17.03.2016 10:58 Alter: 2 yrs

Saubere Autos sind möglich

16. Internationales Stuttgarter Symposium

Künftige Autos werden deutlich weniger Schadstoffe und Treibhausgase ausstoßen - nicht nur auf dem Prüfstand, sondern auch im realen Straßenverkehr. Die dazu notwendigen Technologien diskutierten 900 Experten auf dem 16. Internationalen Stuttgarter Symposium Automobil- und Motorentechnik anhand von mehr als 100 Fachvorträgen.

Wie hoch der Handlungsbedarf ist, skizzierte Dr. Michael Steiner, Leiter Entwicklung Gesamtfahrzeug/Qualität bei Porsche schon in der Eröffnungssektion: 81 Prozent aller heute von Porsche verkauften Autos werden in Märkten mit bestehender CO2-Regulierung abgesetzt, schon bald werden es 90 Prozent sein. In einigen Märkten müsste der Kraftstoffverkauf um jährlich fünf bis sechs Prozent abgesenkt werden. Steiner nannte drei Stellhebel, um die Grenzwerte zu erreichen. Erstens sollen konventionelle Antriebe noch effizienter werden. Anhand eines neuen Modells zeigte er, dass darunter die Fahrleistungen nicht leiden müssen: 14 Prozent weniger Verbrauch, aber 15 Prozent schneller. Zweitens werden zunehmend Plug-in-Hybridantriebe angeboten, die einen effizienten Verbrennungsmotor mit einem elektrischen Antrieb kombinieren. Und drittens bereitet Porsche die Markteinführung eines vollelektrischen Sportwagens vor. Der soll aufgrund der sehr hohen Batteriespannung von 800 Volt in vier Minuten ausreichend Strom für eine Reichweite von 100 Kilometern tanken können.

Da die Komplexität der Fahrzeug- und Antriebstechnik in Zukunft weiter steigt, müssen die Automobilentwickler künftig noch enger mit den Produktionsfachleuten zusammenarbeiten. Markus Schäfer, als Mitglied des Bereichsvorstandes Mercedes-Benz Cars für Produktion und Supply Chain Management verantwortlich, zeigte die dazu notwendigen Veränderungen. So haben die Stuttgarter die klassische Funktion des Werkleiters abgeschafft. Die 26 Produktionswerke werden je nach Produktionsprogramm vielmehr von einem weltweiten „Architektur-Verantwortlichen“ geleitet. Unter Architektur versteht man in der Automobilindustrie eine Bauweise, auf der verschiedene Modelle mit unterschiedlichen Antrieben entstehen können. So gibt es zum Beispiel getrennte Architekturen für Frontantriebs- und Heckantriebsfahrzeuge. Auch auf Modulebene werden bei Mercedes die Produkt- und die Anlagenentwicklung mittlerweile eng verknüpft. Ziel sei es nicht, einheitliche Bauteile für alle Modelle herzustellen, sondern beispielsweise 40 unterschiedliche Motorhauben durch ein Anlagenkon-zept abzudecken.

Die Einführung neuer Testzyklen beschäftigt Automobil- und Motorenentwickler derzeit sehr. Wie Thomas Schütz von BMW zeigte, verschiebt die geplante Einführung des neuen Testzyklus WLTP (Worldwide harmonized Light-duty Test Program) die Prioritäten. So gewinnt die Aerodynamik erheblich an Bedeutung. Bei kompakten Fahrzeugen mache sie bis zu 50 Prozent des gesamten Fahrwiderstandes aus - also genauso viel wie Gewicht und Rollwiderstand zusammengenommen. Die Karosserieform zu ändern, sei aufgrund der Kundenpräferenzen in der Regel kein Weg, um einen deutlich günstigen Luftwiderstand zu erreichen. Stattdessen optimieren die Entwickler die Kühlluftführung, den Unterboden und viele andere Details. Sollten Kameras die Außenspiegel eines Tages ersetzen dürfen, brächte dies allein eine Verbesserung des Luftwiderstandes um rund fünf Prozent.

Dass alle Fahrwiderstände weiter zu reduzieren sind, rechnete Axel Lang von Bosch Engineering in seinem Vortrag vor. Bis zum Jahr 2025, so sei-ne Annahme, könne das Gesamtgewicht eines Fahrzeugs der Kompaktklasse um rund 7 Prozent gesenkt werden, der Luftwiderstand um 20 Prozent und der Reifen-Rollwiderstand um 15 Prozent. Und auch die Motorenentwicklung ist noch lange nicht am Ende. So könnte der spezifische Kraftstoffverbrauch bei Ottomotoren durch grundsätzlich verfügbare technische Veränderungen wie hohe Verdichtung, Wassereinspritzung und Magerbetrieb um fast zehn Prozent verringert werden. Die Kombination der Maßnahmen an Fahrzeug und Motor ermöglicht in Summe eine deutliche CO2-Absenkung, die durch milde Hybridisierung - also ein 48-Volt-Bordnetz - nochmals verbessert werden kann.

Dass es möglich ist, die strengen Grenzwerte für Partikel und Stickoxide mit Dieselmotoren auch im realen Straßenverkehr einzuhalten, zeigte der Vortrag von Tillmann Braun, Daimler. Allerdings ist auch hier Zusammenarbeit verschiedener Disziplinen erforderlich. So wurden Motor und Abgas-Nachbehandlungssystem beim Vierzylindermotor OM654 als Baueinheit entwickelt. Das Katalysatorsystem, das einen SCR-Kat umfasst, ist motorfest angeordnet. Der geringe Abstand führt dazu, dass nach einem Kaltstart sehr rasch die für das Funktionieren des SCR-Kats erforderliche Betriebstemperatur erreicht wird. Um die Rohemissionen vor Katalysator zu minimieren, veränderten die Entwickler aber auch die Kolbengeometrie und führten ein Abgasrückführsystem ein, das bis nahe an die Volllast arbeitet.

Schon im Jahr 2017 führt die Europäische Union ein neues Testverfahren ein, mit dem Schadstoffemissionen nicht mehr nur noch auf dem Prüfstand, sondern auch im realen Straßenverkehr gemessen werden sollen. Das sogenannte RDE-Verfahren („Real Driving Emissions“) stellt auch die Entwickler von Ottomotoren vor große Herausforderungen, wie Günter Fraidl von der AVL skizzierte. Besonders groß ist die Abweichung zwischen Rollenprüfstands- und Straßentest, wenn ein großes, schweres Fahrzeug mit einem relativ kleinen Motor kombiniert wird. Aufgeladene Motoren mit geringem Hubraum - sogenannte „Downsizing“-Aggregate - müssen gezielt auf die neuen Anforderungen hin überarbeitet werden.

Die Erfüllung aller Abgas- und Verbrauchsnormen ist unabdingbar, da waren sich die Teilnehmer der abschließenden Podiumsdiskussion einig. Allerdings müssen die Wünsche der Kunden berücksichtigt werden. So berichtete Carla Bailo von der Ohio State University: „Aufgrund der niedrigen Kraftstoffpreise zeigen die Kunden derzeit noch wenig Interesse an Elektro- und Hybridfahrzeugen“. Es sei dennoch wichtig die Entwicklung in Richtung alternativer Antriebe voranzutreiben. Dr. Stefan Kampmann, Entwicklungsleiter des Bosch-Bereichs Benzinmotoren wies darauf hin, dass für junge Menschen andere Dinge an einem Auto wichtig sind als der Antrieb. Das Auto müsse Teil ihrer digitalen Lebenswelt werden - und sich damit auch die Entwicklungsmethoden in der Automobilindustrie ändern. „Wir müssen viel schneller und intuitiver entwickeln und neue Ideen schon nach wenigen Monaten mit ausgewählten Kunden testen.“ Die Elektrifizierung werde rasch an Fahrt aufnehmen, argumentierte Dr. Harald Naunheimer, Forschungschef von ZF Friedrichshafen: „Modulstrategien ermöglichen, solche Technologien auch bei relativ geringen Stückzahlen erfolgreich in den Markt zu bringen.“ Zudem werden Autos schon in absehbarer Zeit autonom fahren, ergänzte Wolfgang Schwenk, General Director für die Fahrzeugentwicklung bei Opel. „Das ermöglicht auch neue Geschäftsmodelle, etwa Flotten von selbstfahrenden Taxis.“

Das Internationale Stuttgarter Symposium wird seit 1995 vom Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart FKFS veranstaltet, um den Austausch von Ingenieuren über neue technische Lösungen und wissenschaftliche Erkenntnisse zu fördern. Zur Zielsetzung des Veranstalters gehört es, nicht ausschließlich über Technologien, sondern auch die sich wandelnden gesellschaftlichen Rahmenbedingungen für das Automobil zu diskutieren.


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