AT_05_2016

5 | MAI 2016

www.auto-technik.ch

NEWS

GETRIEBEADAPTER AUS KUNSTSTOFF DUALSPEICHERSYSTEM MIT SUPERKONDENSATOREN NEUE FAHRZEUGARCHITEKTUR BEI SUBARU EMISSIONSREDUZIERTER POLYURETHANSCHAUM FÜR AUTOSITZE

FACHWISSEN

AUSKUPPELN GEFÄLLIG

LAUFSTEG

DREIEIIGE ÖKO-ZWILLINGE AUS KOREA NOCH ELEKTRISCHER UND LUXURIÖSER EINE WEITERE SPARRUNDE

TECHNIK

EIN NEUES KAPITEL IM QUATTRO-BUCH KOMPAKT UND EFFIZIENT

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GETRIEBEADAPTER AUS KUNSTSTOFF

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ontiTech, eine Division von Continental, hat einen neuen Getriebeadapter für Personenwagen auf den Markt gebracht, der aus dem glasfaserverstärkten Polyamid Ultramid von BASF hergestellt wird.

Die erreichte Massereduktion ist enorm: Das Bauteil ist um 55 Prozent leichter als die bisher eingesetzte Aluminiumvariante.

Möglich wurde die starke Massereduktion durch eine optimale Materialausnutzung. «Während der gesamten Entwicklung kamen umfangreiche Simulationswerkzeuge zum Einsatz. Das perfekte Zusammenspiel von Festigkeitsberechnung und Prozesssimulation sowie

Starke Gewichtsreduktion: Das neue Strukturbauteil aus glasfaserverstärktem Polyamid wiegt 55 Prozent weniger als die ursprüngliche Aluminiumvariante. Es ist zentraler Bestandteil der Getriebelagerung und wird in PW eingesetzt. (Bild: ContiTech) die Kenntnisse über den Werkstoff selbst ermöglichten es, diese deutliche Gewichtsreduzierung zu reali-

sieren», erklärt Diethard Schneider, Leiter Vorentwicklung Leichtbau bei ContiTech Vibration Control.

Im Auto eingesetzt, steht der Getriebeadapter im direkten Kraftfluss zwischen dem Getriebe und dem Chassis. Diesen starken Belastungen hält er dauerhaft und zuverlässig stand, wie ContiTech betont. Das Bauteil ist für Premiumfahrzeuge vorgesehen und erfüllt deren hohe Anforderungen hinsichtlich Komfort, Lebensdauer und Crashsicherheit.

Erstmals zum Einsatz kommt der Leichtbau-Getriebeadapter in der neuen E-Klasse von MercedesBenz. Er ist ein zentraler Bestandteil der Lagerung des 9G-Tronic-Getriebes und soll zukünftig ebenfalls in Modellen der C- und S-Klasse eingesetzt werden. (pd/sag)

DUALSPEICHERSYSTEM MIT SUPERKONDENSATOREN

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ualspeichersysteme mit Super­kondensatoren als Puf­fer­ein­heit kommen etwa in Hybrid­ bussen bereits zum Einsatz. Die Anwendung schont die Batterie des Fahrzeugs: Der Akku wird immer dann unterstützt, wenn kurzzeitig eine hohe Energiemenge aufgenommen oder abgegeben werden muss oder ein zeitlich ungleichmässiger Spitzenbedarf entsteht.

Typische Anwendungsfälle in der Automobilindustrie sind folglich Rekuperation von Bremsenergie oder starke Beschleunigungsvorgänge.

Für Elektroautos werden solche Superkondensatoren jedoch noch nicht eingesetzt, da die Energiedichte bisher nicht ausreicht, um die Energie auf möglichst kleinem Bauraum zwischenzuspeichern.

Im Projekt «Superkondensatoren als Puffersysteme zur Speicherung von elektrischer Energie in Automobilanwendungen (SkiPper)» haben Wissenschaftler des Fraunhofer IPA auf Basis von Nanokohlenstoffen

Den Prototyp des Superkondensator-Puffersystems haben die IPA-Wissenschaftler als CAD-Modul realisiert. (Bild: Fraunhofer IPA) nun ein neuartiges Superkondensator-Puffersystem für Elektroautos entwickelt.

Für die Zellen des Systems haben sie Materialkompositionen auf Basis von Nanokohlenstoffen eingesetzt. Da diese gegenüber herkömmlichen Aktivmaterialien wie Aktivkohle eine höhere spezifische Oberfläche besitzen, er-

möglichen sie beim Superkondensator eine höhere Energiedichte. Ein weiterer Vorteil: Die verwendeten Elektrolyten basieren auf gelösten ionischen Flüssigkeiten. Dadurch sind die Kondensatoren sicherer, umweltfreundlicher, weniger entflammbar, wärmebeständig und lassen sich einfacher entsorgen bzw. wiederverwerten.

Im «SkiPper»-Projekt haben die Experten nicht nur verschiedene Aktivmaterialien und Stromkollektoren für Superkondensatorelektroden getestet, sondern auch geeignete Herstellungs- und Beschichtungsprozesse ermittelt und auf die Anforderungen von Nanokohlenstoffen angepasst. So wurde beispielsweise eine Lösung erarbeitet, um das Aktivmaterial aus Nanokohlenstoffen in stabile Dispersionen zu überführen und diese im Rolle-zu-Rolle-Beschichtungsverfahren reproduzierbar in Metallschäume zu pressen, die später zu Elektroden und schliesslich Speicherzellen weiterverarbeitet werden.

Die neu entwickelten Superkondensatorzellen sollen vorrangig in Automobilen eingesetzt werden, eignen sich aber auch für Windkraftanlagen, Solarparks und in Haushalten und Hochhäusern als dezentrale Lösungen zur Energiezwischenspeicherung. Einen ersten Prototyp haben die IPA-Experten mit dem Projektabschluss im März realisiert. (pd/sag)

NEWS

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NEUE FAHRZEUGARCHITEKTUR BEI SUBARU

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er japanische Hersteller hat seine «Subaru Global Platform» als weltweite Basis für alle künftigen Modelle der Marke vorgestellt.

Die in der Entwicklung befindliche Fahrzeugarchitektur soll Komfort, Fahrstabilität und Sicherheit auf ein neues Niveau heben und ist zudem von Beginn an auf Elektrifizierung und andere alternative Antriebe ausgelegt.

Die Plattform ist eine von sechs Initiativen im Rahmen der 2014 verkündeten Unternehmensvision «Prominence 2020», welche die zu Fuji Heavy Industries gehörende Marke stärken soll. Gemeinsam mit Boxermotoren, dem permanenten Allradantrieb Symmetrical AWD und dem Fahrerassistenzsystem Eyesight ist die Architektur eine der SubaruSchlüsseltechnologien. Als erstes Modell baut die nächste Generation des Kompaktfahrzeugs Impreza auf der Plattform auf, die schon im Laufe des Jahres in Japan eingeführt wird.

Die «Subaru Global Platform» ist Basis für alle künftigen Modelle der Marke und von Beginn an auf Elektrifizierung und andere alternative Antriebe ausgelegt. (Bild: Subaru) Die neue Plattform schaffe gemäss Subaru ein Fahrerlebnis, das alle Sinne anspreche. Gegenüber der aktuellen Modellgeneration konnte die Steifigkeit von Karosserie und Aufhängung um 70 bis 100 Prozent gesteigert werden, was ein Höchstmass an Laufruhe und Komfort garantiert – bei weiterhin anspre-

chender Performance und hohen Leistungswerten.

Die optimierte Rahmenstruktur und stärkere Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen erhöhen die Torsionssteifigkeit um 70 Prozent gegenüber den derzeitigen Modellen. Und die ebenfalls erhöhte Steifigkeit der Radaufhängung garantiert

eine ebenso sanfte wie komfortable Fahrt – unabhängig vom Strassenbelag. Der hintere Stabilisator ist direkt an der Karosserie befestigt, was die Wankneigung um die Hälfte reduziert.

Der um fünf Millimeter gesunkene Schwerpunkt erhöht gemeinsam mit der verbesserten Steifigkeit und dem weiterentwickelten Fahrwerk die Stabilität neuer Subaru-Modelle. Dank dem neuen Rahmen und dem vermehrten Einsatz von im Heisspressverfahren geformtem hochfestem Stahl absorbieren neue Fahrzeuge bei einem Unfall rund 40 Prozent mehr Energie als die aktuellen Modelle.

Alle auf der «Subaru Global Platform» basierenden Fahrzeuge folgen nun einem einheitlichen Entwicklungskonzept. Dieses Grundgerüst kann flexibel adaptiert und erweitert werden, sodass jedes SubaruModell seine individuellen Stärken und seinen eigenen Charakter behält. Zugleich werden Zeit-, Kostenund Personalaufwand reduziert, was die Fahrzeuge wettbewerbsfähiger macht. (pd/sag)

EMISSIONSREDUZIERTER POLYURETHANSCHAUM FÜR AUTOSITZE

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ohnson Controls, Zulieferer von automobilen Sitzsystemen und Komponenten, bringt die dritte Generation seines emissionsreduzierten Poly­ ure­ than­ schaums auf den Markt.

Abhängig von der jeweiligen Spezifikation setzt der Schaum bis zu 90 Prozent weniger flüchtige organische Verbindungen frei als noch vor zehn Jahren. Auch die Menge der Materialverunreinigungen und die mit ihnen verbundenen Gerüche konnte Johnson Controls deutlich reduzieren.

Schaum spielt in Bezug auf den Sitzkomfort eine sehr wichtige Rolle, denn er verleiht Sitzfläche und Lehne ihre Form. Basierend auf einem durchschnittlichen Schaumvolumen von 0,25 m3 in einem Autositz trägt

Reduzierung von Emissionen (Aldehyd) mit dem emissionsarmen Schaum der 3.

Generation von Johnson Controls. (Bild: obs/Johnson Controls Automotive Experience) der optimierte Schaum zu einer gesünderen Innenraumumgebung bei.

Johnson Controls ist bereits seit 15 Jahren Technologieführer im Bereich der Erforschung, Entwicklung

und Herstellung emissionsarmer Schaumprodukte für Fahrzeugsitze. Der Zulieferer verfolgt das Ziel, konventionelle Schäume in der Serienproduktion durch neue emissions-

arme Materialien zu ersetzen, ohne die einzigartigen Eigenschaften von Polyurethanschäumen, beispielsweise die Lebensdauer und Steifigkeit, zu verändern. So werden in enger Zusammenarbeit mit den Lieferanten kontinuierlich und systematisch alle am Markt verfügbaren neuen Materiallösungen und Technologien untersucht und getestet. Auf Grundlage der Ergebnisse wird der Produktionsprozess angepasst, um das Potenzial eines neuen Materials in Bezug auf die Emissionsreduzierung zu maximieren.

Die Produktion des neuen emissionsarmen Schaums erfolgt in den europäischen und chinesischen Werken des Unternehmens. Ein dritter Standort in den USA befindet sich in der Planung. (pd/sag)

FACHWISSEN Antrieb

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Automatisierte Kupplungssysteme

AUSKUPPELN GEFÄLLIG

Die angekündigten CO2-Grenzwerte und die erwartete Zunahme an Neufahrzeugen in den kommenden Jahren lassen es sinnvoll erscheinen, zwischen dem Schaltgetriebe und dem automatisierten Getriebe noch eine Zwischenstufe mit automatisiertem Kupplungssystem einzubauen. Die grossen Zulieferer sind bereit und haben interessante Systeme im Angebot.

Text: Andreas Lerch | Bildquellen: Audi, Bosch, IWM, Schaeffler AG, ZF Friedrichshafen AG

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ie ZF Friedrichshafen AG hat in einer Studie die 2015 gebauten Getriebe ihren Familien zugeordnet und verglichen. Dabei wurde festgestellt, dass von den knapp 90 Millionen Getrieben 44 % konventionelle Schaltgetriebe ausmachen, 36 % sind Stufenautomaten und 13 % CVT-Getriebe. Die Doppelkupplungsgetriebe (6 %), die automatisierten Schaltgetriebe (1 %) und einige wenige Getriebe für Elektrofahrzeuge vervollständigen die Aufzählung.

Prognosen In der gleichen Studie wurde versucht, auch in die Zukunft zu schauen. Die aufgezeigten Trends scheinen eindeutig zu sein: Der Getriebemarkt wird in den nächsten 15 Jahren auf geschätzte 120 Millionen Einheiten steigen, doch wird der Anteil der Schaltgetriebe und Stufenautomaten schrumpfen, die automatisierten Schaltgetriebe werden das Nischendasein weiterführen, und die anderen

Twingo und später Mercedes-Benz bei einigen Modellen der A-Klasse derartige Systeme an.

Bild 1. Clutch by wire: Die Übertragung des Kupplungswunsches wird entsprechend dem E-Gas über ein Elektrokabel vom Pedalsensor zum Kupplungssteuergerät geleitet.

Getriebetypen werden ihren Anteil vergrössern (Bild 2). In absoluten Zahlen gerechnet, wird die Anzahl der gebauten Schaltgetriebe trotz des Rückgangs um vorausgesagte 8 % um gut 3 Millionen Einheiten wachsen. Verantwortlich für diese Zunahme ist vor allem der wachsende Marktanteil in den neuen Märkten der Schwellenländer (Emerging Markets) von Kleinfahrzeugen bis hin

Bild 2. Aussichten der Getriebeproduktion und Verteilung während der kommenden 15 Jahre.

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zur unteren Mittelklasse. Vor allem die Kleinfahrzeuge sind in diesen Märkten unter einem grossen Preisdruck. Trotzdem ist es auch in diesen Fahrzeugbereichen wichtig, neben der sich weiterentwickelnden Automatisierung der Getriebe und der fortschreitenden Elektrifizierung, die Effizienzpotenziale der konventionellen Verbrennungsmotoren weiter auszuschöpfen.

Dazu kann es Sinn machen, die Stufe zwischen dem Schaltgetriebe und dem automatisierten Schaltgetriebe noch einmal zu halbieren und nur das Kupplungssystem zu automatisieren, die Schaltbetätigung hingegen in der Kompetenz des Fahrers zu lassen.

Automatisierte Kupplungssysteme sind nichts Neues auf dem Markt, allein der grosse Durchbruch ist ihnen bisher verwehrt geblieben. In den 1960er-Jahren waren es Volkswagen und Porsche, welche die Kupplungssysteme einiger Modelle automatisierten, in den 1980erJahren boten dann Renault beim

Potenziale der automatischen Kupplungssysteme Start-Stopp-Systeme wurden in den letzten Jahren des 20. Jahrhunderts in die Serie gebracht und haben sich seither stark verbreitet.

Nicht zuletzt wegen der Vorteile, welche das Motorabstellen im verbrauchsrelevanten NEFZ brachte.

Gerade bei Schaltgetrieben war das Handling für den Einsatz des Start-Stopp-Systems nicht immer einfach. So genügt es bei einem automatisierten Schaltgetriebe in der Regel, dass das Bremspedal gedrückt ist und die Fahrgeschwindigkeit «Null» beträgt, um den Motor automatisch abstellen zu lassen. Wird das Bremspedal losgelassen, startet der Motor sofort wieder, und der Weiterfahrt steht nichts im Weg. Wird das Kupplungssystem automatisiert, kann die Start-Stopp-Bedienung auch in diesen Fahrzeugen vereinfacht werden, was dazu führen wird, dass das System von den Kunden auch gebraucht wird.

Die erweiterte Start-Stopp-Funktion stellt den Motor bereits während des Ausrollens vor einem Rotlicht und damit vor dem Anhalten ab.

Segeln Anstelle einer Schubabschaltungsphase können moderne Systeme nun auch das «Segeln» unterstützen.

Tests haben gezeigt, dass etwa 30 % der Fahrstrecken mit «Segeln» gefahren werden können, dass also der motorische Antrieb weggelassen

Antrieb FACHWISSEN

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Bild 3. Die «Segeln»-Funktion wurde von Audi am Internationalen Wiener Motorensymposium 2013 am Beispiel eines Hybridfahrzeuges demonstriert. werden könnte (Bild 3). Dadurch spare der Fahrer im realen Verkehr bis zu 10 % Treibstoff, bzw. der Motor stosse bis zu 10 % weniger CO2 aus.

Beim «Segeln» werden heute bereits verschiedene Arten unterschieden: «Segeln light»: Das «Segeln light» baute Volkswagen 1999 bereits dem Sparmodell Lupo 3L ein. Geht der Fahrer vom Gas, kuppelt das System automatisch aus. Der Motor geht in den Leerlauf, und das Fahrzeug kann weit ausrollen. Dafür braucht es den Treibstoff für den Leerlaufbetrieb. Berührt der Fahrer das Brems­pedal, schaltet das System vom Modus «Segeln light» auf den Modus «Schubabschaltung» um: Die Kupplung kuppelt ein, die kinetische Energie treibt über Getriebe und Kupplung den Motor an, dafür wird kein Treibstoff mehr eingespritzt. So kann mit dem Motorschleppmoment die bekannte Ausrollverzögerung genutzt werden, ohne dazu die Reibungsbremsen einzusetzen.

«Segeln» oder «passives Segeln» geht noch eine Stufe weiter: Geht der Fahrer vom Gas, wird nicht nur ausgekuppelt, sondern gleichzeitig der Verbrennungsmotor ausgeschaltet. Jetzt wird ausgerollt, ohne dass zusätzlich Treibstoff verbraucht wird. Wird das Fahrzeug jedoch zu langsam und meldet der Fahrer über das Fahrpedal wieder einen Drehmomentwunsch an, startet der Verbrennungsmotor sofort und das Fahrzeug hält die Geschwindigkeit oder wird schneller. «Passiv» kann dieses System genannt werden, weil die Geschwindigkeit allein durch die im Fahrzeug gespeicherte kinetische Energie gehalten wird.

«Aktives Segeln» funktioniert mit erweiterter Hardware. Mit einer geringen Elektrifizierung gelingt es, zusammen mit der kinetischen Energie die Geschwindigkeit zu halten. Nur funktioniert eine riemengetriebene E-Maschine für diese Funktion nicht, da diese das Drehmoment über den Mehrrippenriemen, die Kurbelwelle und die Kupplung auf das Getriebe weiterleiten muss.

Anforderungen Wird während der Fahrt in einem Fahrzeug der Motor ausgeschaltet, müssen einige sicherheits- oder komfortrelevante Massnahmen getroffen werden: Wenn das Fahrzeug über eine unterstützte Lenkung verfügt, muss diese elektrisch funktionieren oder es muss genügend hydraulischer Druck gespeichert sein. Wird der gespeicherte Druck unter einen Minimalwert vermindert, so startet der Verbrennungsmotor, um die Ölpumpe anzutreiben und die Servounterstützung der Lenkung aufrechtzuerhalten. Bei einer elektrischen Lenkunterstützung ist dies natürlich einfacher – dabei muss lediglich der Ladezustand der Batterie ständig kontrolliert werden.

Die Bremskraftunterstützung stellt ein ähnliches Problem dar. Ist der gespeicherte Unterdruck gross genug, kann der Verbrennungsmotor ausgeschaltet werden, andererseits nicht. Natürlich kann die Bremskraftunterstützung über das ABS-System elektrohydraulisch erfolgen und der hydraulische Speicherdruck auch ohne laufenden Verbrennungsmotor wieder erreicht werden.

Der Klimakompressor muss ebenfalls elektrisch betätigt sein, und bei all diesen nun elektrisch betriebenen Systemen muss der elektrischen Anlage die entsprechende Aufmerksamkeit gewidmet werden.

Sicher würden diese Anforderungen mit einer 48-Volt-Anlage um einiges vereinfacht – aber dadurch die Systemkosten auch wieder vergrössert.

Wiederstart Wird der Motor während des «Segelbetriebs» ausgeschaltet, muss er auf Wunsch oder bei Bedarf wieder gestartet werden. Das Fahrzeug wird während des «Segelns» aufgrund der Fahrwiderstände (Roll-, Luft- und Steigungswiderstand) langsamer.

Das bedeutet, dass einerseits entweder der Motor wieder gestartet oder aber der Gang gewechselt werden muss. Dies müsste dem Fahrer rechtzeitig mitgeteilt werden.

Dann kann er entscheiden, ob er mit

einer Drehmomentanforderung den Schaltvorgang sparen oder mit dem Schaltvorgang weiterhin Treibstoff sparen will.

Entscheidet er sich für den Wiederstart des Verbrennungsmotors, ergeben sich wiederum verschiedene Möglichkeiten: Da das Fahrzeug noch rollt, könnte einfach eingekuppelt werden, und der Motor würde durch die im Fahrzeug gespeicherte kinetische Energie wieder gestartet. Aus Komfortgründen wird von diesem Verfahren abgesehen. Über den konventionellen Schubschraubtriebstarter wäre der Wiederstart ebenfalls möglich. Am komfortabelsten und auch am schnellsten erfolgt der Start jedoch durch einen riemengetriebenen StarterGenerator (Bild 4). Innerhalb von ca. 150 ms wird das Startsignal zur E-Maschine getragen, welche dann anläuft. Der konventionel-

Bild 4. Der Startvorgang des Verbrennungsmotors verläuft mit einem riemengetriebenen Starter-Generator deutlich schneller als mit dem konventionellen Starter.

Bild 5. Je grösser die Komplexität der Kupplungssoftware ist, desto besser werden auch die Fahrhilfen der automatisierten Kupplung.

FACHWISSEN Antrieb

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Bild 6. LuK (Schaeffler AG) unterscheidet zwischen drei verschiedenen Systemen.

le Starter wird zunächst den Einspurvorgang durchführen und erst Drehmoment auf das Starterritzel leiten, wenn die Brücke im Magnetschalter geschlossen ist – insgesamt also wiederum etwa 150 ms

später als der Riemenstarter. Ohne die Einspurgeräusche schleppt Letzterer den Verbrennungsmotor innerhalb von dreieinhalb Zehntelsekunden auf die Leerlaufdrehzahl und ermöglicht damit einen schnel-

len und geräuschlosen Start des Verbrennungsmotors.

Automatisierungsarten Die deutsche Schaeffler AG stellt je nach Automatisierungsgrad drei

abgestufte Systeme für die automatische Kupplung vor. Alle drei Varianten arbeiten elektrohydraulisch.

Bosch und die ZF Friedrichshafen AG bieten Systeme an, welche über rein elektromotorische Antriebe verfügen.

Die Grundlagenforschung der automatisierten Kupplung beschäftigte sich zunächst damit, was ein Kupplungssystem überhaupt alles können muss oder können darf (Bild 5). Mit den Basisfunktionen Ein- und Auskuppeln lassen sich ein Start-Stopp-System und eine einfache Segelfunktion realisieren. Mit weiterführenden und daher auch komplexeren Funktionen kann die Kupplung den Fahrer auch bei schwierigeren Fahrsituationen unterstützen. Die Momentennachführung beispielsweise hilft einerseits, die Betätigungszeit der Kupplung zu verkürzen, und andererseits kann dadurch Betätigungsenergie eingespart werden. Momentennachführung bedeutet, dass die Kupplungsdruckplatte bei Teillast weniger stark angepresst wird als bei Volllast. Der Motor gibt beiTeillast ein kleineres Drehmoment ab, weshalb die Kupplungsdruckplatte nicht mit voller Kraft angepresst werden muss. Die Anpresskraft richtet sich demzufolge nach dem angelieferten Drehmoment, deshalb Momentennachführung.

Das von Schaeffler mit MT plus (MT = Manual Transmission) bezeichnete System verfügt über zwei parallel geschaltete Kupplungsbetätigungen bzw. Geberzylinder. Der eine wird über das Kupplungspedal, der andere über einen elektrischen Aktor bedient (Bild 6). Geringe Mehrkosten machen das System attraktiv, und es ermöglicht vor allem das System «Segeln» und die daraus resultierende Treibstoffeinsparung. Ausgekuppelt wird in diesem Fall vom Elektromotor über dessen Geberzylinder, als Auslöse­ sensor dient der Fahrpedal- oder Drosselklappensensor.

Die nächste Ausbaustufe wird von Schaeffler «Clutch by wire» genannt.

Das noch vorhandene Kupplungs­ pedal wird hier vollständig vom Aus-

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Antrieb FACHWISSEN

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Bild 7. Zwei der drei Systeme von LuK verfügen über ein Kupplungspedal, nur eines jedoch auch über eine hydraulische Leitungsverbindung. rückmechanismus getrennt. Für die Gegenkraft am Pedal entwickelte Schaeffler einen speziellen Kraft­ emulator (oder Pedalkraftsteller). Der Fahrer nimmt damit nicht unbedingt wahr, dass er mit der Kupplungsausrückung eigentlich nichts mehr zu tun hat. Das Ein- und Auskuppeln übernimmt ausschliesslich der E-Motor, welcher den Geberkolben über einen Spindelantrieb bewegt.

Dieses System ist in seiner Arbeit dynamischer und kann auch bei schnellen Bremsungen den Kraftfluss zwischen Motor und Getriebe rasch trennen und so allenfalls ein Absterben des Motors verhindern.

Das elektronische Kupplungs-Management (EKM) verzichtet dann vollständig auf das Kupplungspedal.

Das Signal zum Auskuppeln liefert ein Sensor in dem Moment, in welchem der Fahrer zum Schalten ansetzt. Ebenso erfolgt das Einkuppeln

automatisch, wenn der Gang eingelegt ist. Der noch höhere Automatisierungsgrad bietet gute Voraussetzungen, um einen Elektromotor in den Antriebsstrang zu integrieren.

Bei entsprechend dimensionierter Batterie in einem 48-V-Bordnetz übernimmt dieser den Vortrieb in allen Fällen, in denen der Verbrennungsmotor unwirtschaftlich arbeitet; z. B. beim Einparken oder im Stop-and-go-Verkehr.

ZF und Bosch übertragen die Kupplungssignale vom Pedal zum elektromechanischen Kupplungsausrücker elektrisch (Clutch by wire, ZF; e-Clutch, Bosch – Bilder 8 und 9).

Damit verzichten sie zwar nicht auf das Kupplungspedal, trotzdem aber auf die hydraulische Verbindung bzw. den Seilzug zwischen Pedal und Kupplung. Mit einem bürstenlosen 100-W-Gleichstrommotor, einer abgestimmten Mechanik und einer

Bild 9. Das Aktorsystem von Sachs (ZF Friedrichshafen AG) bedient den Ausrücker über einen Elektromotor und unterstützt die Aktion mit einer Speicherfeder.

Speicherfeder übernimmt der Aktor hier die Kupplungsbetätigung.

Ob die Kupplung beim Betätigen schliesst (einkuppelt) oder öffnet (auskuppelt), hängt vom jeweiligen System ab. Bei einem Kupplungsausfall wäre es sinnvoll, wenn die Kupplung auskuppeln würde (Active Clutch).

Je nachdem, wie sich die Nachfrage der OEM nach diesen auto-

matisierten Kupplungssystemen entwickeln wird, können aufwändigere oder einfachere Systeme angeboten werden. Ob diese Systeme in der Schweiz eine grosse Durchdringung erreichen werden, bleibt abzuwarten. Sicher hängt es vor allem davon ab, wie sich die gesamte Getriebeautomatisierung weiterentwickelt.

FRAGE 1. W as versteht man unter «passivem Segeln»?

2. Was versteht man unter einem «erweiterten Start-Stopp-System»?

3. Was versteht man unter einer «Active Clutch»?

4. Wie heissen die automatisierten Kupplungssysteme der Firmen Bosch, Schaeffler und ZF? LÖSUNG ZUR AUSGABE 4/2016 1. P assive Zugangssysteme heissen so, weil der Fahrer bei der Fahrzeugentriegelung passiv ist, also nicht mehr aktiv die Funksteuerung bedienen muss.

2. Türgriffsensoren enthalten häufig kapazitive Sensoren. Die leitenden Folien können gut in den Türgriff integriert werden. Die Luft zwischen Griff und Wanne stellt das Dielektrikum dar. Werden Finger in diese Luft gesteckt, verändert sich die Qualität des Dielektrikums und die dadurch erfolgende Kapazitätsänderung kann gemessen werden.

Bild 8. Das E-Clutch-System von Bosch verbindet die Pedaleinheit elektrisch mit dem elektromechanischen Ausrückgeber.

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LAUFSTEG Hyundai Ioniq/Kia Niro

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Hyundai Ioniq mit drei und Kia Niro mit einer Antriebsvariante

DREIEIIGE ÖKO-ZWILLINGE AUS KOREA Die Hyundai Kia Automotive Group zeigte am Automobil-Salon in Genf sowohl auf dem Stand von Hyundai wie auch bei Kia die neuen Modelle Ioniq und Niro. Für die Beiden wurde eine eigene Plattform mit 270 cm Radstand entwickelt, welche für einen Hybrid-, Plug-in-Hybrid- oder Elektroantrieb konzipiert ist. Optisch unterscheiden sich die Konzernbrüder deutlich. Während der Ioniq mit einem cW-Wert von 0,24 auftrumpft, weist der Crossover Niro mit 0,29 mehr Luftwiderstand auf. Text: Andreas Senger | Bilder: Büro Senger, Hyundai, Kia

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er koreanische Automobilhersteller steht tüchtig auf die CO2-Bremse: Mit einer neuen Plattform für drei verschiedene Antriebskonzepte zeigte der Autogigant seine Kompetenz im Bereich alternative Antriebe. Nach der Lancierung des Brennstoffzellenmodells Hyundai ix35 Fuel Cell (siehe A&T 6/2015) zünden die Südkoreaner die nächste Stufe der Entwicklungsrakete: Mit dem Hyundai Ioniq und dem Kia Niro gehen ab Oktober 2016 zwei Konzernbrüder auf den Markt, welche wenig oder gar kein lokales CO2 emittieren.

Gemeinsame Karosserieplattform Das Grundgerüst der Modelle ist eine selbsttragende Karosserie mit MacPherson-Federbeinaufhängung vorne und einer Multilenkerachse (zwei Quer- und ein Längslenker) hinten (je an Hilfsrahmen) für die Hybrid- und Plug-in-Hybrid-Modelle.

Um den grösseren Akku der E-Variante platzsparend unterzubringen, weist die Stromerversion hinten eine Verbundlenkerachse auf.

Durch den Einsatz von 53 % hochfesten Stählen bietet die Plattform eine hohe Steifigkeit und damit auch eine hohe Crashsicherheit. Um Masse einzusparen sind die Motorhaube und der Kofferraumdeckel aus Aluminium gefertigt (–12,6 kg).

Hybrid, Plug-in-Hybrid und E-Antrieb Die Hybridvariante wird von einem langhubigen Benzindirekteinspritzmotor mit 1,6 Liter Hubraum mit 77 kW/105 PS maximaler Leistung und einem Drehmomentbestwert von 147 Nm angetrieben. Der

Die neue Plattform des Hyundai Ioniq/Kia Niro vereint drei Antriebsmöglichkeiten. Die im Bild dargestellte E-Antriebsvariante weist im Gegensatz zu Hybrid und Plug-in-Hybrid eine Verbundlenkerachse auf, um den grösseren Akku aufzunehmen.

Auf der E-Maschine mit 88 kW/120 PS Leistung sitzt die Leistungselektronik.

Der Lithium-Ionen-Polymer-Akku mit einer Energiekapazität von 28 kWh ist platzsparend unter den Hintersitzen und im Kofferraumbereich angeordnet.

mittels Atkinson-Zyklus betriebene Verbrenner weist im Bestpunkt einen thermischen Wirkungsgrad von 40 % auf. Über eine

Trennkupplung angeflanscht ist ein Elektromotor mit 32 kW/44 PS und 170 Nm. Die beiden Motoren erreichen zusammen eine maximale

Systemleistung von 104 kW/141 PS und einen gemeinsamen Drehmomentbestwert von 265 Nm. Durch die Trennkupplung zwischen Motor

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Hyundai Ioniq/Kia Niro LAUFSTEG

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Je nach Antriebskonzept optisch leicht veränderte Fronten (von links nach rechts): Hyundai Ioniq Hybrid, Electric und Plug-in.

An den 1.6-Benzindirekteinspritzer ist der Elektromotor und danach das 6-Gang-DKG angeflanscht.

Ein permanenterregter Synchronmotor mit 88 kW/120 PS Leistung und 295 Nm sorgt im Ioniq Electric für Vortrieb.

Das Interieur ist in den Ioniq-Modellen ähnlich aufgebaut. Das Kia-Interieur unterscheidet sich optisch.

Der technisch baugleiche Kia Niro wird ab Herbst 2016 vorläufig nur mit dem Hybridantrieb erhältlich sein.

Die neue Plattform der Hyundai Kia Automotive Group ist für die drei Antriebsvarianten Hybrid, Plug-in-Hybrid und Electric ausgelegt. Im Bild der Hybridantrieb. und Permanentmagnet-E-Maschine kann der Hybrid auch mit geringer Reichweite und bis zu 120 km/h rein elektrisch gefahren werden.

Ein unter der Rücksitzbank eingebauter Lithium-Ionen-Polymer-Akku mit 1,56 kWh Energiespeicherkapazität nimmt beim Rekuperieren Energie auf und gibt sie beim Beschleunigen wieder ab. Der Akku wiegt 33 kg. Das Hochvoltsystem arbeitet mit einer Spannung von 240 V. Die Höchstgeschwindigkeit

beträgt beim Ioniq 185 km/h (Niro noch keine Angaben). Die Hybridvariante emittiert 81 g/km CO2. Für den Konzernbruder Kia Niro wird ab Herbst nur diese Antriebsvariante angeboten. Eine optionale Anhängerfunktion ist Ende Jahr verfügbar und erlaubt das Ziehen von bis zu 1300 kg schweren Lasten.

Die Plug-in-Variante ist identisch aufgebaut, weist allerdings einen grösseren Akku mit 8,9 kWh Energieinhalt auf. Damit lässt sich eine

Reichweite im elektrischen Fahrbetrieb von rund 50 km realisieren (CO2-Ausstoss 32 g/km). Die Plugin-Variante wird erst Mitte 2017 auf den europäischen Markt gelangen.

Bei beiden Versionen wandelt ein auf den Hybridantrieb adaptiertes 6-Gang-Doppelkupplungsgetriebe die Drehzahl und das Drehmoment. Der Konzern gibt einen mechanischen Wirkungsgrad von 95,7 % an.

E-Version mit 250 km Reichweite Die E-Version wird ab November 2016 erhältlich sein. Dank einem 28 kWh grossen Akku unter der Rücksitzbank und im Kofferraum soll eine Reichweite von über 250 km möglich

sein. Ein 88 kW/120 PS leistender, permanenterregter Syn­chronmotor treibt via einstufige Getriebereduktion die Vorderachse an und erzeugt ein Drehmoment ab Stillstand von 295 Nm. Die Höchstgeschwindigkeit gibt Hyundai mit 165 km/h an. Der Kofferraum schrumpft beim Plug-in und der Elektroversion von 750 auf 650 Liter.

Mittels 100-kW-Schnellladestation sollen innert rund 25 Minuten 80 % der Kapazität des Akkus nachgeladen werden können. Ein integriertes Ladegerät ermöglicht auch die Aufladung an der Haushaltsteckdose.

Eine leistungsoptimierte Zweizonenklimaanlage reduziert den Verbrauch zusätzlich. Sie ist mit einem Driver-only-Modus versehen, um nur auf dem Fahrersitz die geforderte Kühlleistung zu erbringen.

Assistenzsysteme/Infotainment Beide Konzernbrüder erhalten zum Teil gegen Aufpreis eine breite Palette an Fahrerassistenzsystemen.

Der Ioniq wie auch der Niro sind erhältlich mit Totwinkel-, Spurwechsel- (ab 60 km/h), Spurhalteassistent mit Lenkkorrektur, radarbasiertem, aktivem Tempomat ACC (unter 10 km/h keine Funktion) und Notbremsassistent. Das Electric-Modell des Ioniqs ist zudem mit einem Stop-and-go-ACC erhältlich. Dieses ermöglicht die Regelung bis zum Stillstand.

Auch beim Infotainment bieten die beiden Hersteller modernste Technik: Über einen 7-Zoll-TFTMonitor mit einer Auflösung von 1280 x 720 Pixel lassen sich fahrzeugspezifische Informationen abrufen. Dank Apple CarPlay und Android Auto lassen sich Smartphones mit dem Fahrzeug koppeln. Ein kabelloses Induktivladegerät (Qi-Standard) stellt sicher, dass die Smartphones während dem Fahren geladen werden. Beim Ioniq wie auch im Niro ist zudem ein neues Navigationssystem mit kostenloser TomTom-LiveFunktion während sieben Jahren im Preis inbegriffen.

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LAUFSTEG BMW 740e iPerformance und 760iL

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Weitere Varianten des BWM-Topmodells

NOCH ELEKTRISCHER UND LUXURIÖSER BMW präsentierte am Salon Genf gleich zwei weitere Modelltypen des Spitzenmodells 7er-Reihe, welche noch mehr Luxus oder geringeren Treibstoffverbrauch versprechen. Beim 740e iPerformance wird der Antriebsstrang elektrifiziert. Ein permanenterregter Synchronmotor unterstützt den stufenaufgeladenen 2.0-Vierzylinder beim Beschleunigen tatkräftig. Zudem lancierten die Bayern die Topversion der neuen 7er-Reihe: Standesgemäss mit 6.6-V12-Triebwerk motorisiert, lässt’s sich gut fahren. Text: Andreas Senger | Bilder: BMW

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in 2.0-Vierzylinder-Verbrennungsmotor im Topmodell?

Was bei Volvo im XC90 funktioniert, soll auch bei der 7er-Reihe von BMW möglich sein. In der neuen Variante 740e iPerformance streicht BMW die Message heraus: Der Elektromotor soll aus dem Stand die Limousine tüchtig beschleunigen und danach bei Konstantfahrt den Hochvoltakku durch Lastanhebung des Verbrenners wieder laden.

Der 2.0-Ottomotor mit TwinPowerTurbotechnologie (Stufenaufladung) ist schon von sich aus kein Kind von Traurigkeit: 190 kW/258 PS leistet das Downsizing-Triebwerk und vermag einen Drehmomentbestwert von 400 Nm zwischen 1250 und 4800/ min auf die Kurbelwelle zu stemmen.

Im Verbund mit dem 83 kW/113 PS leistenden E-Motor mit einem Losbrechdrehmoment von 250 Nm ergibt sich eine Systemleistung von maximal 240 kW/326 PS und ein Verbunddrehmoment von 500 Nm – so wird die Limousine in Normal- oder Langversion adäquat angetrieben.

Geringer Prüfstandsverbrauch Bei einer Volllastbeschleunigung aus dem Stand bis 100 km/h vergehen lediglich 5,6 s (Langversion Le 5,7 s). Der Verbrauch wird gemäss NEFZ mit 2,1 l/100 km respektive mit 12,5 kWh elektrischer Energie angegeben. Der Akku umfasst netto allerdings nur 6,9 kWh (max.

9,2 kWh). Der Zyklus kann also nicht rein elektrisch absolviert werden.

Die Ladezeit des Plug-in-Hybrids beträgt an der Haushaltsteckdose weniger als vier Stunden, mit der BMW iWallbox etwas weniger als drei Stunden.

Mit dem 7er-Hybrid wird bereits das fünfte Modell der Marke BMW elektrifiziert. Den 740e iPerformance gibt es als hinterradgetriebene Variante, als «Allrädler» XDrive und als Langversion Le xDrive. Der Akku: Lithium-Ionen mit max. 9,2 kWh.

Der Ladeanschluss des Akkus befindet sich in der linken vorderen Seitenwand.

Der permanenterregte Synchronmotor ist im 8-Stufen-Automat integriert. Er liefert bei Bedarf eine Leistung von 83 kW/113 PS und ein Drehmoment von max. 250 Nm.

Das neue Topmodell 760Li marschiert in der M-Driver-Version max. 305 km/h.

Performance und Luxus pur Auch in der Chefetage ist der 7er angekommen. Als Luxusvariante bieten die Münchner als Topmotorisierung den aufgeladenen 6.6-V12-Verbrenner

beschleunigen: sportwagenlike! Der Verbrauch wird mit 12,6 l/100 km angegeben. Mit M Driver‘s Package wird eine Höchstgeschwindigkeit von 305 km/h realisiert.

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an. Die maximale Leistung von 448 kW/610 PS bei 5500/min und ein Spitzendrehmoment von 800 Nm ab 1500/min lassen die Limousine bei Bedarf von 0–100 km/h in 3,7 s

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81 05/16

Gasoline Technology Car II LAUFSTEG

Mildhybrid-Technologieträger

EINE WEITERE SPARRUNDE Die zweite Generation des von Continental und Schaeffler in enger Zusammenarbeit mit Ford entwickelten Gasoline Technology Car zeigt das Potenzial einer intelligenten 48-Volt-Hybridisierung auf dem letzten Stand der Entwicklung und erreicht rund 25 % weniger Verbrauch als das Basisfahrzeug. Text: Stefan Gfeller | Bilder: Continental

I

m 2014 vorgestellten Demonstrationsfahrzeug Gasoline Technology Car (GTC, siehe A&T 7-8/2014) zeigten Continental und Schaeffler, wie eine vernetzte Integration von Mildhybrid-Technologien bei einem bereits sehr effizienten Fahrzeug zusätzlich Treibstoff einsparen kann. Nun präsentieren die beiden Automobilzulieferer die in enger Zusammenarbeit mit Ford entwickelte zweite Generation GTC II. Basis ist wiederum ein Ford Focus mit aufgeladenem Dreizylinder-Benzinmotor mit einem Liter Hubraum (EcoBoost).

Die beiden Generationen des GTC sind sich grundsätzlich ähnlich und zeigen das Potenzial einer milden 48-V-Hybridisierung im PW mit hubraumreduziertem Benzinmotor. Es sind vor allem intelligente Wechselwirkungen zwischen den verbauten Technologien, die beide Fahrzeuge gegenüber dem Referenzmodell sparsamer machen. Die hybriden Betriebsstrategien beruhen gemäss Continental/Schaeffler auf einem umfassenden Integrations­ ansatz, bei dem das Ganze mehr ist als die Summe seiner Teile.

P2-Architektur Gegenüber dem Vorgänger lässt das GTC II im NEFZ zusätzlich weitere rund 13 % Treibstoffeinsparung er­ warten. Der deutlichste Unterschied zum GTC I liegt darin, dass die elektrische Maschine beim GTC II zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe integriert (P2-Architektur) und über einen Riemen angebunden ist. Zwei Kupplungen, in Antriebsrichtung vor und hinter dem Riementrieb, erlauben es, den Verbrennungsmotor vollständig

nachbehandlung durch die Vermeidung des verbrennungsmotorischen Schubbetriebes reduziert. Diesen Effekt unterstützt das bereits im GTC I bewährte Thermomanagement.

Dank des elektrisch heizbaren 48-V-Katalysators Emicat von Continental setzt die Umwandlung von Rohemissionen im Katalysator auch nach langen Motor-Aus-Phasen sofort wieder ein. Diese Strategie trägt wesentlich dazu bei, dass das GTC II die strengen Emissionsgrenzwerte der Abgasnorm Euro 6c (2017/2018) erfüllt.

Die elektrische Maschine ist beim GTC II mit einem Riemen zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe angebunden. Zwei Kupplungen, in Antriebsrichtung vor und hinter dem Riementrieb, erlauben es, den Verbrennungsmotor vollständig abzukoppeln und die elektrische Maschine komplett unabhängig vom Verbrennungsmotor zu nutzen. abzukoppeln und die elektrische Maschine komplett unabhängig vom Verbrennungsmotor zu nutzen.

So ist beim GTC II ein elektrisches «Segeln» ebenso möglich wie ein elektrisches Anfahren.

Weil das Schleppmoment des Motors entfällt, kann in Verzögerungsphasen mehr kinetische Energie für die Rekuperation genutzt werden.

Zusätzlich wird die Abkühlung des Verbrennungsmotors und der Abgas-

Thermodynamische Effizienz Im GTC II wurde auch die thermodynamische Effizienz des Verbrennungsmotors gezielt weiter gesteigert. Ein höheres Verdichtungsverhältnis und ein Ladungswechsel mit spätem Einlassventilschliessen (Atkinson-Zyklus) senken den spezifischen Treibstoffverbrauch.

Gleichzeitig sorgt ein speziell an den Motor angepasster Turbolader von Continental mit radial-axialer Turbinentechnik für ein besonders schnelles Ansprechverhalten gerade im unteren Drehzahlbereich.

Das Gasoline Technology Car II von Continental und Schaeffler basiert auf einem Ford Focus mit 1.0-l-EcoBoost-Motor.

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TECHNIK Audi quattro ultra

05/16 82

Automatisch zuschaltbarer 4x4

EIN NEUES KAPITEL IM QUATTRO-BUCH Mit der Marke Audi ist der Begriff «quattro» historisch verbunden. Seit 25 Jahren ist der Allradantrieb Teil des Portfolios und gehört zur DNA der Vierringe-Marke. Doch auch die Ingolstädter sind extrinsisch motiviert, den Verbrauch und damit den CO2-Ausstoss auch ihrer 4x4-Modelle zu reduzieren. Ab Mitte Jahr wird deshalb eine neue Allradtechnologie eingeführt: quattro ultra. Das zuschaltbare Allradsystem arbeitet mit zwei Kupplungen und trennt die schweren rotierenden Bauteile bei Bedarf. Text: Andreas Senger | Bilder: Audi

E

in zuschaltbarer 4x4 ist physikalisch betrachtet ein Unding: Obwohl nur zwei Räder angetrieben werden, dreht die andere Achse von der Strasse angetrieben mit und weist entsprechend trotzdem hohe rotative Massen auf. Einzige Ausnahme ist, wenn ein Freilauf in der Radnabe die Antriebswellen von den Naben trennt. Audi lanciert das Thema zuschaltbarer Allrad neu: Eine mittels elektrischem Spindeltrieb betätigte Lamellenkupplung mit fünf oder sieben nass laufenden Kupplungen trennt oder verbindet bei Bedarf die Kardanwelle vom Getriebeausgang. Sie ist auch für einen variablen Sperrwert je nach Anpresskraft zuständig.

An der Hinterachse wird durch eine Klauenkupplung im 2WD-Modus der rechte Antriebswellenflansch vom Antriebskegelrad bis zum Ausgang mechanisch getrennt. Diese Klauenkupplung wird elektromotorisch geöffnet und mittels Federvorspannung mechanisch blitzschnell geschlossen. Dadurch treibt die linke Antriebswelle via Antriebskegelrad die beiden Ausgleichskegelräder sowie das Antriebsrad der rechten Seite an. Das Tellerrad und damit das Differentialgehäuse bleiben stehen.

Zuschaltung in Millisekunden Mit einer Regelfrequenz von 100 Hz überprüft das Allradsteuergerät den Ist-Zustand des Antriebsstranges.

Sensorinformationen wie Lenkwinkel, Quer- und Längsbeschleunigung, Gierrate, Motordrehmoment und Raddrehzahlen sind dabei die wichtigsten Parameter. Der Regelkreis ist so aufgebaut, dass im Steuergerät

Dank geschlossener Lamellenkupplung am Getriebe und Klauenkupplung im Hinterachsgehäuse werden alle Räder angetrieben.

Im 2WD-Modus werden die Lamellenkupplung und die Klauenkupplung des rechten Antriebswellenstumpfes geöffnet: Grün steht still. ein virtuelles Haftwertverhalten rund 0,5 s im Voraus berechnet wird. Stellt das System in einer Kurve fest, dass das kurveninnere Vorderrad bald die Haftung verliert, wird blitzschnell die Klauenkupplung geschlossen und

die Lamellenkupplung am Getriebeausgang geschlossen. Dadurch ergibt sich ein sanftes Zuschalten.

Der quattro ultra wird im zweiten Quartal 2016 im Audi allroad quattro erstmals in Serie gehen. Weitere

Fahrzeugmodelle werden kontinuierlich damit ausgestattet. Und das Wichtigste zum Schluss: Mit dem aufwändigen Allradsystem sollen auf der Strasse 0,3 l/100 km Treibstoff eingespart werden.

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Ringkatalysator TECHNIK

83 05/16 NOx-Umwandlung bei aufgeladenen Ottomotoren

KOMPAKT UND EFFIZIENT Continental hat mit dem motornahen Ringkatalysator eine Lösung für die Abgasnachbehandlung bei hubraumreduzierten Ottomotoren mit Turbolader vorgestellt, die eine hohe Katalysatorwirkung in einem weiten Motorkennfeld bietet.

M

it Einführung der Real-Driving-EmissionGesetzgebung (RDE) müssen Fahrzeuge in allen Fahrsituationen strenge Stickoxidgrenzwerte erfüllen. Die NOx-Umwandlung muss dabei über einen sehr grossen Kennfeldbereich des Motors sichergestellt werden, nicht «nur» in den bisherigen Testzyklen. Heutige motornahe Katalysatoren stossen hierbei hinsichtlich Lambdaverteilungsmöglichkeiten an ihre Grenzen. Zusätzlich erfordert die SULEV-30-Norm, als Kategorie der LEV-III-Emissionseinstufung in den USA, bis 2025 eine Reduktion der Stickoxidemissionen von 70 %, bezogen auf den Flottendurchschnitt.

Heute erreichen leistungsfähige 3-Wege-Katalysatoren bei der NOx-Umwandlung Wirkungsrade um 99 %. Diese Quote muss jedoch nochmals gesteigert werden, um die RDE-Vorgaben und SULEV30-Grenzwerte erfüllen zu können.

Herausforderungen Hubraumreduzierte Ottomotoren mit Turbolader bringen hier zwei

einem höheren Abgasgegendruck verbunden.

Zum anderen erschwert der Turbolader in manchen Betriebssituationen eine dauerhaft homogene NOx-Konversion: Wenn ab einer bestimmten Drehzahl das Wastegate des Turboladers öffnet, erzeugt dies eine ungleichförmige Strömungsverteilung, welche zu einer schnelleren lokalen Alterung im Katalysatorinneren und zu einer schlechteren NOxUmsetzung führen kann.

Der motornahe Ringkatalysator für Ottomotoren mit Turbolader unterstützt den möglichst vollständigen NOx-Abbau. (Bilder: Continental) Herausforderungen mit. Zum einen kann die Abgaszusammensetzung von Zylinder zu Zylinder schwanken – das Verhältnis zwischen Treibstoff und Luft ist nicht immer ideal, was die Konvertierung von NOx negativ beeinflusst. Solche EinzelzylinderLambdaeffekte im Abgasstrom gilt es möglichst zu vermeiden bzw. zu

vermischen, bei einem motornahplatzierten Katalysator fehlt dafür jedoch die nötige Rohrlänge. Deshalb haben viele neue Fahrzeuge inzwischen einen zweiten Katalysator am Unterboden, in dem die Umwandlung der verbleibenden Stickoxide erfolgt. Allerdings ist diese Lösung mit zusätzlichem Gewicht und

LS-Metallsubstrat: Continental hat einen metallischen Folienwerkstoff weiterentwickelt, aus dem das Katalysatorinnere gewickelt wird. In die Metallfolie sind in Längsrichtung Strukturen geprägt, die das Abgas stärker verwirbeln, wodurch die Stickoxide im Abgasstrom besser mit der katalytisch beschichteten Oberfläche des Substrates in Berührung kommen.

Lösung Continental hat mit dem Ring­ katalysator eine Lösung für beide Herausforderungen entwickelt: Im Kern des Ringkatalysators befindet sich ein Rohr, das die Komponente auf der gesamten Länge durchzieht.

Auf dieser zusätzlichen Rohrstrecke vermischt sich der Abgasstrom besser. Erst am Ende des Rohres wird das Gas um 180° umgelenkt und durchströmt nun den katalytisch wirksamen Teil, der das Innenrohr wie eine Manschette umschliesst.

So verlängert der Ringkatalysator den Strömungspfad, ohne die Baulänge der Komponente zu vergrössern.

Damit ist eine motornahe Platzierung des Katalysators möglich, und die Light-off-Temperatur für die NOx-Umwandlung wird unverändert schnell erreicht.

Der emissionstechnisch wirksame Teil des Ringkatalysators wird aus dem innovativen LS-Metallsubstrat von Continental gewickelt. Die Längsstrukturen (LS) in diesem Material erzeugen auf der Mikroebene Turbulenzen im Abgasstrom. Dadurch gelangen die Stickoxide besser zur katalytisch beschichteten Wand, wo sie umgewandelt werden. (sag)

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