen, dass bei einem 48-Volt-System mit einem «Integrierten Starter-Generator», also mit einer E-Maschine, welche um die Kupplung herum gebaut wird, die Kaltstartsituation gemeistert werden kann. Offenbar liegt die Kaltstartunfähigkeit nicht allein beim Akkumulator, sondern hat vielleicht auch etwas mit dem Riementrieb zu tun. Bei kalten Temperaturen leisten nicht nur Batterien weniger, Verbrennungsmotoren weisen auch viel höhere Durchdrehwiderstände auf.

Topologien Von Topologien wird gesprochen, wenn es um die Netzstruktur der Datenübertragungsanlagen in Fahr­ zeugen geht. So kann auch die Anordnung der elektrischen Maschinen in einem Hybridsystem als Topologie bezeichnet werden. Jedenfalls haben sich bei den parallelen Hybridsystemen die Bezeichnungen Topologie P0 bis P4 (P für Parallel) quasi als Standard durchgesetzt.

Alle diese Topologien weisen unterschiedliche Eigenschaften auf und können teilweise sogar zusammen verbaut werden. P14 enthält also zwei elektrische Maschinen, die eine Schaltung entspricht der Topologie P1, die andere der Topologie P4.

Topologie P0 Als typische P0-Topologie entspricht die Geräteanordnung in den Bildern 2 bis 4. Die E-Maschine ist an Stelle des konventionellen Alternators angeordnet und kann über den Riementrieb Leistungen von 10 bis 15 kW übertragen. Da die elektrische Maschine ihre Arbeit als Motor oder als Generator ausführen kann, braucht das System einen speziellen Riemenspanner, welcher die Spannung auf der einen oder der anderen Seite des Poulies einstellt. In der P0-Topologie kann die E-Maschine den (warmen)

Motor starten, den Kraftfluss bei Drehmomentlücken des Verbrennungsmotors stützen und so einen weicheren Lauf simulieren; sie kann auch tatkräftig boosten und beim Beschleunigen mit dem ganzen Drehmoment unterstützen. Beim Verzögern kann sie entsprechend der generatorischen Leistung Bremsenergie zurückgewinnen.

Die Energie fliesst aber zunächst über die Kurbelwelle durch den Verbrennungsmotor und wird dort durch die Schleppwiderstände in Wärme umgewandelt. Aus diesem Grund ist der Rekuperationswirkungsgrad nicht optimal.

Bei stärkeren Bremsungen ist das nicht tragisch, aber wird nur ganz bescheiden verzögert, bleibt der E-Maschine keine Rekuperationsenergie mehr, welche in elektrische Energie umgewandelt werden könnte.

Segeln, elektrisches Fahren und automatisches Parkieren kann diese Topologie nicht anbieten, da das Drehmoment, welches von der EMaschine eingespiesen wird, im-

mer zuerst über die Kurbelwelle fliessen muss.

Bei dieser Anordnung ist aber der Entwicklungs- und Nachrüstaufwand relativ gering, müssen doch vor allem der Riementrieb und natürlich der Kabelstrang eines Fahrzeuges überarbeitet werden. Der LiIonen-Akku und der DC-DC-Wandler können «irgendwo» untergebracht werden.

Topologie P1 Diese Anordnung (Bild 7) ist bei 48-Volt-Anlagen kaum gebräuchlich.

Die elektrische Maschine muss zwischen Motor und Getriebe gebaut werden, weist aber gegenüber der Variante P0 keine Verbesserung auf.

Bei Hochvolt-Hybridsystemen macht P1 eher Sinn, da die übertragbare Leistung über das vom Riemen verkraftbare Maximum gelegt werden kann.

Topologie P2 Obwohl die Topologie P2 auf den ersten Blick ähnlich aussieht, macht die zweite Kupplung den wesentlichen

Bild 4. Die 48-Volt-Anlage des Renault Scénic. Neben dem 48-Volt-Li-IonenAkkumulator ist auch ein 12-Volt-Blei-Akkumulator vorhanden.

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104 04/17 FACHWISSEN

Bild 5. Die Anlage im Delphi-Prototyp: links der DC-DC-Wandler, rechts der Li-Ionen-Akkumulator.

Bild 7. Verschiedene Parallel-Hybride in der heute gängigen Einteilung. Manche Topologien machen für 48-Volt-Anlagen Sinn, andere mehr für Hochvoltanlagen.

Unterschied aus. Diese ermöglicht es, Verbrennungsmotor und EMaschine voneinander zu trennen.

Sind die beiden Kupplungen K0 und K1 in Bild 7 geschlossen, entspricht das System der Schaltung P0, weil beide Motoren direkt auf den Antriebsstrang wirken.

Sind beide Kupplungen schaltbar, ist K1 die Anfahrkupplung und K0 die Verbindungskupplung. Ist dabei K0 offen, kann das Fahrzeug (wenn die Energie und das Drehmoment ausreichen) elektrisch anfahren, parkieren, rangieren, im Stop-andgo-Betrieb fahren und segeln. Unter Segeln oder «aktivem Segeln» wird der Schiebebetrieb verstanden, während dem ausgekuppelt (K0) und der Verbrennungsmotor abgestellt

Bild 6. Der elektrisch beheizbare Katalysator bot schon vor 15 Jahren bei der Diskussion um die 42-Volt-Anlagen ein positives Argument.

ist. Die Geschwindigkeit wird dabei durch den Elektromotor gehalten.

Ohne Tempohaltung spricht man von Coasting: Dies ist Schiebebetrieb mit abgekuppeltem und abgestelltem Verbrennungsmotor.

Daneben kann bei offener K0 und geschlossener K1 auch mit hohem Wirkungsgrad rekuperiert werden.

Da der Verbrennungsmotor dabei nicht mitgeschleppt wird, kommt die gesamte Bremsenergie zur EMaschine und kann in elektrischen Strom umgewandelt werden.

Clever ist die riemengetriebene P2-Anordnung mit angeflanschtem Klimakompressor. Dieser wird bei offener K0 beim Segeln, Coasting und Rekuperieren mechanisch weiterangetrieben und muss nur beim elektrischen Fahren von der E-Maschine über den Riemen getrieben werden.

Continental hat die riemengetriebene P2-Topologie vorgestellt (Bild 8) und kann in diesem System die gleiche EMaschine einsetzen wie bei P0. Das macht das System sehr interessant.

Wie gross die Riemenlebensdauer ist bzw. wie aufwändig sich ein Riemenwechsel gestaltet, darüber darf nur spekuliert werden.

Natürlich gibt es die P2-Anordnung auch mit integrierter E-Maschine, welche sich dann einfach um die beiden Kupplungen anlegt (Bild 9).

Topologie P3 Gemäss Bild 7 wird die E-Maschine hier erst nach dem Getriebe an­ge-

CPO 062 298 28 48

Bild 8. Die riemengetriebene P2-Topologie von Continental: 1 Zweimassenschwung­rad (rot) – 2 asynchrone E-Maschine für 48 Volt – 3 Spanner – 4 Mehrrippenriemen – 5 Klimakompressor – 6 Eingangswelle nach dem Schwungrad (braun) – 7 K1, Anfahrkupplung – 8 K0, Trennkupplung – 9 Ausgangswelle (blau) – grün: «Zwischenwelle», Verbindung der Kupplungen mit der Riemenscheibe. schlossen. Das Drehmoment vom Verbrennungsmotor wird im Getriebe vervielfacht, deshalb kann der Elektromotor nur mithalten, wenn er auch mit hohen Spannungen und entsprechend hohen elektrischen Leistungen betrieben wird. Für 48-Volt-Anlagen mit nicht übermässig hohen Drehmomenten wird diese

Version wohl kaum eine allzu grosse Verbreitung erfahren.

Topologie P4 Bei der P4-Topologie, also bei einer Elektrifizierung der vom Verbrennungsmotor nicht angetriebenen Achse öffnet sich der 48-Volt-Technologie ein neues Fenster und baut eine

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FACHWISSEN 04/17 105

welche die kleinen Drehwinkel vergrössern und in Drehzahlen verwandeln. Diese können dann mit einem Elektromotor verstärkt oder abgebremst werden und so die Stabilisatorhärte verändern. Wird die Stabilisatorverdrehung unterstützt, wird elektrische Energie gebraucht, wird die Stabilisatorverdrehung jedoch abgebremst, wird Energie rekuperiert.

Audi benutzt die 48-Volt-Technologie also nicht, um direkt CO2 einzusparen, sondern um besonders leistungsstarke Bauteile mit elektrischer Energie zu versorgen, welche das 12-Volt-Bordnetz überlasten würden.

So bleibt abzuwarten, wann die ersten Modelle auf den Markt kommen werden, welche die 48-VoltTechnologie wirklich zum «Sparen» brauchen und in welcher Topologie diese angeboten werden.

Bild 9. P2-Aggregat mit der integrierten elektrischen Maschine, welche um die Kupplungen gelegt ist.

Brücke zur leistungsfähigeren Hochvolttechnik. Mit dem P4-System wird die zweite Achse des Vierradantriebs elektrifiziert, oder bei einer HangOn-Lösung wird der Vierradantrieb gewonnen.

Da heute die meisten Fahrzeuge mit Frontantrieb angeboten werden, wird die E-Achse als Hinterachse ausgeführt (im Gegensatz zu Bild 7). Dabei kann geboostet werden, «Drehmomentlöcher» während des Schaltvorgangs können überbrückt werden und auch das elektrische Fahren und das Segeln funktionieren (bei entsprechender Leistung). Die Rekuperation bietet sich mit gutem Wirkungsgrad an. Bloss kann der Hinterachse aufgrund der dynamischen Achslastverteilung beim Bremsvorgang weniger Energie abgenommen werden als der Vorderachse.

Die Entwicklung von Schaeffler elektrifiziert die zweite Achse des Allradantriebs und weist interessante Eigenschaften auf: Die Achse verfügt über zwei Gänge und kann ein Torque Vectoring schalten, also das eine Rad mit einem grösseren Drehmoment versorgen als das andere. Zu diesem Zweck ist das Getriebe mit drei Planetensätzen ausgerüstet.

Der erste Gang ist dazu sehr kurz übersetzt, um mit einem hohen Anfahrmoment unterstützen zu können. Dafür ist die Drehzahlgrenze des Elektromotors bereits vor 30 km/h erreicht. Diese Stufe wird grundsätz-

FRAGEN 1. Ist die Anlage in Bild 2 noch mit einem konventionellen Starter ausgerüstet?

2. Ordnen Sie in Bild 3 den Farben Blau, Grün, Braun die Spannungslagen zu.

Bild 10. P4-Ausrüstung mit zwei Gängen und einer Stellung Torque Vectoring. Das Getriebe enthält neben der E-Maschine drei Planetensätze, einen herkömmlichen Achsantrieb für die verbrennungsmotorische Kraft und ein Kegelraddifferential. lich fürs Kriechen und das elektrische Anfahren benutzt. Ein grosser Stufensprung, der schaltungstechnisch kein Problem macht, weil die Gänge einander nicht unmittelbar folgen müssen, ermöglicht die Rekuperation und das Segeln. Beim Torque Vectoring wird die Achsdrehzahl einer Antriebswelle herangezogen. Durch das Zusammenschalten der Drehmomente der Antriebswelle und des EMotors kann ein bestimmtes Drehmoment auf das Differentialgehäuse zurückgeleitet werden (Bild 10). So können – je nach Drehrichtung bzw.

Drehmomentabgabe oder -aufnahme der E-Maschine – unterschiedliche Drehmomente zu den Rädern geleitet werden.

Anderer Einsatz Einen völlig anderen Ansatz für das 48-Volt-Teilbordnetz hat Audi gewählt.

Dafür ist das Modell SQ7 aber bereits auf dem Markt. Der Audi verfügt über einen konventionellen 12-Volt-Alternator und speist das 48-Volt-Teilnetz über einen DC-DC-Wandler. Mit der Spannung 48 Volt werden der elektrische Turbolader (AUTO&Technik 12/2015) und die elektrische Wankstabilisierung angetrieben. Die Wankstabilisierung besteht grundsätzlich aus einem Querstabilisator, welcher getrennt und mit einem speziellen Aktor ergänzt worden ist. Dieser macht die Torsionshärte des Drehstabes härter oder weicher. Der Aktor ist mit Planetengetrieben ausgerüstet,

3. Welche 48-Volt-Geräte erkennen Sie im Bild 3?

4. Welche Betriebsphasen sind im Bild 4 dargestellt?

LÖSUNG ZUR AUSGABE 3/2017 1. Die Hochdruckpumpe enthält einen Kolben.

2. Die Nockenwelle ist bei den Riemenrädern wälzgelagert. Die meisten Nockenwellen sind heute noch gleitgelagert.

3. Auf der gebauten (Auslass-) Nockenwelle sind vier gleichartige Nockenstücke mit Null- und Normalhubnocken aufgebracht. Die beiden äusseren sind mit der Welle verbunden, die beiden mittleren sind verschiebbar und mit der Schaltkulisse ausgerüstet. Also können die Zylinder 2 und 3 auf den Nullhubnocken umgeschaltet werden.

Prüfung und Instandsetzung von Common Rail Injektoren und Hochdruckpumpen

106 04/17 TECHNIK

Das 8-Gang-Doppelkupplungsgetriebe von ZF bildet die Basis eines neuen flexiblen Baukastensystems für FrontLängs-Standard-, Allrad- und Hybridantriebe.

8-Gang-Doppelkupplungsgetriebe für Sportfahrzeuge

EINES FÜR ALLE Auf der Grundlage eines komplett neuen 8-Gang-Doppelkupplungsgetriebes entwickelte ZF gemeinsam mit Porsche einen modularen Hybrid-Getriebebaukasten, der alle aktuellen und ­zukünftigen Antriebstrends für Sportfahrzeuge bedienen soll.

Das Sportgetriebe für Heck- oder Allradantrieb überzeugt durch sehr schnelle Schaltzeiten, hohe Effizienz, Komfort und maximale Flexibilität. Text: Stefan Gfeller | Bilder: ZF, Porsche

Z

F vereint im neuen 8-GangDoppelkupplungsgetriebe (8DT) «blitzschnelle Schal­ tungen und sehr hohe Effizienz bis hin zum vollelektrischen Fahren mit der Flexibilität für verschiedene Varianten auf engem Bauraum – ohne Kompromisse einzugehen», so Dr. Jürgen Greiner, Leiter Entwicklung Pkw-Getriebe der ZF Friedrichshafen AG. Sowohl die Drehmomentfestigkeit, die sportliche Performance und der Komfort als auch die Effizienz des neuen 8DT stiegen gegenüber dem aktuellen 7DT, und dies bei nahezu unverändertem Bauraumbedarf.

Die Entwickler konnten die Verlustleistung um bis zu 28 Prozent senken und die bereits sehr schnellen Schaltzeiten weiter optimieren.

Die Spreizung des Getriebes ist mit 11.17 sehr hoch, wobei die ersten

Modularer Getriebebaukasten: Das 8DT steht für FrontLängs-Konfiguration in vier unterschiedlichen Varianten und jeweils drei Drehmoment­klassen bereit.

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Allrad-Hybrid) in jeweils drei Drehmomentklassen bis maximal 1000 Nm bereit. Dabei unterscheiden sich die Drehmomentklassen lediglich in der Auslegung der Doppelkupplungsmodule; das Grundgetriebe samt Radsatz bleibt stets unverändert.

Dies gilt auch für die Getriebehydraulik, das Schaltungssystem, die Parksperre sowie das elektronische Steuergerät samt Software. sechs Gänge mit einer engen StuUm das 8DT-Grundgetriebe mögfung der optimalen Beschleunigung lichst kurz und kompakt zu gestalten, bis zur Höchstgeschwindigkeit die- wurde ein neues Radsatzkonzept nen. Die Gänge 7 und 8 sind dage- mit zwei Vorgelegewellen und einer gen als Overdrive ausgelegt, sodass Summierwelle konstruiert. Aus der sie die Drehzahl und damit den Treib- weitgehenden Mehrfachnutzung der stoffverbrauch bereits ohne Elektri- Festräder, die alle auf den Getriebefizierung deutlich senken. eingangswellen angeordnet sind, Das 8DT wird im ZF-Werk Bran­- ergeben sich weniger Radebenen, denburg gebaut und startete sei- wodurch das Grundgetriebe deutlich nen Serieneinsatz im neuen Por- kürzer ausfällt. So konnte das Hybsche Panamera (siehe auch AUTO&­ ridmodul ohne Längenzuwachs in Technik 9/2016). den begrenzten Bauraum integriert werden. Diese Radsatzarchitektur Modularer Hybrid-Getriebebaukasten hat zudem den Vorteil, im Sinne Das neue 8-Gang-Doppelkupplungs- des Baukastenprinzips neben Frontgetriebe steht für Front-Längs-Kon- Längs-Anwendungen künftig weifiguration in vier unterschiedlichen tere Antriebsstrangkonfigurationen Varianten (Standard, Allrad, Hybrid, bedienen zu können.

TECHNIK 04/17 107

Das Doppelkupplungsgetriebe startete seinen Serieneinsatz im neuen Porsche Panamera (im Bild der Panamera 4 E-Hybrid).

Für die optionale Hybridvariante des 8-Gang-Doppelkupplungsgetriebes hat ZF ein sehr kompaktes Hybridmodul massgeschneidert, welches Torsionsdämpfer, Trennkupplung samt Aktuatorik sowie die elektrische Maschine integriert und direkt in der Kupplungsglocke Platz findet. Die Abmessungen des Gesamtgetriebes verändert es nicht, sehr wohl aber dessen Eigenschaften: Mit 100 kW Spitzenleistung, 55 kW Dauerleistung und 400 Nm Drehmoment kann ein Fahrzeug rein

Bei der Allradvariante des 8DT leitet ein integrierter Allradverteiler das Drehmoment bedarfsgeregelt an das Vorderachsgetriebe weiter.

elektrisch – also mit abgekoppeltem und abgeschaltetem Verbrennungsmotor – auf bis zu 140 km/h beschleunigt werden. Auch alle weiteren Hybridfunktionen werden dadurch möglich, vom Rekuperieren bis hin zum Boosten.

Integrierter Allradverteiler und neue Getriebesteuerung Bei der Allradvariante des 8DT leitet ein integrierter Allradverteiler das Drehmoment bedarfsgeregelt an das Vorderachsgetriebe weiter.

Die Hang-on-Allradkupplung ist als nass laufende Lamellenkupplung ausgeführt, deren Lamellenpaket im Dauerschlupf betrieben wird. Je nachdem, welches Drehmoment

In der Hybridvariante des Doppelkupplungsgetriebes integriert ZF ein kompaktes Hybridmodul mit 100 kW Spitzenleistung, 55 kW Dauerleistung und 400 Nm Drehmoment. gerade fahrsituationsabhängig an der Vorderachse gefordert ist, variiert der Kupplungsdruck. Dadurch reagiert das System äusserst spontan auf jede Fahrsituation.

Die elektronische Getriebesteuerung (EGS) und die Getriebesoftware des 8DT wurden von ZF eigenständig entwickelt. Die EGS ist nicht integriert, sondern extern verbaut. Dies verhindert, dass die Elektronik die Höhe der Getriebesumpftemperatur limitiert – bis zu 150 °C sind dadurch möglich. Die elektronische Steuerung lässt das 8DT nicht nur sehr dynamisch, sondern auch möglichst effizient und verbrauchsoptimiert im Verbund mit anderen Systemen im Fahrzeug agieren. In einem speziellen Eco-Modus senkt sie in dafür geeigneten Fahrzuständen das Getriebedruckniveau und somit den Leistungsbedarf ab, ohne den Komfort und die Performance zu beeinträchtigen. Im Start-Stopp-Modus kann der Verbrennungsmotor bereits ab einer Fahrgeschwindigkeit von 10 km/h abgeschaltet werden, während das Fahrzeug ausrollt. Zudem ist Segeln mit abgestelltem Motor auch bei hohen Geschwindigkeiten möglich.

Bedarfsgerechte Schmierung Für mehr Effizienz sorgt im 8DT auch das bedarfsgerecht und wirkungsgradoptimal arbeitende Beölungssystem, das jedes Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes ge­sondert und situationsabhängig versorgt. Mechanisch besteht es aus zwei Pumpen, die über das Hydrauliksteuergerät gekoppelt sind.

Für die Koordination und Regelung dieser komplexen Abläufe sorgt die in der Getriebesteuerung hinterlegte Software Cool Oil Flow Management (COFM). Diese ermittelt den jeweils aktuellen Volumenstrombedarf aller Getriebekomponenten kontinuierlich und abhängig vom Fahrzustand. Daraufhin stellt sie die benötigten Ölströme ein und berücksichtigt beide Pumpen zur bedarfsgerechten Versorgung. Zudem ermittelt das COFM den Kühlbedarf der Verzahnungen gangspezifisch und stellt den notwendigen Ölstrom immer jenem Teilgetriebe zur Verfügung, das sich gerade im Kraftfluss befindet.

108 04/17 LAUFSTEG

mon­ tiert werden) und gleichzeitig gelingt es den Entwicklern, den Luftwiderstandswert auf 0.22 zu drücken (–10 % gegenüber dem Vorgängermodell).

Damit die Käuferschaft fleissig auf der Optionenliste ankreuzt, bietet der 5er eine Fülle technischer Upgrades an. Vor allem bei den Fahrerassistenzsystemen und beim Infotainment lassen sich die Limousine und auch der Kombi tüchtig aufrüsten.

Der 530e iPerformance mit Plug-in-Hybridantrieb kombiniert einen 2.0-l-Ottomotor mit einem Drehstrommotor und bietet eine Systemleistung von 185 kW/252 PS von 4460–6500/min.

BMW 5er-Reihe

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Vier Bedienmöglichkeiten Das Infotainmentsystem lässt sich im 5er wie auch im 7er mittels Sprache, Gesten, Touchscreen oder iDriveController bedienen. Um während des Fahrens nicht zu stark abgelenkt zu werden, kann der Newcomer mit einem Head-up-Display ausstaffiert werden, dessen 800 x 400 Pixel grosse Projektionsfläche 70 % grösser ist als beim Vorgänger.

Auch akustisch lässt sich der 5er aufrüsten: Vom serienmässigen Radio mit sechs Lautsprechern über eine 9-Kanal-Anlage von Harman Kardon mit 600 W Leistung und 16 Lautsprechern bis hin zur High-EndSurround-Anlage von Bowers & Wilkins mit 10-Kanal-Verstärker (1400 Watt), welcher 16 Lautsprecher versorgt, sind verschiedene Soundsysteme bestellbar.

Text: Andreas Senger | Bilder: BMW

ie 5er-Reihe ist für BMW ein wichtiges Modell.

Zum einen wird in der gehobenen Mittelklasse eine kaufkräftige Kundschaft angesprochen und zum anderen sind die direkten Mitbewerber wie Audi und Mercedes-Benz im selben Umfeld unterwegs. Technisch brilliert der Neuling: Dank dezent breiterer Spur und etwas längerem Radstand bietet der 5er mehr Platz (drei Kindersit­ ze können auf der Rücksitzbank

Hightech beim Infotainment: Die 5er-Reihe bietet alle aktuell erdenklichen Features zur Information und fürs Entertainment. Hier eine Auswahl der Optionen.

Die Vernetzung der Systeme ermöglicht sowohl treibstoffsparende Fahrweise als auch Fahrkomfort auf höchster Stufe.

FAHRERASSISTENZ IN HÖCHSTFORM Mit der neu lancierten 5er-Reihe zeigt BMW, welche Möglichkeiten der Fahrerassistenzsysteme und auch beim Infotainment heute möglich sind, und bietet eine breite Antriebspalette vom Marktbeginn weg: Vom Hybridantrieb bis zur Sportlimousine M550i und Allradantrieb reicht die Palette.

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Eine neukonzipierte Doppelquerlenkerachse aus Leichtmetall kann wahlweise mit Schraubenfedern oder Luftfederung kombiniert werden.

Die aufwändige 5-Lenker-Hinterachse sorgt für eine präzise Radführung und lässt sich wie die Vorderachse auch mit einem aktiven Wankstabilisator ausrüsten.

Fahrerassistenz aufrüstbar Serienmässig ist der 5er mit einem passiven Tempomaten ausgerüstet, welcher im Geschwindigkeitsbereich von 30 bis 250 km/h das eingegebene Tempo hält. Gegen Aufpreis ist ein aktiver Tempomat auf Radarbasis erhältlich, der zwischen 0 und 210 km/h arbeitet. Im Stop-and-goVerkehr bietet das überarbeitete ACC zudem eine verlängerte automatische Wiederanfahrtszeit von 30 s an.

Auf Wunsch lässt sich das ACC auch mit dem ebenfalls optionalen Verkehrsschildersystem kombinieren. Die via Stereokamera hinter der Windschutzscheibe erkannten Schilder können direkt vom ACC übernommen werden. Der auch gegen Aufpreis erhältliche Spurhalteassistent nutzt ebenfalls die Stereokamera, um die Fahrbahnmarkierungen zu erkennen, und arbeitet zwischen 70 und 210 km/h. Ein Spurwechsel­ assistent ist von 70 bis 180 km/h aktiv. Neu ist eine Ausweichhilfe, die beim raschen Spurwechsel unterstützend einen Lenkeingriff vornimmt und bis zu einer Geschwindigkeit von 170 km/h aktiv ist. Der Lenk- und Führungsassistent erlaubt zwischen 0 und 210 km/h sogar beinahe autonomes Fahren. Durch eine Freihanderkennung wird allerdings der Fahrer nicht von seiner Aufgabe befreit. Autonomes Parkieren oder

einem Stickoxid-Speicherkat sowie einem SCR-System umgesetzt.

Dadurch sollen die Dieselmotoren im Strassenverkehr möglichst geringe Schadstoffemissionen aufweisen.

Eine Hybridversion oder auch eine Sportvariante kann ebenfalls geordert werden.

Die Antriebe haben dabei leichtes Spiel, wurde durch den Einsatz von hochfesten Stählen und Magnesium das Fahrzeuggewicht gegenüber dem Vorgänger doch um rund 100 kg reduziert. Damit sowohl die Limousine als auch der Kombi fahrdynamisch der

auch eine Surround View runden das Angebot ab.

Breite Antriebspalette Schon von Beginn weg ist der 5er mit einer Vielzahl aufgeladener Otto- und Dieselmotoren erhältlich.

Die Ottomotoren werden dabei von Twin-Scroll-Abgasturboladern zwangsbeatmet und verfügen über eine Benzindirekteinspritzung.

Bei den Dieselmotoren sind VTGLader im Einsatz. Die CommonRail-Einspritzung arbeitet mit Spitzendrücken von 2500 bar. Die Abgasnachbehandlung wird mittels motornahem Partikelfilter, einem Oxidationskat in Kombination mit

Marke entsprechen, weisen die Modelle an der Vorderachse eine Doppelquerlenkerachse und hinten eine Fünflenkerachse auf.

Erstmals ist gegen Aufpreis auch beim Allradantrieb die aktive elektromechanische Hinterachslenkung bestellbar. Nebst aufpreispflichtigen adaptiven Schwingungsdämpfern kann der 5er vorne und hinten mit einer elektromechanischen statt wie bisher einer hydraulischen Wankstabilisierung ausgestattet werden.

Fahrdynamisch vom Feinsten: Gegen Aufpreis kann der 5er mit der elektromechanischen Hinterachs­ lenkung bestückt werden.

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S

chon die Vorgänger des neuen Suzuki Swift genossen hierzulande hohes Ansehen: Preisgünstig, gut ausgestattet und vor allem als kompakter 4x4 überzeugte der Kleinwagen viele Schweizer Käuferinnen und Käufer.

Der in Genf erstmals präsentierte Nachfolger bietet noch mehr Variabilität: Erstmals ist ein Mild-HybridSystem gegen Aufpreis erhältlich, welches wenig Masse aufweist und im Fahrzyklus eine Verbrauchsreduktion von 0,3 l/100 km bringt. Damit sinken auch die CO2-Emissionen.

Das System ist clever konstruiert und benötigt nur wenige Zusatzkomponenten: Eine E-Maschine als Motor/Generator kann beim Bremsen kinetische Energie durch Rekuperation in einen kleinen Lithium-IonenAkku sowie in die 12-Volt-Batterie einspeichern. Beim Beschleunigen leistet die E-Maschine maximal 2,3 kW und vermag ein Drehmoment von 50 Nm auf den Keilrippenriemen zu liefern.

Das Mild-Hybrid-System sorgt für geringe Verbräuche und tiefe CO2-Emissionen und ermöglicht ein Start-Stopp-System.

Suzuki Swift 1.0 und 1.2

MIT MILD-HYBRID UND 2WD ODER 4x4

Zwei Verbrennungsmotoren zur Wahl Zum Verkaufsstart ab Mai 2017 ist der Swift mit zwei Ottomotoren erhältlich. Ein freisaugender, direkteinspritzender Vierzylinder mit 73 mm Bohrung und 74,2 mm Hub (1242 cm3) ist als intern bezeichneter K12C das leistungsschwächere Aggregat.

Seinen Drehmomentbestwert von

Die Weltneuheit Suzuki Swift, die auf hohem technischen Niveau aufgrund ihrer genialen Konstruktion schon wenig CO2 emittiert, verdient in der Automobilwelt viel Beachtung: Rund 120 kg leichter, wahlweise als Mild-Hybrid und mit zwei direkteinspritzenden Ottomotoren, Allrad sowie mit vielen Assistenz­systemen, ist der Neuling ab Mai zu haben.

Text: Andreas Senger | Bilder: Büro Senger, Suzuki

Der Li-Ionen-Akku inkl. Leistungselektronik (unten links) ist unter dem Sitz angeordnet.

Das Mild-Hybrid-System erhöht die Fahrzeugmasse nur geringfügig.

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Mit Frontkamera bietet der neue Swift je nach Ausstattung diverse Fahrerassistenzsysteme.

120 Nm erreicht er trotz variabler Ventilsteuerzeiten für die Einlasswie auch Auslassnockenwelle erst bei 4400/min. Die maximale Leistung von 66 kW/90 PS liefert das Triebwerk bei 6000/min. Der 12,5:1 verdichtete Ottomotor ist mit einem manuellen 5-Gang-Getriebe gekoppelt und kann wahlweise mit dem Mild-Hybrid-System und auch mit dem Allradantrieb Allgrip kombiniert werden.

Ein aufgeladener DreizylinderBenzindirekteinspritzer ist aktuell die Topmotorisierung im Newcomer.

Dank Abgasturbolader werden die

Verbrennungsräume mit vorverdichteter Luft versorgt. Die maximale Leistung beträgt 82 kW/111 PS bei 5500/min. Spannend ist, dass beim 10:1 verdichteten K10C-Motor der Drehmomentbestwert von 170 Nm bereits bei 2000/min anliegt. Dieses Triebwerk ist ebenfalls mit einem manuellen 5-Gang-Getriebe, aber auch mit einem 6-Stufen-Automaten bestellbar. Dann wird das maximale Drehmoment allerdings auf 160 Nm reduziert, liegt dafür bereits bei 1700/min an. Der wohl quirlige Dreizylinder ist ebenfalls mit dem Mild-Hybrid-System bestellbar. Lei-

1.2-l-Vierzylinder-Ottomotor mit variablen Ventilsteuerzeiten.

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Mit neukonstruierter Fahrzeugplattform (l.) ist der Swift rund 120 kg leichter.

der ist der moderne Fremdzünder nur als Vorderradantriebsvariante erhältlich.

Geringe Masse, viel Fahrerassistenz Dank einer Neukonstruktion der Plattform (sie wurde bereits im Baleno eingesetzt) bringt der neue Swift rund 120 kg weniger auf die Waage als sein Vorgänger. Suzuki verspricht zudem dank steiferer Karosserie weniger Verwindung.

Vorteil der Gewichtsreduktion: Das Fahrzeug ist sparsamer und agiler.

Wer auf Fahrerassistenzsysteme (FAS) nicht verzichten will, kann je

1.0-l-Dreizylinder-Ottomotor mit Abgasturbo-Aufladung.

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nach Ausstattung den Swift mit einer Vielzahl von Assistenzsystemen aufrüsten: Sowohl ein ACC (Radar) als auch ein Notbremsassistent sind an Bord. Der Notbremsassistent wertet dabei die Abstandsinformationen eines Lidarsensors (Laser) und einer Monokamera aus. Beide FAS-Sensoren sind wie bei anderen Herstellern im Bereich des Innenspiegels hinter der Windschutzscheibe montiert.

Wer möchte, bekommt zudem einen Spurhalteassistenten mit haptischer Warnung am Lenkrad sowie einen Lichtassistenten, der je nach Verkehrssituation zwischen Abblendund Fernlicht der LED-Scheinwerfer umschaltet. Nur bei der günstigsten Ausführung kommen noch Halogenscheinwerfer zum Einsatz.

Die Preise für einige Optionen wie etwa Regensensoren (390 Franken) oder Parksensoren hinten (650 Franken) oder vorne und hinten (1350 Franken) mögen überhöht erscheinen. Dank übersichtlicher Karosserie sind diese Helferlein allerdings nicht wirklich nötig. Und dafür punktet der Neuling mit wiederum attraktiven Preisen von 15’990 bis 21’990 Franken. Der Swift ist ab kommendem Mai in der Schweiz erhältlich.

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