AT_07_08_2016

7+8 | JULI 2016 7+8 | JULI 2016

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TITELTHEMA TURBOLADER MIT RAAXOnline-Plattformen TURBINENTECHNOLOGIE Die Schweizer OnlineGEHT IN SERIE Fahrzeugportale im Überblick BRENNSTOFFZELLENANTRIEB MIT BIOETHANOL ALS TREIBSTOFF NEWS

FORSCHUNG AN A&W Wirtschaftstagung 2016 LEISTUNGSFÄHIGEREN Die Zukunft des KATALYSATOREN FÜR Wirtschaftsstandorts Schweiz GASAUTOS PLUG-IN-HYBRID-KONZEPT UNITI 2016 AUF CVT-GETRIEBE-BASIS Die Highlights der Fachmesse

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SPEICHERN UND LAGERN Interview mit Sabine Holbrook

TECHNIK

WELCHER WEG IST FAKTISCH WIRTSCHAFT RICHTIG? E-Shops Onlineshops für Ersatzteilehandel vereinfachen LAUFSTEG den Werkstattalltag SELBSTZÜNDER MIT E-VERDICHTER Alternativantriebe FÜR STRASSE UND Alternative Antriebe auf dem RENNSTRECKE Vormarsch

TECHNIK Fachwissen Lithium-Ionen-Akkumulatoren Antrieb der Zukunft Der faktisch richtige Weg Audi SQ7 4.0-TDI SUV mit neuem V8-TDI und E-Verdichter

&Technik

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NEWS

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TURBOLADER MIT RAAX-TURBINENTECHNOLOGIE GEHT IN SERIE

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ontinental hat in seiner Turbolader-Erfolgsgeschichte das nächste Kapitel aufgeschlagen: Im neuen 2.0-Liter-Turbobenziner des Audi A3 (2.0lTFSI EA888 Gen.3B) ist erstmals ein Continental-Turbolader mit der Turbinentechnologie RAAX in Serie gegangen. Diese neu entwickelte Turbinenstufe zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass sie das Ansprechverhalten des Motors deutlich verbessert.

Die wichtigste Innovation des neuen Continental-Turboladers ist das veränderte Turbinendesign, dessen Konzept schon in der Bezeichnung deutlich wird: RAAX steht für «radial-axial». Üblicherweise haben Turbolader für Benzinmotoren heute Radialturbinen, bei denen das Abgas in radialer Richtung zum Turbinenrad einströmt. Bei der neuen Continental-Turbinenstufe dagegen erfolgt die Einströmung radial-axial, also aus halbradialer-halbaxialer

Die wichtigste Innovation des neuen Continental-Turboladers ist das veränderte Turbinenschaufeldesign, welches es ermöglicht, das Massenträgheitsmoment um rund 40 Prozent zu reduzieren. (Bild: Continental) Richtung. Das damit verbundene spezielle Design der Turbinenschaufeln ermöglicht es, die Turbinenräder deutlich kleiner zu dimensionieren und damit das Massenträgheitsmoment um rund 40 Prozent zu reduzieren. Das Resultat: Durch die kürzeren Reaktionszeiten bei Motorlastwechseln wird der Lade-

druck schneller aufgebaut und das so genannte Turboloch minimiert.

Neben diesem deutlich verbesserten Ansprechverhalten steigert die RAAX-Technologie im relevanten Motorbetriebsbereich auch den Wirkungsgrad um bis zu drei Prozent und trägt somit zur Emissionsreduzierung bei.

Eine neue Lösung wurde auch für das Wastegatesystem entwickelt, das verhindert, dass bei hoher Motorleistung der Ladedruck zu stark ansteigt. Hier profitierte das Turbolader-Team von Continental-internen Synergien, denn zum Portfolio des Technologieunternehmens gehört auch eine elektronische Wastgate­ steuerung, die für ihre hohe Zuverlässigkeit bekannt ist. Deren Aktuatorkonzept kommt beim neuen Turbolader in modifizierter Form zum Einsatz – was zu einer besonders robusten Lösung für die Verbindung von Aktuator und Wastegate geführt hat.

Zur hohen Robustheit aller Continental-Turbolader trägt auch die automatisierte Produktion bei. Während konventionelle Turbolader in mehreren Arbeitsschritten zum Teil manuell zusammengebaut werden müssen, können bei Continental alle Hauptbauteile in einer Achse vollautomatisch montiert werden. (pd/sag)

BRENNSTOFFZELLENANTRIEB MIT BIOETHANOL ALS TREIBSTOFF

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issan entwickelt einen Brennstoffzellenantrieb, bei dem Bioethanol als Treibstoff zum Einsatz kommt. Dabei wird das Bioethanol in einem innovativen System zunächst in Wasserstoff und dann in elektrische Energie umgewandelt: Die sogenannte e-Bio-Brennstoffzelle enthält einen Reformer, der aus Ethanol oder einem Ethanol-WasserGemisch unter anderem Wasserstoff erzeugt. Der Wasserstoff wird danach in der Festoxid-Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell = SOFC) unter Zusatz von Sauerstoff per Elektrolyse in elektrische Energie umgewandelt, die wiederum die Traktionsbatterie lädt und damit den Elektromotor antreibt.

Gemäss Nissan hat die e-BioBrennstoffzelle mit SOFC einen äusserst hohen Wirkungsgrad – und

automotive total:

In Entwicklung: Die e-Bio-Brennstoffzelle von Nissan verwendet Bioethanol als Treibstoff. (Bild: Nissan) kombiniert so das Beste zweier Welten: Brennstoffzellenfahrzeuge haben mit mehr als 600 Kilometern eine ähnliche Reichweite wie konventionell angetriebene Autos mit Verbrennungsmotor. Nutzer profitieren zudem von den Vorzügen eines reinen Elektroautos wie

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der nahezu lautlosen Fahrt, dem direkten Ansprechverhalten sowie der flotten und gleichmässigen Beschleunigung.

Bioethanol-Rohstoffe zum Beispiel aus Zuckerrohr oder Mais sind in Nord- und Südamerika sowie Asien weit verbreitet. Die e-Bio-Brenn-

stoffzelle verbindet so eine umweltfreundliche Mobilität mit regionalen Möglichkeiten der Energieerzeugung und nutzt dabei die bereits bestehende Infrastruktur.

Obwohl Brennstoffzellenfahrzeuge lokal schadstofffrei unterwegs sind, fällt im Lebenszyklus normalerweise CO2 an. Bei dem neuen Bioethanol-System werden CO2-Emissionen durch das nachwachsende Zuckerrohr, das zur Gewinnung von Bioethanol genutzt wird, neutralisiert – ein nahezu CO2-neutraler Kreislauf entsteht.

Hinzu kommt, dass ein EthanolWasser-Gemisch einfacher und sicherer zu handhaben ist als die meisten anderen Treibstoffe. Dies erleichtert auch den Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur und birgt somit ein grosses Wachstumspotenzial. (pd/sag)

NEWS

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FORSCHUNG AN LEISTUNGSFÄHIGEREN KATALYSATOREN FÜR GASAUTOS

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n Fahrzeugen mit Gasantrieb werden bisher modifizierte Katalysatoren für Benzinautos eingesetzt, die aber nicht darauf ausgerichtet sind, auch das klimaschädliche Methan abzubauen, das in den Abgasen von Gasautos enthalten ist.

Während die Empa daran arbeitet, Gasmotoren und -katalysatoren zu optimieren, spezialisiert sich das Paul Scherrer Institut PSI auf Untersuchungsmethoden, mit denen man die Vorgänge im Katalysator sehr genau beobachten kann. Mit den Ergebnissen lassen sich verbesserte Katalysatorzusammensetzungen sowie Ideen für einen effizienteren Betrieb entwickeln.

Methan-Moleküle lassen sich mit üblichen Katalysatoren nur schwer zersetzen, da andere Abgasbestandteile einfacher an den Katalysator binden als Methan und so die nötige Katalysatoroberfläche besetzen. Um dies auszugleichen, bringt die Industrie bei Katalysatoren für

Blick in das Innere eines Katalysators: Die Kanäle, durch die die Abgase im Betrieb fliessen, sind mit dem eigentlichen Katalysatormaterial (hier Palladium-Partikel) beschichtet, das in dem vergrösserten Ausschnitt als kleine helle Punkte erkennbar ist. (Bild: Paul Scherrer Institut/Davide Ferri) Gasmotoren das Palladium einfach etwas dicker auf und baut darauf, dass das genügt, um alles zu zersetzen. Ziel des PSI aber ist es, die Beschichtung zu optimieren, um

die Effizienz zu erhöhen und teures Material einzusparen. Dazu muss die Forschungsgruppe das Verhalten der Edelmetallpartikel studieren und sehen, wie sie mit den Schadstoffen

reagieren.

Dabei ist die Spezialität des Paul Scherrer Instituts, den Katalysator tatsächlich im Labor unter realistischen Bedingungen wie Schwankungen der Temperatur und des Sauerstoffgehalts zu messen. Die Forscher benutzen für jede Messmethode exakt darauf angepasste Strahlung, die jeweils nur bestimmte Materialien durchdringen kann.

Normalerweise braucht es für jede Messung eine andere spezialisierte Messkammer, in der die Bedingungen simuliert werden können.

Dort muss der Katalysator jeweils zeitaufwändig montiert werden.

Am PSI hat man nun eine bessere Lösung entwickelt: eine Messkammer, bei der man lediglich das Fenster passend zur Art der Strahlung auswechseln muss. So erfolgen mehrere Messungen nicht nur zeitsparend, sondern auch unter absolut identischen Bedingungen in derselben Kammer. (pd/sag)

PLUG-IN-HYBRID-KONZEPT AUF CVT-GETRIEBE-BASIS

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chaeffler hat auf der VDI Getriebetagung in Friedrichshafen ein Plug-in-HybridKonzept auf Basis eines CVT-Getriebes vorgestellt. Zwar ist die Verbindung eines Hybridantriebs mit CVT-Automatikgetriebe nicht völlig neu, doch in der jetzt vom Zulieferer vorgestellten Version als Plug-inHybrid bietet sie noch einmal mehr Effizienz und gesenkte Verbrauchswerte. Das besondere Merkmal der Schaeffler-Lösung ist das Multi-ModeKonzept mit einer Parallelanordnung von Variator und einem Direktgang für den elektrischen Antrieb. Das Konzept baut sehr kompakt und weist aufgrund der geringen Energieverluste eine besonders grosse elektrische Reichweite auf.

Der Elektromotor des Plug-inHybrid-Konzepts leistet 80 kW, der turbogeladene 1,4-Liter-Verbren-

Seit 16 Jahren mit der Audi Multitronic in Serie: der von der Schaeffler-Marke LuK entwickelte Variator mit Scheibensätzen, Kette, Gleitschiene sowie hydraulischer Steuerung. Auf Basis dieser CVT-Technologie könnte es bald auch einen Plug-inHybrid geben. (Bild: Schaeffler) nungsmotor weitere 110 kW. Im C-Segment-Fahrzeug verbaut, ermöglicht das von Schaeffler vorgestellte Plug-in-Hybrid-Konzept eine

Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in 7,8 Sekunden. Und im reinen Elektromodus lässt sich – in Verbindung mit einer 8,7-kWh-Batterie – eine

Strecke von 56 Kilometern absolvieren. Das stufenlose CVT-Getriebe sorgt dabei für höchsten Komfort.

Im Hybridbetrieb wird bei einem Kompaktklassefahrzeug ein NEDCVerbrauch von circa 1,6 l/100 km ausgewiesen. Das entspricht 39 Gramm CO2 pro Kilometer.

Konzipiert ist das Plug-in-HybridKonzept auf CVT-Basis von Schaeffler für den Volumenmarkt, also für Fahrzeuge des B- und C-Segments.

Die Kombination von Hybridtechnologien mit CVT ist ein vielversprechender Ansatz, auch wenn diese Art von Automatikgetrieben bisher eher den asiatischen Raum dominiert.

Für den Einsatz eines CVT spricht, dass der Motor durch die stufenlose Anpassung der Übersetzung ohne Zugkraftunterbrechung stets im verbrauchsgünstigsten Kennfeldbereich betrieben werden kann. (pd/sag)

FACHWISSEN Elektrik

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Lithium-Ionen-Akkumulatoren

SPEICHERN UND LAGERN Lithium-Ionen-Akkumulatoren sind im Moment die am vielversprechendsten bekannten Akkumulatorsysteme. Da an ihnen noch grosses Forschungs- und Entwicklungspotenzial vermutet wird, werden in regelmässigen Abständen Systeme mit neuen Materialkombinationen vorgestellt, welche zum Teil mit veränderten Eigenschaften aufwarten. Text: Andreas Lerch | Bildquellen: Audi, BMW, Bosch, Porsche, Volkswagen, Lerch

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ie Elektromobilität ist nach wie vor teuer, schwer und gross. Der Lithium-IonenAkkumulator ist an den Faktoren Preis, Masse und Volumen heutiger Hybrid- und Elektroantriebe mit ca. 80 % beteiligt. Dabei besteht der Antrieb aus Batterie, Leistungselektronik und Elektromotor. Obwohl klar ist, dass elektrische Speicher die Energiedichte fossilerTreibstoffe nicht erreichen werden, stellt diese Baugruppe auch in Zukunft das Kernstück in der Entwicklung dar. Während die elektrischen Speicher die gesamte chemisch gebundene Energie beinhalten, tragen benzin- oder dieselbetriebene Fahrzeuge massemässig nur ca. 1/16 der Verbrennungsenergie mit. Die restlichen 15 Masseteile sind Luft und können aus der Umgebung eingebracht und nach der Verbrennung auch wieder in die Umgebung ausgestossen werden. Ökologisch ist diese Eigenschaft eher problematisch, aber für die Fahrzeugeffizienz grundsätzlich vorteilhaft. DieseTatsache könnte aber die Toleranz den elektrischen Speichern gegenüber etwas verbessern.

Bild 1. Der ganze Unterboden des BMW i3 ist voller Subunits mit Li-Ionen-Akkumulatoren. Diese weisen einen Gesamtenergiegehalt von 21.6 kWh auf.

Geschichte Die erste Lithium-Ionen-Batterie wurden 1962 von Sanyo vorgestellt.

Die nicht nachladbare Batterie (Primärelement) bestand aus einer

Bild 2. Energie- und Leistungsdichten verschiedener Energiespeicher.

1 Superkondensatoren – 2 Bleiakkumulatoren – 3 Nickel-Cadmium-Akkumulatoren – 4 Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren – 5 Li-Ionen-Akkumulatoren – 6 fossile Treibstoffe.

negativen Lithium-Elektrode und einer positiven Mangandioxid-Elektrode.

1985 wur­de das erste Sekundärelement (= nachladbarer Akkumulator) auf Lithiumbasis mit einer negativen Lithium-Elektrode und einer positiven Molybdänsulfid-Elektrode vorgestellt.

Der nächste, entscheidende Schritt in die Richtung der Lithium-IonenAkkumulatoren gelang durch den Einsatz von Materialien, welche eine Ein- und Auslagerung von Lithiumionen in Kristallgefügen ermöglichten und dabei ein grosses Spannungspotenzial zwischen den Elektroden aufwiesen.

Den ersten derartigen Akkumulator brachte Sony 1991 auf den Markt.

Seither erobert diese junge Akkumulatorentechnologie den Weltmarkt und verbreitet sich rasant. Da LithiumIonen-Akkumulatoren im Gegensatz zu Blei- oder NiCd-Akkumulatoren

erst über eine kurze Entwicklungsgeschichte verfügen, sind die besten Materialkombinationen noch nicht bis zur Grossserie vorgedrungen.

So sind in der Zukunft noch weitere Verbesserungen in den Materialzusammensetzungen zu er­warten.

Energie- und Leistungsdichte Im Bild 2 werden verschiedene Energiespeichermedien miteinander verglichen. Die waagrechte Abszisse ist mit Energiedichte in Wattstunden pro Kilogramm Akkumulatormasse bezeichnet. Die Wattstunden stehen proportional zur Batteriekapazität (in Ah oder F). Das Diagramm gibt an, wie viel Energie ein Kilogramm einer speziellen Batterie aufnehmen und speichern kann. Die Flächen 1 bis 5 stehen für verschiedene Akkumulatorsysteme (siehe Bildlegende). Die

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len, dass die Leistungsdichte für die elektrischen Speicher von den Entwicklern exakt angeschaut werden muss. Das Batteriesystem muss so ausgelegt werden, dass diese vielen Milliarden chemischer Prozesse pro Sekunde ablaufen können.

Beim Lithium-Ionen-Akkumulator ist deutlich zu sehen, dass die Energiedichte mit steigender Leistungsdichte abfällt. Dies hat mit der Konstruktion und der Plattendicke in den einzelnen Zellen zu tun.

Bild 3. Aufbau (Pack) eines Energiespeichers auf Li-Ionen-Basis für ein Fahrzeug. 1 Zelle – 2 Modul – 3 Subunit – a Modul-Controller – b Hochvolt-Ladeanschluss – c Hochvoltanschluss – d eingegossene Kühlrohre – e Kühlmittelverteiler.

Bild 4. Akkupaket (Pack) des Porsche Panamera S E-Hybrid. Deutlich sind die Kühlanschlüsse und im Innern die Zellen und Module erkennbar. bananenförmige Kurve 5 stellt die Eigenschaften von Lithium-IonenAkkumulatoren dar, und es ist ein deutlicher energetischer Abstand zu den anderen festzustellen. Im Consumerbereich reicht die Energiedichte noch etwas höher, doch muss im automobilen Bereiche ein Teil der Energiedichte den Sicherheitsanforderungen weichen. Die Fläche 6 weist dann zum Vergleich auf die Speicherkapazität fossiler Treibstoffe hin. Die Zacken in den waagrechten Diagrammlinien zeigen, dass der

Massstab nicht linear weitergeführt worden ist. Zwischen den Zahlen 200 Wh/kg und 12000 Wh/kg müssten also noch einmal 590 Häuschen oder Abszissenabstände eingefügt werden. Das heisst, es sind und bleiben Welten offen zwischen den elektrischen Energiespeichern und der Speicherkraft fossiler Treibstoffe.

Die Ordinate ist mit Leistungsdichte bezeichnet. Als Einheit steht Watt pro Kilogramm und bei dem Balken 6 ist da keine Problematik zu erkennen.

Mit fossilen Treibstoffen können alle

beliebigen Leistungen abgedeckt werden. Soll ein Motor 1000 kW leisten, muss einfach – neben der Mechanik – eine stärkere Treibstoffpumpe eingebaut sein, als wenn ein Motor nur 10 kW leisten muss.

Bei den elektrischen Speichern ist die Leistungsdichte eine echte Herausforderung. Immerhin müssen bei einem Ampère Stromfluss ~6,242 · 1018 Elektronen pro Sekunde durch einen Leiter gedrückt werden. Um diese vielen Elektronen im Akkumulator «freizukriegen», müssen (je nach chemischem Prozess) ebenso viele chemische Reaktionen ablaufen. So kann man sich vorstel-

Anforderungen Neben den Anforderungen an die Energie- und Leistungsdichte werden bei Fahrzeugakkumulatoren auch die Qualität und die Kosten sowie die Lebensdauer und die Sicherheit betrachtet. Gerade bei der Lebensdauer, der Qualität und der Sicherheit müssen die Akkumulatoren sehr hohe Mindestanforderungen erfüllen. Als Ende der Lebensdauer gilt der Abfall von Energie- und Leistungsdichte unterhalb von 80 % des Neuwerts.

Die Lebensdaueranforderungen sind im Bereich von 10 bis 15 Jahren oder mindestens 150’000 km.

Im Gegensatz zu Ni-Cd-Akkumulatoren weisen die Li-Ionen-Akkumulatoren keinen oder kaum einen Memoryeffekt auf und verfügen auch über eine grosse Zyklenfestigkeit.

Aufbau Im Gehäuseaufbau unterscheiden sich Li-Ionen-Akkumulatoren wie «gewöhnliche» Batterien. Es

Bild 5. Der Aufbau einer gewickelten Li-Ionen-Zelle. 1 Elektrolyt – 2 Anode – 3 Separator – 4 Kathode.

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07+08/16 76 kapazität. Durch die Serieschaltung dieser Zellen ergibt sich eine Nennspannung von 382 V (Zellenspannung 3.7 V). Damit erreicht die Porsche-Batterie einen Energieinhalt von 9.5 kWh (Durchschnittsverbrauch von E-Fahrzeugen: ca. 15 kWh/100 km).

Das Batteriesystem von Porsche ist im Stande, 90 kW Leistung abzugeben, wiegt 134 kg und weist ein Volumen von 85 Litern auf (Bild 4).

Bild 6. Die Einlagerung der (gelben) Lithium-Ionen in die «plättchenartige» Ebenenstruktur von Grafit. gibt sie in zylindrischer Form mit aufgewickelten Elektrodenplatten.

Die flachen Pouch-Zellen weisen blattförmige Elektroden auf, welche in flachen Kunststoffgehäusen mit Anschlusszungen verbaut sind.

Die prismatischen Zellen stellen grössere Einheiten dar und weisen ein hartes Gehäuse auf. Für die aktuellen Hochvoltbatterien müssen die Einzelzellen in Serie und (zum Teil) auch parallel verschaltet werden, damit einerseits die Spannung steigt, andererseits aber auch die gewünschte Kapazität erreicht wird.

So werden die Einzelzellen in Modulen zusammengebaut. Dort sind sie mechanisch fixiert, die elektrische Hochstromverbindung ist vorhanden und eine Überwachungselektronik erfasst die Zellspannungen und die Temperaturen. Daneben kann die Elektronik auch eine Angleichung des Ladezustands der einzelnen Zellen erreichen.

Mehrere dieser Module bilden eine Subunit, in welcher wiederum die Module mechanisch fixiert und elektrisch verbunden sind. Subunits enthalten eine Kühlung in Form von flüssigkeitsdurchströmten Kühlplatten. Somit bieten diese ein aktives Thermomanagement für die Zellen an. Ein komplettes Batteriesystem (Bild 3) kann mehrere Subunits enthalten, daneben ist ein Batteriemanagement-Steuergerät integriert, welches wiederum die Ladezustände der einzelnen Zellen (SOC – State of Charge), aber auch den Alterungszustand (SOH – State of Health) bestimmt. Zusätzlich enthält das Batteriesystem eine Trenneinrichtung (BDU – Battery Disconnect Unit) mit welcher die Batterie galvanisch vom Bordnetz getrennt werden kann.

Der Porsche Panamera S E-Hybrid enthält ein Batteriesystem mit 104 Li-Ionen-Zellen mit je 24.9 Ah Nenn-

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Funktion Die Anode ist gemäss der Definition jene Elektrode, die aus der Umgebung Elektronen aufnimmt. Infolge dieser Definition sollte die Anode beim Lade- bzw. Entladevorgang eines Akkumulators unterschiedlich sein. Beim Laden strömen die Elektronen vom Plus- zum Minuspol, also müsste der Pluspol die Anode sein, da diese Elektrode aus dem Innern der Zelle die Elektronen aufnimmt.

Beim Entladevorgang fliessen die Elektronen vom Minus- zum Pluspol, also werden die Elektronen von der Minus-Elektrode aus dem Zelleninnern zusammengesammelt. Da vor dem Li-Ionen-Akkumulator die Li-Batterien auf dem Markt waren, welche sich nur entladen liessen, wurde die negative Elektrode als Anode bestimmt.

Beim Laden des Akkumulators bewegen sich die Elektronen durch die Verbindungskabel und die elektrischen Verbraucher vom Plus- zum Minuspol, chemisch bewegen sich zur gleichen Zeit die positiv geladenen Li-Ionen ebenfalls von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode. Die Funktion ist anders als beim Bleiakkumulator. Bei diesem reagieren die Plus- und die MinusElektroden (-platten) mit dem Elektrolyten. Beim Li-Ionen-Akku dient der Elektrolyt lediglich zum Transport der Li-Ionen von der einen Elektrode zur andern. Die Li-Ionen sind in den porösen Gitterstrukturen der Elektroden eingelagert. So besteht die negative Elektrode eines Li-Ionen-Akkumulators aus einer wenige Mikrometer dicken Kupferfolie, auf welcher poröses Grafit aufgebracht ist. Zwischen die einzelnen Grafitplättchen können sich die Li-Ionen einlagern (chem.: Interkalation). Im Bild 6 ist die Interkalation dargestellt. Dabei liegen die schwarzen Grafitplättchen in einem Abstand von 0.37 nm auseinander. Zwischen ihnen platzieren sich die Li-Ionen und bilden mit dem Kohlenstoff die Verbindung LiC6. Das bedeutet, dass sich auf sechs Kohlenstoffatome, welche einen Ring bilden, ein LithiumIon einlagert. Damit die Interkalation

Bild 7. Chemischer Aufbau der Li-Ionen-Zelle. Schwarz – Kohlenstoff (Grafit), grün – Metall-Ionen, blau – Sauerstoff-Ionen, gelb – Lithium-Ionen, rot – Kupferfolie, grau – Aluminiumfolie, orange – Separator.

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Bild 8. Die Li-Ionen-Zelle in anderer Darstellung. Der Weg der Ionen durch den Elektrolyt und den Separator ist eingezeichnet, und die Elektronen wandern um den Akku herum. stattfinden kann, müssen innerhalb der Grafitplättchen die Kräfte gross, zwischen den einzelnen Plättchenschichten jedoch klein sein. Wenn die negative Grafit-Elektrode mit Li-Ionen gesättigt ist, hat sich ihr Volumen um ca. 10 % vergrössert, beim Entladen des Akkus leeren sich die Gitterplätze wieder und die Li-Ionen wandern zur positiven Elektrode. Dabei schrumpft die Grafit-Elektrode, aber wenn sie auch alle Li-Ionen abgegeben hat, bleibt die Grafitstruktur stabil, weshalb sie sogar bei Tiefentladungen funktionieren würde.

Anders die Plus-Elektrode: Diese besteht aus einem Metalloxid, in welches sich die Li-Ionen ebenfalls einlagern können. Beim konventionellen positiven Elektrodenmaterial handelt es sich um Lithium-Kobaltoxid (LiCoO2). Auch dieses Material weist – ähnlich wie Grafit – eine Schichtstruktur auf. Es ist auf einer hauchdünnen Aluminiumfolie aufge-

bracht, und in der Materialstruktur wechseln sich die Lagen von Kobalt-, Sauerstoff- und Lithium-Ionen ständig ab (Bild 7). Beim Ladevorgang verlassen die Li-Ionen den Kristall (Deinterkalation) und wandern zur negativen Grafit-Elektrode. Bei der positiven Elektrode lassen sich aber nur etwa 50 % des Lithiums nutzen.

Hat die Hälfte der Li-Ionen die Struktur verlassen, wird diese instabil und Sauerstoff kann freigesetzt werden, was zu einer heftigen Oxidation mit dem Elektrolyten führen kann.

Elektrolyt und Separatoren Um einen Kurzschluss zwischen den einzelnen Platten zu verhindern, sind auch in diesen Akkumulatoren Separatoren eingelegt. Diese sind sehr dünn (15 bis 30 μm) und weisen deshalb nur einen kleinen Widerstand für die wandernden Ionen auf. Dickere Separatoren würden dagegen die Sicherheit

gegen Kurzschluss vergrössern. Im automobilen Bereich baut beispielsweise Bosch einen zusätzlichen «Safety-Function-Layer» ein. Dies ist eine Keramikschicht (z. B. aus Aluminiumoxid), welche verhindert, dass bei einem internen Kurzschluss der Zelle, welcher zu einem lokalen Schmelzen des thermoplastischen Separators führt, die Zerstörung des Separators sich zu einem grossflächigen Kurzschluss ausweiten kann. Durch diese Massnahme wird verhindert, dass die Zellen in Brand geraten können oder gar bersten, sie führt natürlich auf der anderen Seite zu einer deutlich geringeren Energiedichte.

Der restliche Leerraum zwischen den Elektroden wird mit dem Elektrolyten gefüllt. Es gibt verschiedene Elektrolyten mit etwas unterschiedlichen Eigenschaften. Grundsätzlich handelt es sich um eine Lithiumsalzlösung in einem Gemisch von organischen Lösungsmitteln. Da Lithium sehr heftig mit Wasser reagiert, darf bei den chemischen Vorgängen unter keinen Umständen Wasser entstehen.

Energie Wie viele Elektronen in einer Zelle eingelagert werden können, ist von

den Materialeigenschaften abhängig. Aus diesem Grund werden ständig wieder mit neuen Elektrodenmaterialien Untersuchungen durchgeführt. Diese Eigenschaften sind für den Strom, welcher aus einer Zelle geführt werden kann, verantwortlich. Je dünner die einzelnen Elektroden oder Platten der Zelle sind, desto mehr Einbzw. Auslagerungen können pro Zeiteinheit erfolgen, desto höher wird die Leistungsdichte. Dafür ist auch mehr passives Material in der Zelle, was zu einer Verminderung der Energiedichte führt.

Wird die gleiche Anzahl Elektronen bei einer höheren Spannung gefördert, ergibt sich wiederum eine höhere Leistung (P = U · I).

Auch da können mit verschiedenen Materialien wieder unterschiedliche Potenzialgefälle erreicht werden. Um die Zellspannung erhöhen zu können, muss die Gitterstruktur der Metalloxide stabiler gebaut und der Elektrolyt spannungsfester entwickelt werden. Dies sind aktuelle Themen aus den Li-Ionen-Entwicklungslabors. Da im Moment noch an weiteren Verbesserungen geforscht und entwickelt wird, bleibt die Li-Ionen-Zukunft bestimmt bewegt und interessant.

FRAGE 1. W as wird unter Interkalation verstanden?

2. Wie kommt der Akkumulator des Porsche Panamera mit einer Kapazität von 24.9 Ah auf einen Energieinhalt von 9.5 kWh? 3. Wie kann die Leistungsdichte von Li-Ionen-Akkumulatoren gefördert werden? Warum führt dies zu einer Minderung der Energiedichte?

4. Ist im Bild 8 der Lade- oder der Entladezustand des Akkumulators dargestellt?

5. Wie hoch ist die Spannung einer einzelnen Li-Ionen-Zelle?

LÖSUNG ZUR AUSGABE 6/2016 1. B ei höherlastigen Betriebspunkten ist ja Leistung gefragt, deshalb werden in diesen Bereichen alle Zylinder zugeschaltet. In diesen hochlastigen Bereichen ist die Drosselklappe auch geöffnet, wenn alle Zylinder arbeiten, und daher werden die Gaswechsel- oder Drosselverluste vermindert.

2. In der Regel nicht – dort würde man Laufruhe und Sound vermissen. Das System wird aus Komfortgründen im Leerlauf nicht eingesetzt!

3. Rot: Die Zylinder arbeiten, blau: Die Zylinder sind abgeschaltet worden.

Beim Vollmotor (ohne Zylinderabschaltung) wären alle Felder rot.

Prüfung und Instandsetzung von Common Rail Injektoren und Hochdruckpumpen

TECHNIK Antrieb der Zukunft

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Wissenschaftliche Daten statt politische Polemik

WELCHER WEG IST FAKTISCH RICHTIG? Der Elektroantrieb wird ein Teil der künftigen Mobilität darstellen. Aber auch verbrennungsmotorische Konzepte erreichen vergleichbar niedrige Umwelt- und Klimabelastungen. Die energetische Bewertung fällt bei Elektroantrieben nicht besser aus als bei modernen verbrennungsmotorischen Antrieben. Die neuen Antriebstechnologien werden nicht nur auf dem Papier, sondern in der Realität sauberer, wie Dr. Patrik Soltic anlässlich einer Ingenieurtagung der SAE Switzerland ausführte. Text: Andreas Senger | Bilder: Empa

E

s tönt verlockend: Dank Subventionen beim Kauf eines E- oder Hybridfahrzeuges und einem Überfluss an alternativ produzierter Elektrizität – und damit desaströs tiefen Strompreisen – sollen auf den Strassen in Europa künftig nur noch Elektround Plug-in-Hybridfahrzeuge das Strassenbild prägen. Die Politiker lassen verlauten, dass dadurch der Verbrauch von fossilen Treibstoffen und damit der CO2-Ausstoss massiv verringert werden kann.

Dr. Patrik Soltic von der Empa Dübendorf griff die aktuelle Tendenz in Politik und Technik auf und präsentierte anlässlich eines Fachvortrages der Society of Automotive Engineers SAE Switzerland die wissenschaftlichen Fakten. Basierend auf Berechnungen der Abteilung Fahrzeugantriebssysteme zeigte Soltic nüchtern auf, welche Tendenzen in Politik und Technik aufeinandertreffen und welche Antriebe in Zukunft grosse Potenziale zur CO2-Absenkung haben werden.

Von Emissionslimiten zum CO2 Die Politik fokussierte die gesetzlichen Rahmenbedingungen jahrzehntelang auf die Reduktion der Schadstoffemissionen. Diese werden in Kürze flächendeckend so tief werden, dass sie aus lufthygienischer Sicht kaum noch ins Gewicht fallen.

Seit einigen Jahren konzentriert sich die Politik auf den CO2-Ausstoss und damit den Verbrauch fossiler Energie. Seit 2012 wird in Europa ein Grenzwert von 130 g/km angestrebt. Ab 2020 gilt eine Absenkung auf 95 g/km. Die CO2-Emissionen

Die Empa hat aus verschiedenen Quellen die CO2-Emissionen bei der Fahrzeugherstellung (blauer Balken), Energiebereitstellung (roter Balken), beim Betrieb (lachsfarbener Balken) und Recycling (grüner Balken) zusammengetragen. Der gelbe Balken symbolisiert den zusammengezählten CO2-Ausstoss über die Betriebsdauer von 240‘000 km. Der EU-Strommix vermiest die E-Mobilität. werden mittels Testzyklus (aktuell NEFZ, künftig WLTC) festgestellt; es sind reine Tank-to-Wheel-Betrachtungen, der Energieträger Strom wird als CO2-frei angenommen und alternative, flüssige oder gasförmige Treibstoffe wie Biogas werden nur in der Schweiz teilweise eingerechnet.

Strengere Vorschriften in der CH Soltic zeigte im Referat auf, dass die Schweiz aufgrund eines anderen Berechnungsmodells (Fahrzeugmasse wird in der Schweiz jedes Jahr auf die Flotte adaptiert, in der EU nicht) rund 5 % strengere CO2-Grenzwerte aufweist als die EU, was pro Auto knapp 500 Franken höhere Sanktionen hervorruft. Die CO2-Reduktionen sind ein globaler Trend. Allerdings sind die gesetzlichen Vorgaben in Europa und in Japan am strengsten.

Der Stromüberschuss durch alternative Produktion (PV = Photovoltaik) insbesondere in den Sommermonaten könnte in Wasserstoff oder Methan umgewandelt werden.

Die Empa betreibt die «move Empa»-Plattform zur Erforschung.

Anlässlich von Rollenprüfstandsmessungen von Euro-6-Fahrzeugen verglich die Empa den NEFZ mit dem WLTC und stellte fest, dass die Verbräuche und damit die zyk-

lusbedingten CO2-Emissionen im WLTC geringer sind, weil im Zyklus mit höheren Lasten und damit im optimaleren Wirkungsgradbereich von Verbrennungsmotoren gefahren

Unternehmerische Freiheit ... einer von vielen Vorteilen als le GARAGE-Partner!

Antrieb der Zukunft TECHNIK

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Benzinverbrauch in l/100 km

Blau ECE-Fahrzyklus Rot EUDC-Fahrzyklus Grün NEFZ neuer europäischer Fahrzyklus

Standard

Standard mit ohne Gaswechselver­ ohne Reibung Start-Stopp luste, mit Start-Stopp mit Start-Stopp

Perfekter Ottomotor

Hybrid ηrek = 0,6 Perfekter Hybrid Perfekter Hybrid Standard-Ottomotor Standard-Ottomotor und Ottomotor

perfekter Erdgasmotor

perfekter Benzin-Hybridantrieb

Erdgas-Hybridantriebe

perfekter Benzinmotor

Benzin-Hybridantriebe

CO2 in g/km

Welcher Antrieb darf‘s denn sein?

In Computersimulationen hat die Empa verschiedene Antriebe verglichen (siehe Grafik oben). Dabei wurden verschiedene Antriebskonzepte untersucht, indem in Simulationen die Antriebe auf dem Rollenprüfstand den NEFZ abgefahren haben, welcher aus dem Stadtteil ECE und dem Überlandteil EUDC besteht.

Bei den Hybridvarianten wurde mit einem Rekuperationswirkungsgrad von 60 % gerechnet. Die reinen Benzinmotoren werden auch durch technische Optimierung kaum die künftigen EU-Grenzwert für CO2 erreichen (Siehe Grafik rechts).

Erst durch eine Hybridisierung wird es auch dem Ottomotor gelingen, die Werte zu unterbieten.

Interessant ist der Vorteil des Erdgasantriebes. Durch den rund

Linie blau CO2-Grenzwert EU 2015 bis 2020 Linie rot CO2-Grenzwert Schweiz 2016 Linie grün CO2-Grenzwert EU ab 2020

reine Erdgasmotoren

wurde. Weil beim WLTC allerdings die effektive Fahrzeugmasse und nicht ein extra leichtes Fahrzeug als Proband gemessen wird, werden die Verbräuche trotzdem steigen. Bei EFahrzeugen wird der Verbrauchsanstieg noch ausgeprägter sein.

reine Benzinmotoren

In der Simulation wurden verschiedene Antriebssysteme für ein Fahrzeug der unteren Mittelklasse jeweils in den drei Fahrzyklen durchgerechnet. Ohne eine Hybridisierung des Antriebsstranges ist es künftig nicht möglich, den Treibstoffverbrauch und damit den CO2-Ausstoss unter die gesetzlich festgelegten Grenzwerte zu drücken.

perfekter Erdgas-Hybridantrieb

Fahrzeugmasse in kg Der Vergleich der Antriebskonzepte zeigt deutlich: Auch wenn das Benzin und das Erdgas (CNG Compressed Natural Gas) aus fossiler Quelle in die Simulationsrechnung einbezogen wurden, schneidet der Erdgas-Hybridantrieb am besten ab.

25 % geringeren Anteil von Kohlenstoff C im Treibstoff emittiert das CNG-Fahrzeug grundsätzlich weniger CO2. Alternative Antriebe und Erdgas-Hybridfahrzeuge wer-

den der Automobilindustrie helfen, die strengen CO2-Vorgaben 2020 zu erfüllen. Mit synthetischem Treibstoff durch Power-to-Gas-Technologie wären sie CO2-freundlicher

als jedes E-Fahrzeug. Ab 2035 könnten über 100‘000 Fahrzeuge mit CO2-neutralem, synthetischem Treibstoff in der Schweiz betrieben werden.

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LAUFSTEG Audi SQ7 4.0-TDI

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Sportversion des Maxi-SUV mit 48-Volt-Teilbordnetz, E-Verdichter und neuem V8-TDI

SELBSTZÜNDER MIT E-VERDICHTER Die Bezeichnung Kraftwürfel ist angebracht: Schon ab 1000/min vermag der 4.0-TDI-V8 des neuen Audi SQ7 dank Unterstützung eines elektrisch angetriebenen Verdichters 900 Nm Drehmoment auf die Kurbelwelle zu stemmen. Der Drehmomentberg bricht dank Stufenaufladung mit zwei zusätzlichen Abgasturboladern und neuer Ventilsteuerung für die Aufladung dabei erst jenseits der 3000/ min allmählich zusammen, um der maximalen Leistung von 320 kW/435 PS bei 3750/min Platz zu machen. Text: Andreas Senger | Bilder: Audi

D

er 267 kg schwere V8-TDI mit 3956 cm3 Hubraum (Bohrung x Hub 83 x 91,4 mm) ist ein Dampfhammer: Dank E-Verdichter wird schon ab Leerlaufdrehzahl vorkomprimierte Luft in den Brennraum gepresst. Mittels Common-RailEinspritzung mit Piezoinjektoren und maximal 2500 bar Einspritzdruck wird die chemische Treibstoffenergie präzise dosiert und schon bei geringer Motordrehzahl ein Drehmomentmaximum von 900 Nm zwischen 1000 und 3250/min angeboten (Zünddruck in weiten Teilen des Kennfeldes über 200 bar). Die Maximaldrehzahl liegt bei 5000/min.

Erstmals in Serie: E-Verdichter Der elektrisch angetriebene Verdichter ist dabei die wichtigste Novität des 16:1 verdichteten Selbstzünders. Zwischen Leerlaufdrehzahl und rund 1800/min versorgt der E-Verdichter zusammen mit der ersten Abgasturboladerstufe die Brennräume mit Luft.

Der E-Motor des Verdichters nimmt dabei eine maximale Leistung von 7 kW auf. Dank der Integration eines 48-Volt-Teilbordnetzes wird die Stromaufnahme reduziert.

Trotzdem können bei maximaler Bestromung knapp 150 A fliessen.

Der E-Verdichter hat dabei eine Hochlaufzeit von 0 auf 70‘000/min von 250 ms. Dies entspricht einer Drehzahlsteigerung/-beschleunigung von unglaublichen 280‘000/ min innert einer Sekunde. Sobald die erste Abgasturboladerstufe den maximalen Ladedruck liefert, wird der E-Verdichter abgestellt.

Das Spitzenmodell Audi SQ7 wird von einem 90°-V8-4.0-TDI angetrieben, dessen Heissteile im V des Triebwerks liegen.

Für einmal nicht mit Klappen, sondern direkt mit den Auslassventilen: die neue Steuerung der Stufenaufladung.

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Audi SQ7 4.0-TDI LAUFSTEG

Innert 250 ms dreht der aus dem 48-Volt-Teilbordnetz elektrisch angetriebene Verdichter auf 70‘000/min und versorgt die acht Zylinder mit vorkomprimierter Luft.

Das Ansprechen wird in der oben dargestellten Grafik verdeutlicht.

Der grössere Abgasturbolader erhält ab dieser Drehzahl über das zweite Auslassventil ebenfalls einen Abgasstrom und trägt zur Aufladung bei. Beide Lader verfügen zudem über eine variable Turbinengeometrie für das rasche Ansprechen und die Regelung des Ladedruckes. Dieser beträgt maximal 3,4 bar absolut, also 2,4 bar effektiv. Wie die Drehmomentkurve vermuten lässt, wären deutlich mehr als 900 Nm möglich. Die präzise Regelung des Ladedruckes ist unabdingbar, damit die neue Achtstufenautomatik nicht überfordert wird.

Bei Motordrehzahlen bis 2200/min wird nur ein Abgasturbolader mit Abgasenergie versorgt (Aktiv-ATL). Durch Öffnen des zweiten Auslassventils wird bei Drehzahlen ab 2200/min der zweite Lader (Passiv-ATL) parallel zugeschaltet.

Entsprechend ist die Lagerung des Laufzeuges wichtig: Es werden fettgeschmierte Kugelrollenlager eingesetzt. Das 48-Volt-Teilbordnetz (Lithium-Ionen-Akku mit 10 Ah Kapazität) wird übrigens über einen DC-DC-Wandler mit dem konventionellen 12-Volt-Bordnetz gekoppelt.

Der Akku speichert bis zu 0,5 kWh Energie und vermag eine Spitzenleistung von 13 kW abzudecken.

Nebst dem E-Verdichter wird auch die aktive Wankstabilisierung mit 48 V versorgt.

Neuartige Stufenaufladung Bisherige Stufenaufladungen ar­ beiten mit aufwändigen Klappensys­ temen, welche das Abgas beim Hochdrehen des Triebwerks zuerst an einen kleinen Abgasturbolader leiten und danach einen grösseren

Abgasturbolader versorgen. Audi wendet ein neues Konzept an: Durch die Ansteuerung nur eines Auslassventils mittels verschiebbarer Nockenstücke wird bis 2200/min nur ein kleinerer Abgasturbolader mit dem Abgas des Selbstzünders versorgt. Ab dieser Drehzahl wird der E-Verdichter definitiv nicht mehr angesteuert, dafür das zweite Auslassventil aktiviert.

Heissteile im V des Motors Erstmals verbaut Audi auch die Heissteile wie Abgasrückführung, Aufladung und Abgaskrümmer im V des 90°-Gabelwinkel-Motors. Dies führt zu grosser Hitzeentwicklung in diesem Bereich. Um die Wärmeausdehnung der Komponenten im Griff zu haben, wurden unterschiedliche Materialien getestet. Ein Stahlgusswerkstoff bietet punkto Bearbeitung und Wärmeverhalten die optimale Lösung.

Um die Euro-6-Normen einzuhalten, verfügt das Triebwerk über einen Oxidationskatalysator, Die­sel­partikelfilter sowie eine zwei­stufige Entstickungsanlage. Re­sul­tat: 0–100 km/h in 4,8 s, Verbrauch 7,2 l/100 km, Leergewicht ab 2270 kg.

LAUFSTEG AMG GT R

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Topmodell der Mercedes-AMG-GT-Reihe

FÜR STRASSE UND RENNSTRECKE Mit dem AMG GT R schickt Mercedes-AMG einen Hochleistungssportwagen auf die Strasse, der gezielt für den Einsatz auf der Rennstrecke konzipiert wurde. Neben dem Motor, der eine stattliche Leistungsspritze erhielt, fallen besonders die Änderungen bei der Aerodynamik und dem Fahrwerk auf. Text: Stefan Gfeller | Bilder: Daimler

I

n die Entwicklung des AMG GT R, dessen Markteinführung in Europa im März 2017 erfolgen soll, sind umfangreiche Erfahrungen aus den Motorsporteinsätzen im AMG-GT3-Kundensport und der Deutschen Tourenwagen Masters eingeflossen. Werte wie 3,6 s für den Sprint von null auf 100 km/h und die Höchstgeschwindigkeit von 318 km/h sollen in Kombination mit der aussergewöhnlichen fahrdynamischen Ausrichtung ex­t­rem schnelle Runden auf der Rennstrecke ermöglichen.

Der 4,0-Liter-V8-Biturbomotor leis­ tet im AMG GT R 430 kW/585 PS und damit 55 kW mehr als die bisherige Topmotorisierung im GT S (AMG GT und GT S wurden in AUTO&­ Technik 1-2/2015 vorgestellt). Das maximale Drehmoment von 700 Nm steht von 1900 bis 5500/min zur Verfügung. Die Leistungssteigerung wurde mithilfe neuer Turbolader mit einer geänderten Verdichterbearbeitung und kleinerer Wastegate-Steuerdose sowie einer schärferen Applikation der Motorsteuerung erreicht.

Im Vergleich zum AMG GT stieg der Ladedruck der Turbolader von 1,2 auf 1,35 bar. Hinzu kommen optimierte Auslasskanäle sowie eine modifizierte Verdichtung, der gesamte Verbrennungsprozess wurde neu abgestimmt.

Auch das Siebengang-Doppelkupplungsgetriebe in Transaxle-Anordnung an der Hinterachse wurde in Hard- und Software gründlich überarbeitet und damit noch rennstreckentauglicher gemacht. Der erste Gang ist im AMG GT R länger übersetzt, der siebte Gang sowie der Endabtrieb sind kürzer übersetzt, um insgesamt ein noch agileres Beschleu-

Der AMG GT R ist auf den ersten Blick am neuen AMG-Panamericana-Grill mit 15 verchromten, senkrechten Streben zu erkennen. nigungserlebnis und sehr spontane Reaktionen auf schnelle Gaspedalbefehle zu ermöglichen.

Aktive Aerodynamik Fast unsichtbar im Unterboden vor dem Motor verbirgt sich das vollkommen neue, aktive AerodynamikProfil. Dieses nur rund 2 kg leichte Carbon-Element fährt bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h im «RACE»-Modus automatisch ca.

40 mm nach unten aus und verändert den Luftstrom deutlich. Dadurch wird der Venturi-Effekt erzeugt, der den Wagen zusätzlich an die Fahrbahn saugt und den Auftrieb an der Vorderachse bei 250 km/h um rund 40 kg reduziert. Fährt das elektrisch angetriebene Profil aus, öffnet sich gleichzeitig die Abluftöffnung des Motorkühlers im Bug und leitet die Luftströmung gezielt in Richtung

des doppelten Heckdiffusors. Dieser wird dadurch ebenfalls optimal angeströmt, was die Fahrstabilität der Hinterachse erhöht.

Hinzu kommt ein aktives Luftregelsystem mit senkrechten Lamellen, die sich im unteren Bereich

direkt hinter der Frontschürze verbergen. Sie lassen sich per Elektromotor in rund einer Sekunde öffnen und schliessen, um den Luftstrom und damit die Aeroperformance zu verbessern. Normalerweise sind die Lamellen geschlossen – auch

Die Abgasanlage liefert echten Rennwagensound und spart durch die Verwendung von Titan für den Nachschalldämpfer und dünnwandigem Edelstahl für den vorderen Bereich der Abgasanlage rund 6 kg Masse gegenüber dem AMG GT S.

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AMG GT R LAUFSTEG

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Das aktive Aerodynamik-Profil geschlossen (links) und geöffnet. Es fährt bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h aus und verändert den Luftstrom deutlich. bei Höchstgeschwindigkeit, beim Bremsen und in schnellen Kurven.

Diese Stellung reduziert den Luftwiderstand und ermöglicht es, die Luft gezielt in Richtung Unterboden zu lenken, um den vorderen Auftrieb noch weiter zu reduzieren.

Erst wenn bestimmte Temperaturen an vordefinierten Komponenten erreicht sind und der Kühlluftbedarf besonders hoch ist, öffnen die Lamellen und lassen maximale Kühlluft zu den Wärmetauschern strömen.

AMG-Gewindefahrwerk Zur Reduzierung der ungefederten Massen sind Dreieckslenker, Achsschenkel und Radträger an Vorderund Hinterachse komplett aus geschmiedetem Aluminium gefertigt.

Aus dem Motorsport stammen die Uniball-Gelenklager an den unteren Querlenkern der Hinterachse. Sie sind deutlich verschleissfester als Querlenkerbuchsen und haben konstruktionsbedingt kein Spiel, wodurch sich Spur und Sturz auch bei hoher Belastung nicht verändern. An der Hinterachse kommt ausserdem ein dickerer Rohr-Querstabilisator zum Einsatz. Er wurde an die erhöhten fahrdynamischen Anforderungen des AMG GT R angepasst und spart durch seine hohle Bauweise Gewicht.

Das neue AMG-Gewindefahrwerk wurde speziell für den AMG GT R entwickelt. Wie im professionellen Motorsport kann der Fahrer dabei sein persönliches Setup wählen und die Federbasis mechanisch stufenlos einstellen. Damit lassen sich das Nick- und Wankverhalten sowie die Traktion des Fahrzeugs gezielt beeinflussen, um sie den eigenen Bedürfnissen oder der jeweiligen Rennstrecke anzupassen. Das Gewindefahrwerk ist mit der stufenlosen, adaptiven Verstelldämpfung AMG Ride Control kombiniert. Das

System wird elektronisch geregelt und passt die Dämpfung automatisch an jedem Rad jeweils der aktuellen Fahrsituation, der Geschwindigkeit und dem Fahrbahnzustand an.

Aktive Hinterachslenkung Die serienmässige aktive Hinterachslenkung kommt im GT R erstmals in einem Mercedes-AMG-Modell zum Einsatz. Zwei Lenkungsaktuatoren ersetzen die konventionellen Spurlenker der Hinterachse, die Spurwinkeländerung beträgt maximal

Im unteren Frontbereich direkt hinter der Frontschürze sind die senkrechten Lamellen des aktiven Luftregelsystems zu erkennen, die sich per Elektromotor in rund einer Sekunde öffnen und schliessen lassen.

1,5°. Bei Geschwindigkeiten bis 100 km/h werden die Hinterräder in entgegengesetzter Richtung zu den Vorderrädern eingeschlagen, was den AMG GT R einerseits deutlich agiler in Kurven einlenken lässt und andererseits durch den reduzierten Wendekreis auch die Handlichkeit etwa beim Parkieren erhöht. Ab 100 km/h schlägt das System die Hinterräder parallel zu den Vorderrädern ein, was einer virtuellen Verlängerung des Radstandes entspricht und die Fahrstabilität verbessert.

Die Hinterradaufhängung des AMG GT R mit dem Aktuator für die Hinterachslenkung.

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