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10 | OKTOBER 2015

www.auto-technik.ch

NEWS

DIREKTEINBLASUNG FÜR ERDGASMOTOREN EFFIZIENTE HEIZUNG FÜR ELEKTROAUTOS ZF ZEIGT ELEKTROKONZEPTFAHRZEUG GETRAG BAUT ANGEBOT SKALIERBARER HYBRIDGETRIEBE AUS «WARMLUFTMANTEL» ZUR KLIMATISIERUNG ELEKTRISCH BEHEIZBARER KATALYSATOR FÜR 48-VVERSORGUNGSSPANNUNG

FACHWISSEN

7 GÄNGE UND WIRKUNGSGRADOPTIMIERT

TECHNIK

EIN SENSOR FÜR ALLE FUNKTIONEN ES GEHT AUCH ELEKTRISCH VARIABILITÄT IN DER BELEUCHTUNG

LAUFSTEG

SPORTWAGENIKONE UNTER DRUCK

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DIREKTEINBLASUNG FÜR ERDGASMOTOREN

A

nalog zur Direkteinspritzung beim Benziner/ Diesel könnte die Direkteinblasung Erdgasfahrzeuge noch sparsamer und umweltfreundlicher machen. Noch fehlt jedoch eine Technologie, um Erdgas direkt in den Brennraum zu blasen. Im Projekt Direct4Gas eines Konsortiums aus Zulieferern und Fahrzeugherstellern unter Leitung der Robert Bosch GmbH (weitere Partner sind die Daimler AG, das Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) und als assoziierter Partner die Umicore AG & Co. KG) wollen Forscher jetzt eine solche Direkteinblasung für monovalente, also ausschliesslich mit Erdgas betriebene Fahrzeuge entwickeln.

Heutige Erdgasfahrzeuge fahren in der Regel bivalent – mit Benzin und Erdgas. Ihre Motoren sind

Im Projekt Direct4Gas wird eine Direkteinblasung für Erdgasfahrzeuge entwickelt.

(Bild: Bosch) für die Benzindirekteinspritzung ausgelegt und werden für den Gasbetrieb um eine SaugrohrMethaneinblasung ergänzt. Auf diese Weise lassen sich jedoch weder das Brennverfahren noch

die Effizienz- und Emissionswerte optimieren. Dazu muss das Erdgas, analog zur Benzindirekteinspritzung, direkt in den Brennraum eingebracht werden; und weil sich Methan bei der Direkteinblasung anders verhält

als Benzin, ist es wichtig, das Brennverfahren für Methan anzupassen.

Die Forscher und Entwickler im Projekt Direct4Gas werden Muster eines direkt in den Brennraum einblasenden Injektors entwerfen, der deutlich höheren Anforderungen genügt als die bisher eingesetzten Saugrohr-Einblasventile. Er muss besonders robust, gasdicht und zuverlässig sein und das Erdgas sehr präzise dosieren. Auch die Gemischbildung, Zündung und Abgasnachbehandlung gilt es zu erforschen und spezifische Lösungen zu erarbeiten.

Im für das Fahrverhalten wichtigen Niedrigdrehzahlbereich soll die Direkteinblasung gegenüber der Saugrohreinblasung deutlich punkten: Die Forscher gehen davon aus, dass sich dank der direkten Einblasung das erreichbare Drehmoment bis zu 60 Prozent erhöhen wird. (pd/sag)

EFFIZIENTE HEIZUNG FÜR ELEKTROAUTOS

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m Winter sinkt die Reichweite von Elektrofahrzeugen durch den zusätzlichen Energiebedarf der Heizung deutlich. Da nicht wie bei Autos mit Verbrennungsmotor dessen Abwärme «gratis» genutzt werden kann, ist eine zusätzliche elektrische Heizung notwendig – und diese wird über die gleiche Batterie mit Strom versorgt, die auch den Motor beliefert.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA haben nun eine Flächenheizung auf Folienbasis entwickelt, die in Elektroautos schnell für wohlige Wärme sorgt und dadurch – vor allem auf kurzen Fahrten – effektiver ist als bisherige Elektroheizungen. Das Heizkonzept basiert auf einer Folie, die mit leitfähigen Kohlenstoff­ nanoröhren (CNTs) beschichtet ist.

Dazu sprühen die Wissenschaftler eine CNT-Dispersion hauchdünn auf. Die Folie wird auf die innere Türverkleidung aufgeklebt und erzeugt dort im Bereich der Armlehne in kürzester Zeit eine angenehme Wärme.

Um die Heizwirkung der Folien für Personenwagen zu analysieren, schlossen die Forscher sie an eine Spannungsquelle an und beobachteten sie mit einer Thermokamera.

(Bild: Fraunhofer IPA) Die Heizung funktioniert nach dem Joule’schen Gesetz: Fliesst Strom durch die Folie, stösst er auf einen natürlichen Widerstand zwischen den einzelnen Nanopartikeln. Durch diese Zusammenstösse entsteht Wärme.

Auch herkömmliche elektrische Widerstandsheizungen, wie sie bereits in Elektroautos zum Einsatz kommen, nutzen dieses Prinzip. Als leitfähiges Material kommt dabei allerdings in der Regel Kupferdraht zum Einsatz, der beispielsweise

in Silikonmatten eingebettet wird. Die Lösung der Stuttgarter Forscher bietet demgegenüber einige Vorteile: Während heute verfügbare Kupferdrahtheizungen relativ sperrig sind und einigen Bauraum benötigen, besteht die Folienheizung aus einer nur wenige Mikrometer dicken Schicht aus leitfähigem Material. Sie lässt sich flexibel auf unterschiedlichste Oberflächen aufbringen und trägt mit ihrem geringen Gewicht dazu bei, Energie und Kosten zu sparen.

Die CNTs selbst verfügen über eine geringe Wärmespeicherkapazität, wodurch die erzeugte Wärme unmittelbar an die Umgebung abgegeben wird. Im Gegensatz zur drahtbasierten Variante verteilt sich die Wärme dabei homogen über die gesamte Folienfläche, was den Wirkungsgrad deutlich erhöht.

Schaltet der Fahrer die Heizung aus, kühlt das Material ebenso rasch wieder ab. (pd/sag)

NEWS

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ZF ZEIGT ELEKTRO-KONZEPTFAHRZEUG

M

it dem Advanced Urban Vehicle präsentierte ZF auf der IAA ein Elektrofahrzeug auf Basis eines Standard-Kleinwagens.

Seine Leistung bezieht das Konzeptfahrzeug aus einer Traktionsbatterie, die in insgesamt drei Modulen an der Vorder- und Hinterachse Platz findet. Den Antrieb übernimmt die Verbundlenker-Hinterachse eTB (electric Twist Beam) von ZF, an deren linkem und rechtem Rad je eine kompakte Antriebseinheit mit einer Leistung von 40 kW sitzt. Bei einem Achsmoment von 1400 Nm und einer Maximaldrehzahl von 21’000/min erreicht das grundsätzlich auf den innerstädtischen Verkehr ausgelegte Auto eine Höchstgeschwindigkeit von 150 km/h.

Der Technologieträger verfügt unter anderem über die Fah­ rer­­ -

Das Advanced Urban Vehicle bietet einen sehr grossen Radeinschlag und wird von zwei radnah verbauten Elektromotoren an der Hinterachse angetrieben. Parkiert wird auf Wunsch automatisch. (Bild: ZF) assistenzfunktion Smart Par­ king Assist, welche den Wagen vollautomatisch längs oder quer zur Fahrtrichtung parkieren kann. Die cloudbasierte Assistenzfunktion PreVision Cloud Assist reguliert z.B. bei Bedarf rechtzeitig vor Kurveneinfahrt

das Antriebsmoment nach unten und drosselt so ohne mechanischen Bremsvorgang die Geschwindigkeit.

Das Lenkrad ist mit einer Berührungserkennung versehen und bildet damit die Grundlage für Assistenzund automatisierte Fahrfunktionen.

Interessant ist auch die Vorderradaufhängung, die Einschlagwinkel von bis zu 75° ermöglicht. Das Fahrwerkkonzept reduziert damit den Lenkaufwand bei Park- und Wendemanövern deutlich und erhöht damit vor allem die Wendigkeit des Kleinwagens: Dank des veränderten Radeinschlags verringert sich der Wendekreisdurchmesser des Advanced Urban Vehicle auf weniger als 6,50 m. Unterstützt werden die Lenkbewegungen an der Vorderachse vom Torque-Vectoring-System des Hinterachsantriebs, das die Antriebskraft individuell auf die beiden Hinterräder verteilt und das Anfahren bei derart grossen Radeinschlägen überhaupt erst ermöglicht. Damit lässt sich das Konzeptfahrzeug auch in kleine Parklücken von etwa 4 m Länge bequem in meist nur einem Zug manövrieren. (pd/sag)

GETRAG BAUT ANGEBOT SKALIERBARER HYBRIDGETRIEBE AUS

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ei einem üblichen Parallel­ hybrid werden die Kräfte der beiden Antriebsaggregate parallel aufaddiert und dem Getriebe zugeführt. BeimTorque-SplitHybrid ist die E-Maschine dagegen innerhalb des Doppelkupplungsgetriebe-Gehäuses verbaut und über einen einfachen Radsatz mit einem der beiden Teilgetriebe verbunden.

Diese Untersetzung erlaubt es, eine deutlich kleinere Hochdrehzahl-EMaschine einzusetzen, die leichter und kostengünstiger ist und sich nicht auf die Baulänge der Motor-GetriebeKombination auswirkt. Die E-Maschine und der Verbrennungsmotor können ausserdem unterschiedliche Gänge nutzen, sodass beide mit jeweils optimalem Wirkungsgrad betrieben werden können.

Die kompakte E-Maschine eröffnet die Möglichkeit, die elektrische Leistung zu variieren. Sie kann ohne

Das Hybridgetriebe 6HDT200 von Getrag ermöglicht eine Hybridisierung kleinerer Fahrzeuge. (Bild: Getrag) zusätzlichen Bauraumbedarf von typischen 15 kW für einen Mildhybrid bis über 75 kW für einen Plug-inHybrid skaliert werden. So kann ein PW-Modell mit unterschiedlichen Antriebsvarianten gebaut werden

– vom konventionellen Antrieb über den Mild- bis hin zum Plug-in-Hybrid.

Getrag zeigte auf der IAA zwei Varianten des 7HDT300 für mittlere Fahrzeugkategorien. Die MildhybridVersion für das 48-V-Bordnetz ist mit

einer E-Maschine ausgerüstet, die 15 kW leistet. Dank Ölkühlung steht genügend Dauerleistung zur Verfügung, um ein rein elektrisches Fahren bis zu 20 km/h zu ermöglichen.

In der Plug-in-Hybrid-Variante für das 400-V-Bordnetz ist ein Elektromotor mit einer Spitzenleistung von über 75 kW verbaut – bei unverändertem Getriebegehäuse.

Mit dem 6HDT200 stellte Getrag zudem ein Hybridgetriebe vor, das eine Hybridisierung kleinerer Fahrzeuge ermöglicht. Seine Kompaktheit verdankt es unter anderem dem Radsatzkonzept des zugrundeliegenden Doppelkupplungsgetriebes 6DCT200, bei dem der erste Gang über eine Brücke gebildet wird. Beim 6HDT200 kann die E-Maschine trotz der sehr kompakten Bauweise bis 65 kW skaliert werden, also ebenfalls vom Mild- bis zum Plug-in-Hybrid. (pd/sag)

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«WARMLUFTMANTEL» ZUR KLIMATISIERUNG

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eizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagensysteme (Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC) sind energieintensiv. Heutige HVACSysteme können 8 bis 10 kW des Akkus eines elektrischen Fahrzeugs beanspruchen. Bei einem Verbrennungsmotor kann die Klimatisierung die Reichweite um bis zu 20 Prozent senken.

Anstatt die Temperatur der einströmenden Luft kontinuierlich zu regulieren, untersucht Jaguar Land Rover in einem Forschungsprojekt, wie eine «Luftblase» im Fahrzeuginneren einmalig erwärmt oder gekühlt werden kann. Danach halten innovative HVAC-Technologien die Temperatur und Qualität dieser Luftblase konstant. Dazu gehört beispielsweise infrarotreflektierendes Glas, das ideal auf die jeweilige regionale Sonneneinstrahlung abgestimmt ist. Indem das Glas Sonnenstrahlen reflektiert, sinkt die für die Kühlung des Fahrzeuginnenraums benötigte Energie. Damit die Atemluftqualität der Blase erhalten bleibt, wird die Innenraumluft durch einen speziellen Filter im Kofferraum

«Luftblase» und «Warmluftmantel»: Jaguar Land Rover arbeitet daran, die benötigte Energie zur Erwärmung und Kühlung eines Fahrzeugs entscheidend zu reduzieren. (Bild: Jaguar Land Rover) geleitet. Dieser entfernt CO2, Feuchtigkeit und Schmutzpartikel und erzeugt im Fahrzeug eine bessere Luftqualität als ausserhalb.

Zukünftig wird es vielleicht nicht einmal notwendig sein, die gesamte Luft im Fahrzeuginneren aufzuheizen oder zu kühlen. Stattdessen könnte Luft aus perforierten Sitzoberflächen die Passagiere

direkt wärmen oder kühlen. Flache Infrarot-Heizpaneele, unsichtbar in Sonnenblenden, Türen, Handschuhfachklappe und an den Seiten des Mitteltunnels verbaut, würden jeden Passagier individuell umgeben und wärmen. Dieser «Warmluftmantel» umhüllt den Fahrgast und schafft ihm ein eigenes Mikroklima, ohne den kompletten

Fahrzeuginnenraum zu erwärmen.

Da sich die Paneele schnell und effektiv aufheizen und ein beinahe unmittelbares Wärmegefühl erzeugen, könnte der Energieverbrauch signifikant sinken. Erste Tests der kombinierten Technologien ergaben einen halbierten Energiebedarf des HVAC-Systems von 8 bis 12 kW auf 4 bis 6 kW. (pd/sag)

ELEKTRISCH BEHEIZBARER KATALYSATOR FÜR 48-V-VERSORGUNGSSPANNUNG

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ontinental fügt seinem Gesamtsystem für die milde Hybridisierung mit einem 48-V-Bordnetz eine weitere Komponente hinzu: Der elektrisch heizbare Katalysator Emicat für 48-V-Versorgungsspannung verkürzt die Zeit bis zum Anspringen des Katalysators in Antriebssträngen mit Otto- oder Dieselmotor.

Neben den Vorteilen beim Kaltstart des Motors ermöglicht der neue Kat auch den erweiterten Einsatz treibstoffsparender Fahrstrategien wie das «Segeln» mit abgeschaltetem

Elektrisch heizbarer Katalysator Emicat für 48-V-Versorgungsspannung. (Bild: Continental)

Motor und den Start-Stopp-Betrieb.

Denn durch die schnell wirkende elektrische Aufheizung der katalytisch beschichteten Struktur springt der Katalysator praktisch sofort an, sobald der Fahrer wieder auf das Gas tritt.

Die elektrische Energie für die Heizscheibe im Emicat stammt im 48-V-Hybridfahrzeug aus der Rekuperation. Eine kurzzeitige Heizleistung von 3 bis 3,5 kW genügt, um die Scheibe und damit die katalytisch beschichtete Struktur im Inneren auf Betriebstemperatur

zu bringen. Ist diese Temperatur einmal erreicht, funktioniert der Kat auch mit kaltem Abgas. Motorische Massnahmen mit dem Ziel, den Katalysator aufzuheizen, sind hier also nicht mehr nötig. Da der Katalysator schneller anspringt, kann der Verbrennungsmotor sowohl früher als auch öfter abgestellt werden.

Aufgrund dieser Vorteile kann der Emicat im Zusammenspiel mit einer 48-V-Hybridisierung zusätzlich weitere 3 bis 4 % Treibstoff einsparen. (pd/sag)

FACHWISSEN Antrieb – Getriebe

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Doppelkupplungsgetriebe

7 GÄNGE UND WIRKUNGSGRADOPTIMIERT Audi bringt mit dem 0CK-Getriebe ein neues Doppelkupplungsgetriebe in einer ungleichachsigen Zweiwellenausführung auf den Markt. Gerade im Bereich der Schmierung und Kühlung haben die Ingenieure auf ausserordentlich interessante Lösungen gesetzt.

Text: Andreas Lerch | Bilder: Audi

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ür Audi gehört die Zukunft den Doppelkupplungsgetrieben (Bild 1). Neben Stufenautomaten und den stufenlosen Multitronic-Getrieben bieten diese einen beeindruckenden Kompromiss zwischen Sportlichkeit und Komfort.

Die Wirkungsgrade der Getriebe, welche die Gänge ohne die Kraft des Fahrers wechseln und dafür eine elektromechanische oder eine hydraulische Kraft einsetzen, müssen auf Grund dieser bereitzustellenden Zusatzenergie schlechter sein als jene konventioneller Handschaltgetriebe. Deshalb hat Audi bei dem neuen Getriebe diesbezüglich grosse Anstrengungen unternommen. Zu­dem ist man auch bei sieben Vorwärts- und einem Rückwärtsgang geblieben. Diese können mit vier Schaltelementen gesteuert werden, was die Schleppverluste der nicht geschalteten Gänge klein hält.

Getriebewirkungsgrad Jedes unter Last stehende Zahnradpaar wandelt je nach Zahnform, Zahnflankenspiel und zu übertragendem Drehmoment einen bestimmten Teil der zugeführten Energie in Wärme um, es hat einen Wirkungsgrad.

Die Schmierung spielt dabei eine entscheidende Rolle, wobei zu viel Schmiermittel wirkungsgradmässig ebenso schlecht ist wie zu wenig Öl.

Bei einer zu grossen Schmierölmenge fressen die Lager und die Zahnräder zwar nicht an, aber das Öl wird durch Aufnahme von Energie verschäumt und wird nicht ausschliesslich für seine Kernaufgabe eingesetzt. Es muss in der Getriebetechnik aber sichergestellt werden, dass das Öl seine Schmierstellen erreicht.

Häufig ist es so, dass die Zahnräder

Bild 1. Das neue S-tronic-Getriebe ist ein ungleichachsiges ZweiwellenDoppelkupplungsgetriebe mit einer zusätzlichen Ritzelwelle vor dem Achsantrieb.

in der Getriebeölwanne in das Öl eintauchen und beim Auftauchen eine gewisse Ölmenge in das Getriebegehäuse hochspritzen. Dabei werden die einzelnen Öltröpfchen nicht unbedingt die «richtigen» Schmierstellen erreichen, aber in der Summe wird so viel Öl verspritzt, dass alle Zahnräder und Lager mit einer ausreichenden Ölmenge versorgt sind. Aus dieser Sicht können Getriebeschmierungen in Qualität und Wirkungsgrad verbessert werden.

Baukasten Der Volkswagenkonzern ist bekannt für die konsequente Durchsetzung des Baukastenprinzips. Damit kann in der Regel die Kosteneffizienz nicht bis aufs Äusserste ausgereizt werden. Das vorliegende Getriebe ist so vorbereitet, dass es mit kleinen Abänderungen für Front-, Standard- oder Allradantrieb eingesetzt werden kann. Zudem sind Schnittstellen für LIN-, CAN- und Flex-Ray-Bussysteme integriert.

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Aufbau Ohne Unterlagscheiben umfasst das Getriebe 538 Einzelteile.

Grundsätzlich sind bei einem Doppelkupplungsgetriebe nicht nur die doppelten Kupplungen speziell, sondern es besteht aus zwei Teilgetrieben. Diese beiden Teilgetriebe sind in den Bildern 2 und 3 dargestellt. Das Teilgetriebe 1 (Bild 2) besteht aus der vorderen Lamellenkupplung, welche über eine Vollwelle die Zahnradpaarungen der

Gänge 1, 3, 5 und 7 mit Drehmoment versorgt.

Das Teilgetriebe 2 (Bild 3) umfasst die dahinterliegende Lamellenkupplung, welche das Drehmoment über eine Hohlwelle zu den Zahnradpaarungen der Gänge 2, 4, 6 und Rückwärts leitet.

Von diesen Teilgetrieben wird das übersetzte Drehmoment über eine Stirnradpaarung auf die Ritzelwelle und dann über ein Kegelrad palloid, also ohne Achsversatz auf

Bild 2. Das Teilgetriebe 1 umfasst die motorseitige Lamellenkupplung und alle ungeraden Gänge.

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Antrieb – Getriebe FACHWISSEN

Bild 3. Das Teilgetriebe 2 umfasst die getriebeseitige Lamellenkupplung und die geraden Gänge inklusive Rückwärtsgang. das Tellerrad des Achsantriebes geleitet. Die Verzahnung des Kegelradantriebs erfolgt spiralförmig (Klingelnberg).

Die Wellen werden an ihren Enden von Rillenkugel- oder Zylinderrollenlagern abgestützt, wobei die Rillenkugellager auch die Axialkräfte der schrägverzahnten Zahnräder aufnehmen.

In der Mitte des Getriebes werden die Wellen ebenfalls von Rillenkugellagern in einem Lagerschild radial abgestützt (Bild 4). Lange Wellen neigen bei hohen Drehmomenten zum Verbiegen. Daneben werden das Rückwärtsgangrad und die Schaltstangen im Lagerschild gelagert und die Schaltarretierungen aufgenommen.

Kupplungen Etwas ungewöhnlich muten die beiden Lamellenkupplungspakete im 0CK-Getriebe von Audi an, da diese nicht mehr übereinander, sondern axial hintereinander angeordnet sind (Bild 5). Dies braucht zwar axial einen grösseren Raum, verspricht aber einige Vorteile: Die beiden hintereinanderliegenden baugleichen Kupplungen weisen ein identisches Verhalten im Kupplungspunkt auf.

Die eine Kupplung (jene, die im Durchmesser verkleinert werden konnte) weist nun ein bedeutend kleineres Massenträgheitsmoment auf, und zudem ist es auch gleich gross wie bei der anderen Kupplung.

Als Neuheit sind zwischen den antreibenden Aussenlamellen ge­­we­l­lte Trennfedern (Wellfedern) ein­ gebaut, welche ermöglichen, dass sich zwischen Aussen- und ab­trei­benden Innenlamellen ein konstantes und immer gleichbleibendes Lüftspiel einstellt und damit bei der nicht geschalteten Kupplung kleinere Schleppverluste entstehen (Bild 6).

Im Kühlbereich können die nacheinander angebrachten Kupp­lungen einzeln von innen nach aussen durchströmt werden (Bild 5), was einem kleineren Öldurchfluss entspricht und damit die aufzubringende Ölpumpenleistung vermindert. Das Steuergerät berechnet die benötigte Kühlölmenge temperaturabhängig und steuert die elektrische Tandempumpe entsprechend an.

Die passive Kupplung wird nicht gekühlt, ausser es liegen spezielle Betriebssituationen wie beispielsweise Launch-Control vor.

Kupplungsbetätigung Betätigt werden die beiden Kupplungen über hydraulische Zentralausrücker, wobei der eine von der Getriebeseite, der andere von der Motorseite her agiert (Bild 7).

Die Ausrücker drehen nicht mit, so müssen die Kolben nur gegen die axiale Bewegung abgedichtet sein.

Sie übertragen die Ausrückkraft über axiale Schrägkugellager auf die Übertragungstöpfe. Wie bei vielen Doppelkupplungsgetrieben üblich, sind auch beim S-tronic-Getriebe

Bild 4. In der Mitte wird das Räderwerk des Getriebes mit einem zusätzlichen Lagerschild verstärkt.

Bild 5. Die Kupplungspakete der beiden Lamellenkupplungen werden vom Kühlöl einzeln und bedarfsgerecht von innen nach aussen durchströmt. von Audi die Kupplungen bei betätigtem Ausrücker kraftschlüssig, was gegenüber den konventionellen Kupplungsbetätigungen einen wesentlichen Unterschied ausmacht.

Beim Gangwechsel wird eine Überschneidungssteuerung gefordert, damit die beiden schlupfenden Kupplungen die Gänge ohne Zugkraftunterbrechung wechseln können. Diese Überschneidungssteuerung ist aufwändig und muss exakt stimmen: Liegt eine «positive Überschneidung» an, wollen beide Kupplungen bereits zu viel Drehmoment übertragen, und der

Antriebsstrang wird (leicht) blockiert.

Bei der «negativen» Überschneidung schliesst die eine Kupplung noch zu wenig und die andere hat schon zu stark geöffnet, so dass in diesem Fall der Motor kurz hochdreht und dann von der einschaltenden Kupplung wieder abgebremst werden muss.

Beide Situationen belasten den Antriebsstrang und müssen vermieden werden.

Laufzeug Interessant und ungewohnt ist, dass sich Audi beim neuen wirkungsgradoptimierten, ungleich­achsigen

Prüfung und Instandsetzung von Common Rail Injektoren und Hochdruckpumpen

FACHWISSEN Antrieb – Getriebe

Bild 6. Um die Schleppverluste zur vermindern, werden die Kupplungslamellen durch Wellfedern voneinander getrennt.

S-tronic-Getriebe nach den Zahnradpaarungen für die einzelnen Gänge und vor dem Kegelradantrieb noch für eine zusätzliche Stirnradzwischenstufe entschieden hat. Wie eingangs erwähnt, bringt jede Zahnradpaarung einen kleinen Wirkungsgradverlust mit sich. Die beiden Eingangswellen sind mittels Kerbverzahnungen mit den Lamellenkupplungen verbunden, dabei ist die Eingangswelle 2 für die ungeraden Gänge eine Hohlwelle und wird auf der Eingangswelle 1 mit Nadellagern gelagert. Auf beiden Eingangswellen sind zwei Zahnräder als Los- und die beiden anderen als Festräder ausgeführt. Bei der Abtriebswelle verdoppelt sich die Anzahl der beiden Räderarten.

Zusätzlich ist am rechten Ende (Bild 8) noch ein Festrad für die Festübersetzung auf den Achsantrieb montiert. Synchronkörper und Schaltmuffen verteilen sich ebenfalls auf alle Wellen.

Bild 8. Das Räderwerk des ungleichachsigen Getriebes. Deutlich sichtbar ist hier die Ritzelwelle mit einer zusätzlichen festen Übersetzungsstufe.

Schmierung und Kühlung Als grosse Besonderheit verfügt das Getriebe über zwei vollständig getrennte Ölkreisläufe. Ein von der Mechatronik angesteuerter bürstenloser Motor mit einem Positionssensor für die Ankerstellung und die Drehzahl treibt zwei nebeneinanderliegende Zahnradpumpen mit unterschiedlichen Dimensionen an (Bild 9). Die Niederdruckpumpe weist wenige, aber breite Zähne mit grossen Zahnlücken auf und fördert ATF (Automatic Transmission Fluid – Automatenöl) zur Kühlung durch die Kupplungen und allenfalls auch durch die Mechatronik. Das Automatenöl wird im Kreislauf in einem am Getriebegehäuse befestigten Öl-Wasser-Wärmetauscher gekühlt, welcher mit dem Kühlkreislauf des Motors verbunden ist. Die schmalen Zahnräder der Hochdruckpumpe weisen mehr Zähne auf und drücken das ATF in einen Gasdruckspeicher,

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Bild 7. Die Betätigung der beiden Kupplungen erfolgt über zwei separat betätigte zentrale Ausrücker. welcher auf der Gasseite mit Stickstoff gefüllt ist. Für die Gang- und Kupplungsbetätigung können bis zu 28 bar Druck gespeichert werden.

Die Elektropumpe in Verbindung mit dem Druckspeicher ist ein typisches Merkmal der Power-on-DemandPhilosophie. Fährt ein derart ausgerüstetes Fahrzeug mit konstanter Autobahngeschwindigkeit, so brauchen die Kupplungen weder Kühlöl, noch muss gekuppelt oder geschaltet werden. Die Pumpe kann also stillstehen und Antriebsenergie gespart werden.

Für diesen Ölkreislauf sind in der zentralen Hydraulikeinheit drei Ölfilter angebracht: ein Saugfilter, ein Nieder- und ein Hochdruckfilter (Bild 11).

Eine grosse Spezialität stellt die Quasi-Trockensumpfschmierung für das Getriebe dar. Durch eine elektrisch betriebene Strömungspumpe wird das speziell dünnflüssige MTF (Manual Transmission Fluid – Getriebeöl) über eine Steigleitung in eine über dem Radsatz liegende

Bild 9. Der Elektromotor treibt in der Tandem-Ölpumpe zwei unterschiedliche Zahnradpaare an und erzeugt damit verschiedene Drücke.

Versorgungswanne gefördert (Bild 10). Von dieser Versorgungswanne werden die einzelnen Schmierstellen über Bohrungen oder kurze Leitungsstücke gezielt mit Schmieröl versorgt. Ist die Getriebeöltemperatur unterhalb von 0 °C, so wird diese Ölpumpe ausgeschaltet, das Ölniveau steigt in der Ölwanne, und die Zahnräder panschen im Öl, verspritzen dieses und erwärmen es sehr schnell.

Bei positiven Temperaturen wird die Pumpe von dem Steuergerät angesteuert, und das Öl wird in die Versorgungswanne gefördert. Dadurch sinkt der Ölstand im Gehäuse, und die Räder panschen nicht mehr.

Der Wirkungsgrad des Getriebes kann mit dieser Massnahme um einige Punkte erhöht werden.

Mechatronik Die Mechatronik steuert ausser der (mechanischen) Parksperrenfunktion

Antrieb – Getriebe FACHWISSEN

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Bild 11. Die Mechatronikeinheit umfasst das elektronische Steuergerät, die Magnetventile und die Tandem-Ölpumpe mit ihren Filtern. Das Gangstellermodul wird auf die Mechatronikeinheit gesteckt. alle Funktionen des Getriebes. In der Mechatronikeinheit sind die elektrohydraulische Steuereinheit, die Steuerelektronik, die TandemÖlpumpe mit ihren Ölfiltern und dem Druckspeicher zusammengefasst.

Ausserdem geben die eingebauten Temperatur- und Drucksensoren – aber auch Drehzahl-, Wegsensoren und das Gangstellermodul – ihre Informationen an das Getriebesteuergerät weiter. Zwei Arten von direktgesteuerten proportionalen

Bild 10. Fördert die MTF-Pumpe das Öl in die Versorgungswanne, sinkt der Ölstand, und die Zahnräder panschen nicht mehr im Öl.

Magnetventilen sind in der Mechatronik untergebracht. Für die höherbelasteten Kupplungs- und Gangsteller-Magnetventile wurden Cartridge-Magnetventile eingesetzt. Diese Ventile sind mit dem beweglichen Kolben und dem feststehenden Gehäuse in das Mechatronikgehäuse eingebaut. In dieser Bauart weisen Magnetventile weniger Leckverluste auf und haben eine höhere Lebensdauer. Bei den anderen Magnetventilen laufen die

FRAGE 1. Zeichnen Sie im Bild schematisch die Kraftverläufe für alle Gänge.

LÖSUNG ZUR AUSGABE 9/2015 1. VTS, Kapitel 3: Bremsen und Assistenzsysteme, Artikel Art. 103/5 2. Direkte und indirekte Systeme 3. Reifendruck und Temperatur sind bekannt. Im Moment, in dem die Lauffläche die Fahrbahn berührt, ergibt sich in diesem Laufflächenpunkt ein Schlag (physikalisch: Beschleunigung), Ähnliches passiert, wenn der Fahrbahnkontakt wieder aufgehoben wird. Über die ABS-Sensoren ist die Raddrehzahl bekannt, womit nun die Latschlänge bestimmt werden kann. Da der Sensor zum Reifen gehört, wurde er mit reifenspezifischen Daten versorgt und kann aufgrund der Latschlänge und des Innendruckes auf die Radbelastung schliessen

Kolben direkt im Mechatronikgehäuse. Im Gangstellermodul sind die vier Gangsteller untergebracht, welche die Schaltstangen für die vier Schiebemuffen betätigen. Durch den Zusammenbau der vier Gangsteller werden die Schaltzeiten noch einmal verkürzt, und auch die Schaltwege können kürzer gestaltet werden.

Mit dieser neuen Getriebefamilie werden Spreizungen bis 8.4 erreicht, wobei der 7. Gang als «Spargang» ausgelegt ist und die

Höchstgeschwindigkeit im 6. Gang erreicht wird. Die verkraftbaren Leistungen und Drehmomente liegen bei 200 kW bzw. 400 Nm. Audi hat mit diesem Getriebe einige wegweisende Neuigkeiten in die Getriebetechnik eingebracht, und wir dürfen gespannt sein, wie lange es dauert, bis einige dieser Lösungen als Stand der Technik gelten.

TECHNIK Subaru Eyesight

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Stereokamera für alle nach vorne gerichteten Fahrerassistenzsysteme

EIN SENSOR FÜR ALLE FUNKTIONEN Die Flut von Neuheitenmeldungen rund um Fahrerassistenzsysteme FAS ebbt nicht ab. Im Gegenteil, alle Hersteller wollen den Kunden unfallvermeidende Systeme anbieten. Die meisten Marken nutzen für die Überwachung vor dem Fahrzeug Radar- oder Lidarsensoren für die Abstandmessung in Kombination mit Kameras. Nur der optische Sensor kann Fahrspuren oder Verkehrsschilder erkennen. Subaru reduziert die Anzahl der Sensoren und verbaut im FAS Eyesight lediglich zwei Kameras. Text: Andreas Senger | Bilder: Subaru

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igentlich liegt es auf der Hand: Nur eine Kamera kann «sehen», was vor dem Fahrzeug geschieht. Radarwie auch Lasersensoren (Lidar) sind präzise Abstandsmesser. Die Objekterkennung und das Verfolgen von Objekten vor dem Fahrzeug (Tracking) sind hingegen aufwändig, die Sensorik teuer.

Beim Eyesight-System scannen zwei Farb-CMOS-Kameras das Vorfeld des Fahrzeuges. Mit der entsprechenden Auswertesoftware können Objekte erkannt und Fahrspurlinien detektiert werden. Damit lassen sich Systeme wie der adaptiveTempomat ACC (Adaptive Cruise Control), der Spurhalte- und der Notbremsassistent mit nur einem Sensorsystem kostengünstig realisieren.

Weiterentwicklung von Eyesight Subaru ist aktuell der einzige Automobilhersteller, der mit einem reinen Stereokamerasystem diese Funktionalität technisch umsetzt. Was den wenigsten bekannt sein dürfte: Schon in den 1990er-Jahren hat Subaru mit der Entwicklung des Systems Eyesight begonnen. Erste Ausführungen besassen Schwarz-Weiss-Kameras, welche eine Reichweite von 80 m aufwiesen. Das aktuelle System Modelljahr 2015 arbeitet neu mit Farbkameras, hat eine Reichweite von 110 m, ist weniger empfindlich auf Gegenlicht und arbeitet mit einer schnell rechnenden Hardware und verbesserter Erkennungssoftware.

Beide Kameras nehmen kontinuierlich die Umgebung vor dem Fahrzeug auf. Schon mit wenigen Pixeln (Bildpunkten) kann die Software erkennen, ob es sich um einen Lastwagen, ein

Neu verwendet Subaru für das Fahrerassistenzsystem Eyesight zwei Farb- statt Schwarz-Weiss-Kameras. Nebst Personen und Velofahrern erkennt das System bis auf 110 m vorausfahrende Fahrzeuge und ihr Bremsen am Aufleuchten der Bremslichter.

Der Regensensor ist auf Höhe der Kameras platziert. Eine regenfreie und saubere Frontscheibe ist massgeblich für die einwandfreie Funktion.

Automobil, einen Motorradfahrer, Velofahrer oder Fussgänger (Körpergrösse 1 bis 2 m) handelt. Durch das Übereinanderlagern der beiden Bilder und den Winkel der Perspektive kann die Software den Abstand berechnen, durch die Veränderung von Bild zu Bild zudem die Relativgeschwindigkeit zum eigenen Fahrzeug ermitteln.

Vorteile der Kameratechnik Nebst der präzisen Objekterkennung kann Eyesight der aktuellen Version das Verzögern eines vorausfahrenden

Wichtig für Kunden/Werkstatt: Die Kameraflächen müssen sauber sein, der Platz der Autobahnvignette ist vorgegeben.

Fahrzeuges durch Aufleuchten der Bremslichter erkennen. Damit verkürzt sich die Reaktionszeit des ACC merklich. Entsprechend arbeitet Subaru mit geringeren Verzögerungswerten als die Mitbewerber, was für die Fahrzeuginsassen als angenehmer betrachtet wird. Auch die Nachverfolgung von Objekten in Kurven oder Fahrzeugen auf

benachbarten Fahrspuren ist durch die horizontale Bilderkennung von 35° (17,5° nach links und rechts) gegenüber Fernbereichsradaren mit geringeren Abtastwinkeln besser.

Einschränkung der Funktionalität Oberste Erkennungspriorität haben Fahrzeughecks, Fussgänger und Einspurfahrzeuge wie Velos. Steht

Subaru Eyesight TECHNIK

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Der Funktionsumfang von Eyesight in der Übersicht: Subaru vereint Abstandsmessung und Erkennung von Objekten (Verkehrsschilder) in einem System.

Eyesight erkennt die Verzögerung des vorausfahrenden Fahrzeuges über die Bremsleuchten. Radar- oder Lidarsysteme «sehen» diese nicht, sondern berechnen den Abstand und die Verzögerung kontinuierlich. Durch diesen Zeitgewinn kann Eyesight mit geringeren Verzögerungswerten bremsen und damit für die Passagiere angenehmer verzögern.

Die Stereokamera ist bei der Erkennungsgeschwindigkeit den anderen Frontsensoren überlegen. Damit bleibt mehr Reaktionszeit für das System.

Die Vernetzung ist komplex: Eyesight verarbeitet zuerst die Kamerabilder in einer 3D-Bildverarbeitung.

Die Erkennung und das Tracking folgen danach. Die Anbindung ans Fahrzeug übernimmt ein CAN-Bus. Auftreten von Gegenlicht kann die Funktionalität kurzzeitig eingeschränkt werden.

Eine mehrstufige Warnkaskade mit unterschiedlichen Verzögerungswerten und Assistenten fürs Bremsen/Lenken. ein Fahrzeug schräg vor den EyesightKameras, hat das System möglicherweise Schwierigkeiten bei der

Erkennung. Als Kreuzungs­assistent eignet sich Eyesight entsprechend nicht.

Bei starkem Regen oder Schneefall sowie Scheibenbeschlag oder Verschmutzungen und gleichzeitigem

Freies Sichtfeld Umgewöhnen müssen sich die Subaru-Kunden bei der Montage der Autobahnvignette oder anderer Aufkleber. In der Betriebsanleitung werden die Zonen angegeben, welche das Sichtfeld der zwei Kameras nicht beeinträchtigen.

Wenn die Frontscheibe von innen gereinigt wird, müssen die Kameras abgedeckt werden, dies gilt ebenso bei einem Frontscheibenwechsel.

Vorteilhaft für die Kunden: Bei Unfallschäden ist die FAS-Sensorik im Gegensatz zu Radarsensoren an der Front optimal geschützt.

TECHNIK Elektromechanische/-hydraulische Systeme

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Power on Demand und automatisierte Kupplung

ES GEHT AUCH ELEKTRISCH Schaeffler stellte auf der Internationalen Automobilausstellung IAA mit dem elektromechanischen Wankstabilisator, dem elektromechanischen Nockenwellensteller und der automatisierten Kupplung drei Lösungen vor, die den entsprechenden rein mechanischen bzw. hydraulischen Systemen einiges voraus haben.

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lektromechanische und elek­t­ro­hydraulische Sys­te­ me übernehmen sowohl im Antriebsstrang als auch im Fahrwerk immer häufiger Funktionen, die bisher rein mechanisch oder rein hydraulisch umgesetzt wurden. Dabei ermöglichen diese mechatronischen Komponenten Power-on-Demand-Lösungen und tragen so zur Reduktion von Verbrauch und Emissionen bei. Zudem erlauben sie die Implementierung neuer Funktionen.

Elektromechanischer Wankstabilisator Der elektromechanische Wankstabilisator von Schaeffler, der in einer Oberklasselimousine zu seinem ersten Serieneinsatz gelangt, setzt sich aus Getriebe, Lenkungsmotor mit Elektronik sowie einem integrierten Drehmomentsensor zusammen. Der Lenkungsmotor mit hochübersetztem dreistufigem Planetengetriebe verdreht die beiden Stabilisatorhälften gegeneinander und erzeugt so ein Drehmoment, das stabilisierend auf den Fahrzeugaufbau einwirkt. Das Drehmoment wird mit Hilfe des berührungslosen Momentsensors exakt erfasst und für eine schnelle und präzise Regelung des Aktuators verwendet.

Ein Entkopplungselement aus einem hochfesten und temperaturbeständigen Elastomer absorbiert zudem geringe Störungen in der Fahrbahn und hilft, die Anzahl der notwendigen Regelungsangriffe auf schlechten Wegen zu reduzieren.

Schaeffler nennt für den elektromechanischen Wankstabilisator eine Verringerung des Treibstoffverbrauchs um bis zu 0,3 l

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Elektrische Unterstützung: Die von Schaeffler auf der IAA präsentierten Systeme helfen, den Treibstoffverbrauch weiter zu reduzieren. (Bilder: Schaeffler)

Dynamik elektromechanischer Stel­ ler ermöglicht es, auch bei niedrigen Motordrehzahlen sehr schnell auf Laständerungen zu reagieren – etwa wenn der Fahrer das Gaspedal im Schubbetrieb schlagartig voll durchtritt. Denn anders als bei hydraulischen Systemen ist die Reaktionsgeschwindigkeit auf einen Lastwechsel nicht von der Ölversorgung abhängig.

Zudem fällt mit einem elektromechanischen Nockenwellenversteller das An- und Abstellen des Motors komfortabler aus. Dies ist nicht nur im Start-Stopp-Betrieb wichtig, sondern vor allem auch für Hybridfahrzeuge.

Hier wird das Zuschalten des Verbrennungsmotors ohne wahrnehmbares Ruckeln möglich, weil der Motor bis zum Erreichen einer Drehzahl von 200/min mit reduzierter Kompression betrieben wird. Möglich ist das, weil die Nockenwelle bereits vor dem Anspringen des Verbrennungsmotors in eine entsprechende Position gefahren werden kann. Während des Hochlaufens werden dann die Steuerzeiten der Ventile synchron so an die Einspritzung angepasst, dass die

gegenüber Fahrzeugen mit einem entsprechenden hydraulischen System. Gleichzeitig ergibt sich eine höhere Systemdynamik sowie ein präziseres Lenkverhalten. Darüber hinaus ist natürlich der Einbau in Hybrid- und Elektrofahrzeugen problemlos möglich.

Mit der Elektromechanik ist es möglich, die Nockenwelle mit einer Geschwindigkeit von bis zu 600 °KW/s zu verstellen, während hydraulische Systeme – abhängig von Motordrehzahl und Temperatur – um den Faktor zwei bis zehn langsamer arbeiten. Die höhere

Elektromechanischer Nockenwellenversteller Auch der von Schaeffler entwickelte und produzierte elektromechanische Nockenwellenversteller steht vor seinem ersten Serieneinsatz – er wird sein Debüt in einer japanischen Motorenbaureihe geben. Der Steller besteht aus einem bürstenlosen Gleichstrommotor und einem hochuntersetzen Getriebe. Letzteres basiert auf einem flexiblen Zahnriemen und einem ovalen Wälzlager und übersetzt die Motordrehzahl mit etwa 70 zu 1.

Elektromechanischer Wankstabilisator: Ein Lenkungsmotor mit hochübersetztem dreistufigem Planetengetriebe verdreht die beiden Stabilisatorhälften gegeneinander.

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Elektromechanische/-hydraulische Systeme TECHNIK

E-Clutch MTplus: Bei dieser kostengünstigen Lösung wird ein zweiter, elektrisch betätigter Geberzylinder parallel zum bestehenden eingebaut.

Elektromechanischer Nockenwellenversteller: Verstellgeschwindigkeit von bis zu 600 °KW/s.

Verdichtung sachte wieder einsetzt; mit angepasster Einspritzung und Zündung wird in der Folge ein sanfter Motorhochlauf erreicht.

Automatisierte Kupplung Damit verbrauchssenkende Fahrstrategien – vom «Segeln» bis hin zum elektrisch unterstützten Fahren – auch in Fahrzeugen mit manuellem Schaltgetriebe angewendet werden können, muss die Kupplung automatisiert werden. Diverse Zulieferer haben in letzter Zeit entsprechende Systeme einer E-Clutch vorgestellt.

Schaefflers Lösung übernimmt das Kuppeln, je nach Ausbaustufe, nur in bestimmten Fahrsituationen oder führt alle Kupplungsvorgänge vollautomatisiert aus.

Insgesamt wurden drei nach dem Grad der Automatisierung abgestufte Konzepte einer E-Clutch entwickelt.

In der Variante MTplus wird das Grundprinzip der hydraulischen Kraftübertragung beibehalten, aber ein zusätzlicher Aktuator direkt in die Druckleitung eingebaut. Bei dieser Anordnung sind die Anforderungen an die Betätigungszeit und -anzahl geringer, sodass die Leistung kleiner ausfallen kann, was sich letztlich in relativ geringen Mehrkosten von MTplus gegenüber einer klassischen Kupplungsbetätigung widerspiegelt.

Schon diese Teilautomatisierung genügt jedoch, um die «Segeln»Funktion umzusetzen, mit der bei konstanter Fahrt der Motor vom Getriebe getrennt und entweder ganz abgeschaltet oder im Leerlauf weiterbetrieben wird. Das Signal dazu gibt der Fahrer indirekt, indem er vom Gas geht – das Auskuppeln wird von MTplus übernommen.

In der Ausbaustufe Clutch-by-Wire wird die mechanische oder hydraulische Anbindung des Pedals an das Ausrücksystem vollständig ersetzt.

Ein Pedalkraftsteller erzeugt die fehlende Gegenkraft des Ausrücksystems auf das Pedal. Er enthält zudem einen Sensor, der die Pedalstellung an den Kupplungsaktuator meldet. Dadurch nimmt der Fahrer nicht unmittelbar wahr, dass die Kupplungsbetätigung automatisiert ist, sondern fährt weiterhin, wie er es von einem Fahrzeug mit manuellem Getriebe gewohnt ist. Das eigentliche Öffnen und Schliessen der Kupplung übernimmt in allen Fahrsituationen ein «intelligenter» Aktuator. Er besteht aus einem Grundaktuator, der die gesamte Elektronik, den E-Motor und einen Spindeltrieb beinhaltet. Die anwendungsspezifische Anbindung an die Kupplungsbetätigung übernimmt ein mechanisches oder hydraulisches

E-Clutch Clutch-by-Wire: Das Kupplungspedal ist vollständig vom Ausrücksystem entkoppelt, das über einen elektrisch betätigten Geberzylinder angesteuert wird.

E-Clutch EKM: Das elektronische Kupplungsmanagement kommt ohne Pedal aus, die Kupplung wird auf Sensorsignalen basierend angesteuert.

Modul. Clutch-by-Wire ist leistungsfähiger als MTplus und ermöglicht hoch dynamische Eingriffe wie zum Beispiel schnelle Schaltungen und schlagartige Bremsungen.

Zudem kann die Umsetzung von Pedalweg in Kupplungsweg elektrisch eingestellt werden, was eine gangabhängige Adaption oder die Wahl eines Sportmodus ermöglicht.

Das elektronische Kupplungsma­ na­ge­ment EKM schliesslich basiert auf der gleichen Technik wie Clutchby-Wire, verzichtet jedoch auf ein Pedal. Das Signal zum Auskuppeln liefert ein Sensor in dem Moment, in

dem der Fahrer zum Schalten ansetzt.

Sobald der Gang eingelegt ist, erfolgt auch das Einkuppeln automatisch.

Der noch höhere Automatisierungsgrad von EKM bietet gute Voraussetzungen, um einen Elektromotor in den Antriebsstrang zu integrieren.

Bei entsprechend dimensionierter Batterie in einem 48-V-Bordnetz kann dieser den Vortrieb in allen Fällen übernehmen, in denen der Verbrennungsmotor unwirtschaftlich arbeitet – zum Beispiel beim Einparken, im Stop-and-go-Verkehr oder im Stadtbetrieb bei geringer Geschwindigkeit. (sag)

LAUFSTEG Porsche 911 Typ 991 II

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Sanftes optisches Facelift, tiefgreifende Technikaktualisierung

SPORTWAGENIKONE UNTER DRUCK Es hat sich bei Porsche eingeschliffen: Die Sportwagenikone wird jeweils im Laufe ihrer Bauzeit einmal facegeliftet. Optisch sind die Unterschiede nur für Kenner ersichtlich. Front- und Heckstossfänger sind überarbeitet, und die Scheinwerfer mit dem LEDVierpunkttagfahrlicht halten Einzug. Unter dem Heckdeckel und beim Infotainment werden aber neue Wege beschritten.

Insbesondere der Verzicht auf Saugmotoren dürfte für Puristen Grund genug sein, sich noch einen aktuellen 991 zu bestellen.

Text: Andreas Senger | Bilder: Porsche

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uch Porsche muss wie andere Sportwagenhersteller den CO2-Ausstoss und damit den Treibstoffverbrauch reduzieren. Dies ist entweder mittels Hybridisierung oder durch Downsizing realisierbar.

Beim Sportwagentopmodell 911 hält Downsizing Einzug.

Ein 3.0-Liter-Sechszylinderboxermotor stellt künftig die Basismotorisierung dar. Aber keine Angst, die Hubraumreduktion wird durch Vorverdichten der Ansaugluft mittels Abgasturbolader kompensiert. Je ein Lader versorgt jeweils eine Zylinderbank mit Frischluft, welche in Ladeluftkühlern vor dem Einlass in den Brennraum effizient gekühlt wird.

Wer sich jetzt freut, dass die Lader aus dem 911 Turbo mit variablerTurbinengeometrie Einzug halten, wird enttäuscht. Konventionelle Abgasturbolader mit elektrisch gesteuertem Bypass sorgen für die Zwangsbeatmung. Die Ladedrücke: Carrera 0,9 bar, Carrera S 1,1 bar, Verdichtungsverhältnis 10:1.

Hubraumkompensation mit Druck Die neue Motorengeneration weist in der Basisversion Carrera eine Leistung von 272 kW/370 PS und ein Drehmoment von 450 Nm auf.

Der Carrera S wird 309 kW/420 PS und einen Drehmomentbestwert von 500 Nm (je ab 1700/min bis 5000/min) aufweisen. Die stärkere Variante verfügt über Lader mit anderer Verdichterradgeometrie, eine geänderte Abgasanlage und eine optimierte Motorsteuerungssoftware. Der Drehzahlbegrenzer setzt bei beiden Triebwerken bei 7500/min

Grundsätzlich bleibt alles beim Alten: optisch mit sanften Retuschen an Front- und Heckstossfänger, Fahrwerksmodifikationen und einem modernisierten Infotainmentsystem. Die Revolution: Beim Typ 991 FL sorgen zwei Abgasturbolader für Druck.

Die Hubraumreduktion wird durch zwei Abgasturbolader kompensiert, welche über ein elektrisch angesteuertes Bypassventil verfügen. Ladedruck: 0,9/1,1 bar.

Die Ladeluftkühler sind künftig in beinahe jedem 911er anzutreffen.

ein. Diese Downsizingmassnahme reduziert den Normverbrauch um rund 12 %. Beide Versionen werden mit manuellem 7-Gang-Getriebe oder dem meist georderten 7-GangDoppelkupplungsgetriebe bestellbar

(bspw. optionale Hinterachslenkung) sowie unter anderem ein modernes Infotainmentsystem mit Onlinenavigation und besserer Einbindung von iPhones durch Apple CarPlay runden das Facelift des Typs 991 ab.

sein. Der Carrera mit PDK soll die Beschleunigung aus dem Stand auf 100 km/h in 4,2 s absolvieren (vmax 295 km/h), der Carrera S mit PDK in 3,9 s (vmax 308 km/h).

Optimierungen beim Fahrwerk

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OLED – Organic Light Emitting Diode TECHNIK

Nächster Schritt in der Lichttechnik: organische Leuchtdiode

VARIABILITÄT IN DER BELEUCHTUNG Audi präsentierte an der IAA in Frankfurt den nächsten Schritt in der Beleuchtungstechnik: Auf Gasentladungslampen, LED- und Matrix-LED-Scheinwerfer sowie Laserfernlicht folgt nun die OLED-Technik. Die bisherigen Entwicklungen sorgten für eine bessere Fahrbahnausleuchtung, OLED soll vor allem neue Designakzente setzen. Die flächige und kontrastreiche Beleuchtung wird die Leuchtengestaltung oder Anzeigeinstrumente in Zukunft evolutionieren. Wir zeigen, wie die Technik funktioniert.

Text: Andreas Senger | Bilder: Audi

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euchtdioden (LEDs) sind Punktstrahler. Wenn eine Fläche gleichmässig beleuchtet sein soll, müssen Reflektoren oder Lichtleiter eingesetzt werden.

Für stufenlos dimmbare Leuchtflächen eignen sich daher eher LCDSchichten (Liquid Cristal Display), also Flüssigkristallanzeigen. Diese benötigen allerdings eine Hintergrundbeleuchtung, während die OLEDs, also organische Leuchtdioden, selbstleuchtend sind. Darum ist die Automobilindustrie, allen voran Audi als Innovationsförderer im Bereich Lichttechnik, interessiert, die OLED-Technik fahrzeugtauglich zu trimmen.

Die OLEDs funktionieren wie die meisten Halbleiterelemente: Eine Kathode (Metallschicht) und eine Anode (transparente Indiumzinnoxidschicht ITO) sorgen beim Anlegen einer Gleichspannung von 3 bis 4 Volt dafür, dass Strom fliessen kann.

Dieser wandert durch verschiedene Schichten.

Je nach organischer Zwischenschicht können die Hauptfarben Rot, Grün oder Blau erzeugt werden.

Wenn alle Schichten gleichzeitig leuchten, ergibt sich eine gleichmäs­ sig, diffus ausgeleuchtete weisse Fläche. Die Anode ist dabei im dargestellten Fall transparent, so dass das Licht (Photonen) austreten kann.

OLEDs können auch beidseitig Licht aussenden. Dann muss die Kathode allerdings ebenfalls transparent sein.

Vor- und Nachteile der OLED-Technik Der Vorteil von OLED-Flächenbeleuchtungen ist, dass die Halbleiterschichten extrem dünn sind. Es können

Organische Leuchtdioden OLED könnten der Fahrzeugbeleuchtung den nächsten Innovationsschub verleihen. Dank der flächig gleichmässigen Ausleuchtung können dreidimensionale Leuchteinheiten dargestellt werden. sind die Farben kontrastreicher.

Zur Anwendung kommen OLEDBildschirme zum Teil in Handys.

Grössere Anzeigeformate wie Fernseher wurden immer wieder als Prototypen gezeigt, bisher allerdings nicht in Gross-Serie produziert.

Die dünnen OLED-Schichten lassen sich dreidimensional verformen, wodurch neue Lichtakzente gesetzt werden können.

OLED-Heckleuchten bieten neue Gestaltungsmöglichkeiten. Die Lebensdauer ist aber noch gering.

Gesamtschichtdicken von weniger als einem Mikrometer realisiert werden.

Dies ist möglich, weil das Aufbringen der Halbleiterschichten im Siebdruckoder Nassabscheidungsverfahren geringe Schichtdicken erlaubt. Die OLED-Schicht ist entsprechend

biegbar, was eine dreidimensionale Verformung beispielsweise einer Heckleuchte ermöglicht.

Leider ist die Lebensdauer von OLED-Leuchteinheiten aktuell noch geringer als bei LEDs. Auch die Energieeffizienz ist schlechter. Dafür

Entwicklungsschwerpunkte Damit sich OLEDs im Fahrzeug durchsetzen können, müssen noch einige Hürden genommen werden.

Unter anderem ist die Leuchtdichte noch eher gering, die Lebensdauer muss massiv steigen, und die Herstellungskosten müssen sinken.

Punkto Designmöglichkeiten bietet OLED aber enorme Vorteile.

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