AT 11 2012

11 | NOVEMBER 2012

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news

STEER-BY-WIRE NEUE STOSSDร MPFERGENERATION KAMERA UND INFRAROT IN EINEM MODUL VERBRAUCH WEITER REDUZIERT

FACHWISSEN

Im Keim ersticken!

TECHNIK

Erdbewohner versus Verbrauch Sprit aus Photosynthese

Laufsteg

Grรถsser und Leichter

Technik News

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STEER-BY-WIRE

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issan wird in seiner Premiummarke Infiniti bereits im nächsten Jahr ein «Steerby-wire»-System anbieten: Die «Independent Control Steering» genannte Eigenentwicklung verzichtet im normalen Fahrbetrieb gänzlich auf eine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe, der Lenkungswunsch des Fahrers wird elektronisch übermittelt und von elektrischen Aktoren ausgeführt.

Dies hat unter anderem den Vorteil, dass «Rückmeldungen» beispielsweise von der Fahrbahnbeschaffenheit (erfasst werden diese Daten von Sensoren an den Rädern) gefiltert an den Fahrer weitergegeben werden können. Darüber hinaus eröffnet die Lenkung ohne mechanische Verbindung neue Möglichkeiten für

Assistenzsysteme. So kann zum Beispiel mit Hilfe einer Kamera, die den vorausliegenden Weg analysiert, der Einfluss von unebenen Fahrbahnen oder von Seitenwind minimiert werden. Der Fahrer muss nur noch ganz leichte Korrekturbewegungen via Lenkrad durchführen, weil das System den Lenkeinschlag selbsttätig vorkorrigiert.

Selbstverständlich ist das System redundant ausgelegt: Einerseits kommen mehrere Steuergeräte zum Einsatz, die bei Bedarf füreinander einspringen können, und andererseits verfügt auch «Independent Control Steering» weiterhin über eine Lenksäule. Diese wird über eine Kupplung automatisch zugeschaltet, falls beispielsweise das gesamte elektronische Bordsystem ausfällt. (pd/sag)

«Independent Control Steering»: Die Lenksäule kommt nur im Notfall zum Einsatz. (Bild: Nissan)

NEUE STOSSDÄMPFER-GENERATION

M

it einer neuen Ventiltechnik ist es ZF gelungen, den klassischen Zielkonflikt zwischen Fahrdynamik und Fahrkomfort bei Zweirohr-Stossdämpfern spürbar zu entschärfen. Die Technik des vorgespannten Dämpferventils mit neuem Vorspannelement, mit dem die Federsteifigkeit getrennt von der Vorspannung eingestellt werden kann, setzt dabei am Zusammenhang von Dämpfkraft und Ein- bzw. Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange an: Lineare Dämpferkennlinien führen dazu, dass die Dämpfkraft bei niedriger Kolbengeschwindigkeit abfällt, was im Fahrwerk zu deutlichen HandlingNachteilen führen kann. Damit die Dämpfung bei niedriger Kolbengeschwindigkeit nicht zu weich ist, wird deshalb eine entsprechend harte bzw. steile Kennlinie gewählt. Abhilfe schafft eine degressive Dämpfer-

automotive total:

kennlinie, bei der die Dämpfkraft nicht in einem festen Verhältnis zur Kolbengeschwindigkeit steigt.

So steht von Anfang an eine vergleichsweise hohe Dämpfkraft zur Verfügung, ohne dass die Dämpfung bei hohen Kolbengeschwindigkeiten zu hart wird. Die höheren Dämpfkräfte, steilen Dämpfkraftanstiege sowie der folgende Übergang in den degressiven Kennlinienbereich oder/und nichtlineare Kennlinien bedeuten meist jedoch auch ein schlechteres NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness) – von den Insassen vor allem als «Poltern» wahrgenommen.

Deshalb setzt ZF bei seiner neuen Dämpfergeneration auf ein Ventil mit linearer Kennlinie und Vorspannung. Dank der Vorspannung steht auch bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten genügend Dämpfkraft zur Verfügung, und die lineare Kennlinie kann entspre-

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Die neue Dämpfergeneration von ZF erhöht Fahrsicherheit und Komfort bei gleichzeitig niedrigem NVH-Verhalten. (Bild: ZF)

chend flacher ausgelegt werden.

Das vorgespannte Ventil vermindert somit Geräusche und Vibrationen im Fahrwerk deutlich; gleichzeitig hat es ein harmonischeres Öffnungs-

verhalten und ermöglicht so eine ausgezeichnete Aufbaukontrolle sowie bestes Handling bei gleichzeitig kultiviertem Fahrverhalten. (pd/sag)

News Technik

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KAMERA UND INFRAROT IN EINEM MODUL

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ontinental hat bei der SRL-CAM400 eine Kamera, einen InfrarotEntfernungsmesser sowie die gesamte Auswertung in einem kompakten Modul integriert. Die neue Sensoreinheit befindet sich in der Musterphase und ist für einen Serienstart im Jahr 2015 vorgesehen.

Im Geschwindigkeitsbereich bis zu 72 km/h kann die SRL-CAM400 durch Auslösung der automatischen Notbremsung den Fahrer dabei unterstützen, eine Kollision zu vermeiden. Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt darf dabei bis 40 km/h betragen. Bei höheren Geschwindigkeitsunterschieden mildert die Notbremsung den Aufprall zumindest deutlich ab.

Der zusätzlich zur Kamera eingesetzte LIDAR-Sensor (Light Detection And Ranging) sendet drei gepulste IR-Strahlen mit 905 nm Wellenlänge

aus und misst die Laufzeit bis zum Eintreffen der reflektierten Strahlen an der Empfangsoptik; erfasst wird eine Strecke von über zehn Metern vor dem Fahrzeug. Aus der Lichtgeschwindigkeit und der Laufzeit errechnet die SRL-CAM400 die Distanz zum Objekt mit bis zu zehn Zentimeter Genauigkeit. In Kombination mit der CMOS-Kamera kann die Auswertung im Sensormodul damit sowohl auf eine robuste Objektklassifizierung als auch auf eine präzise Distanzmessung zurückgreifen. Vor einer automatischen Notbremsung werden beide Signalpfade abgeglichen, was die Entscheidungszuverlässigkeit weiter erhöht.

Im Hinblick auf die engen Kostenvorgaben gerade für Kleinfahrzeuge ist das SRL-CAM400-Modul skalierbar: Je nach Anwendung kann die Rechenkapazität für drei Stufen angepasst werden. Weitere Fahrerassistenzsysteme wie etwa Spurverlassenswarner und Spur-

Die SRL-CAM400 kombiniert Kamera und Infrarot-Entfernungsmesser (LIDAR) in einer kompakten Einheit. Bild: Continental

halteassistent, Verkehrszeichenerkennung sowie ein intelligenter Lichtassistent lassen sich so als

optionale Fahrzeugausstattung mit demselben Sensormodul umsetzen. (pd/sag)

VERBRAUCH WEITER REDUZIERT

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pel konnte den sparsamsten Corsa noch wirtschaftlicher machen: Der 70 kW/95 PS starke Corsa 1.3 CDTI ecoFLEX mit StartStopp-Technologie benötigt nun als Dreitürer nur noch 3,3 l Diesel auf 100 km (CO2: 88 g/km), der Fünftürer begnügt sich mit 3,4 l/100 km (89 g/km CO2).

Bereits bisher war der entsprechende Corsa in der jüngsten Generation (seit 2011) mit einem Verbrauch von 3,5 l/100 km sehr sparsam; zahlreiche Detail-Massnahmen tragen nun gemeinsam zur Verbrauchs- und Emissionsreduzierung um nochmals knapp sieben Prozent bei. So wurde der Turbodiesel mit einer bedarfsgesteuerten Ölpumpe ausgestattet, welche das Ölvolumen

in Abhängigkeit der Last variiert, um die für den Ölkreislauf erforderliche Energie auf ein Minimum zu reduzieren. Zudem unterstützt die Verwendung eines speziellen Getriebe-Leichtlauföls einen effizienten Treibstoffverbrauch. Abgerundet werden die Massnahmen durch eine Anpassung der Motorsteuerung mit überarbeiteten Kennfeldern, überdies kommen neue Leichtlaufreifen der Dimension 185/65 R15 zum Einsatz.

Mit einem maximalen Drehmoment von 190 Nm zwischen 1750 und 3250/min und 70 kW/95 PS bietet der Spar-Corsa ansprechende Fahrleistungen. Der Turbodiesel beschleunigt das Fahrzeug in 12,3 s aus dem Stand auf 100 km/h, die Höchstgeschwindigkeit liegt bei 177 km/h. (pd/sag)

Der 1,3-l-Turbodiesel im Corsa ecoFLEX geht nun noch haushälterischer mit dem Treibstoff um. (Bild: Opel)

FACHWISSEN Motormechanik

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Ausgleichswellen

Im Keim ersticken!

Schwingungen werden mit zunehmenden Komfortansprüchen an die Gesamtfahrzeuge immer mehr zum Problem. Für die ­Minderung der Drehschwingungen des Motors genügten zunächst die Torsionsdämpfer in den Kupplungsscheiben, später ­übernahmen Zweimassenschwungräder diese Aufgaben, heute sind in der Regel beide Dämpfer verbaut und die Zweimassenschwungräder sind sogar in verbesserten Varianten im Einsatz. Noch etwas weiter im Motorinnern befinden sich die ­Ausgleichswellen. Diese haben Schwingungen auszugleichen, welche durch den Einsatz des Kurbeltriebes entstehen.

Auf den Kurbeltrieb kann aber nicht verzichtet werden, ausser es kämen Kreiskolbenmotoren oder Gasturbinen zum Einsatz.

Text: Andreas Lerch | Bilder: Mercedes-Benz, Volkswagen, Lerch

D

er Kurbeltrieb eines Verbrennungsmotors ist eine Funktionsgruppe, welche die Umwandlung von hinund hergehender (=oszillierender) Bewegung in eine Drehbewegung bewirkt und damit die Umsetzung von thermodynamischer in mechanische Energie ermöglicht. Leider hat auch diese Funktionsgruppe nicht nur positive Seiten; die Motorenbauer kämpfen gegen einige schlechte Eigenschaften des Kurbeltriebes.

• So wird durch den Kurbeltrieb die maximale Drehzahl und damit die Leistungsentfaltung begrenzt.

• Die ungleichmässige Kraftabgabe erfordert Motoren mit mehreren Zylindern.

• Mehrzylindermotoren belasten die Kurbelwelle mit Drehschwingungen.

Kinematik Der Kurbeltrieb in Hubkolbenmotoren besteht aus dem Kolben, den Kolbenringen, dem Kolbenbolzen, der Pleuelstange, der Kurbelwelle mit den Gegengewichten und den

Lagern. Wenn die Masses des Kurbeltriebes untersucht wird, gehört auch das in den Lagern eingeschlossene Schmiermittel dazu.

Die einzelnen Teile machen während des Arbeitsspiels geradlinige oder Drehbewegungen. Der Kolben und das Pleuelauge der Pleuelstange machen die geradlinigen Bewegungen, während der Pleuelfuss und der Kurbelzapfen Drehbewegungen ausführen. Die Pleuelstange macht dazwischen ei­ne Schwenkbewegung.

Dreht sich die Kurbelwelle einmal, bewegt sich beim Einzylindermotor der Kolben einmal von OT nach UT und zurück. In den beidenTotpunkten steht er still, beschleunigt dann bis ca. in die Hubmitte und verzögert wieder bis auf null. Je höher die Drehzahl, desto schneller wird die mittlere Kolbengeschwindgkeit, desto grös­ser werden aber auch die maximalen Geschwindigkeiten und die entsprechenden Beschleunigungen.

Bild1. Der Kurbeltrieb des Vierzylinder-Reihenmotors mit zwei untenliegenden, langen ­Ausgleichswellen. Bei Vierzylinder-Reihenmotoren stellen die Massenkräfte 2. Ordnung ein Problem dar, deshalb drehen die Ausgleichswellen mit doppelter Kurbelwellendrehzahl.

Kräfte am Kurbeltrieb Die Kräfte, welche auf den gesamten Kurbeltrieb einwirken, entstehen

Bild 2. Die Diagramme stellen bei verschiedenen λ-Werten den Kolbenweg, die Kolbengeschwindigkeit und die -beschleunigung über dem Kurbelwinkel dar (Hub: 80 mm, Drehzahl: 3000/min).

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Motormechanik FACHWISSEN

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Kurbelwelle, welche mit ihren Gegengewichten die Kolbenkräfte in der Zylinderachse aufzuheben versucht; gleichzeitig vermindert sie durch den anderen Drehsinn die Auswirkungen der (Flieh-)Kraftkomponenten der Kurbelwellen-Gegengewichte in der Richtung der Querachse.

Die Ausgleichswelle ist nicht auf der Höhe der Kurbelwelle eingebaut, sondern noch etwas höher.

Damit wird den Schwingungen der Gegengewichte und zum Teil den Seitenkräften entgegengewirkt, welche aus der Kräftezerlegung der Gaskräfte (Verbrennungsdruck auf den Kolben) resultieren.

Natürlich können nicht alle Kräfte und alle Momente aufgehoben werden, aber mit der Bestimmung der exzentrischen Masse der Ausgleichswelle und deren Lage

kann ein akzeptabler Kompromiss hergestellt werden.

Pleuelverhältnis λ Die Kolbengeschwindigkeit erreicht das Maximum nicht in Hubmitte und die Kolbenbeschleunigung wechselt auch ihr Vorzeichen nicht genau in diesem Punkt. Diese markanten Werte sind winkelabhängig und treten ein, wenn die Pleuelstange und der Kurbelradius der Kurbelwelle im rechten Winkel zueinander stehen (Bild 2). In diesem Moment ist die Umsetzung von Kraft in Drehmoment und von geradliniger in Drehbewegung am effektivsten. Deshalb wird die maximale Kolbengeschwindigkeit genau in diesem Moment erreicht. Durch die Geometrie von Pleuelstangenlänge und Kurbelradius (= 1/2 Hub) wird der Punkt des Durchfahrens »

Bild 3. Die Kräfte am Kurbeltrieb: FG Gaskraft – FM Massekraft – FX Kolbenkraft – FPl Pleuelkraft – FS Seitenkraft – FT Tangentialkraft – FL Lagerkraft – n Drehzahl – ψ Pleuelwinkel – φ Kurbelwinkel.

einerseits durch den Gasdruck im Verbrennungsraum und andererseits durch die Massenkräfte. Um Massen zu beschleunigen oder abzubremsen, braucht es Kräfte. Diese werden mit zunehmenden Drehzahlen immer grösser, da auch die Geschwindigkeiten und die Beschleunigungen immer grösser werden.

Wenn der Kolben gegen einen Totpunkt getrieben und dabei stark abgebremst wird, wirken diese ganzen Bremskräfte auf die Pleuelund dann auf die Hauptlager. Um die Kräfte etwas zu mindern, werden an den Kurbelwellen Gegengewichte montiert, welche die Kolbenkräfte ungefähr aufheben können. Dies gelingt vor allem in der Richtung der Zylinderachse, aber bei allen Positionen zwischen den Totpunkten erzeugen die Gegengewichte durch ihre Fliehkräfte zusätzliche Kräfte und Momente, welche den Motor nicht zur Ruhe kommen lassen.

Massenkräfte 1. Ordnung Diese Kräfte, welche in periodischen Zyklen mit der Drehzahl immer wieder auftauchen, werden Massenkräfte 1. Ordnung genannt.

Der Ausdruck «1. Ordnung» weist auf die Periodizität hin, welche der Kurbelwellendrehzahl entspricht.

Im Bild 4 ist ein ZweizylinderReihenmotor dargestellt, welcher zur Einhaltung der regelmässigen Zündabstände einen Pleuelversatz von 360° aufweist. Damit laufen beide Kolben parallel und die Massenkräfte beim Beschleunigen und Abbremsen addieren sich. Um diese Kräfte 1. Ordnung zu mindern müssen massive Gegengewichte an der Kurbelwelle angebracht werden, und um die Kräfte in seitlicher Richtung nicht zu hoch ansteigen zu lassen, wird auch eine Ausgleichswelle eingebaut.

Diese dreht mit der Kurbelwellendrehzahl, aber in entgegengesetzter Richtung. Damit unterstützt sie die

Bild 4. Die Kurbelwelle des Zweizylinder-Motors hat zwei Kröpfungen auf die gleiche Seite (regelmässiger Zündabstand). Dafür müssen massive Gegengewichte und eine Ausgleichswelle angebracht werden.

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FACHWISSEN Motormechanik des rechten Winkels bestimmt. Das Verhältnis von Kurbelradius geteilt durch die Pleuelstangenlänge wird Pleuelverhältnis λ genannt.

Das Pleuelverhältnis 0 bedeutet, dass der Quotient aus Kurbelradius geteilt durch Pleuelstangenlänge = 0 ist, dass also die Pleuelstange theoretisch unendlich lang wäre.

Nur bei dieser Vorstellung würde der rechte Winkel zwischen Pleuelstange und Kurbelradius bei 90° KW erreicht. Da dies nicht realisierbar ist, werden der rechte Winkel und dementsprechend auch die maximale Kolbengeschwindigkeit oberhalb der Hubmitte erreicht.

Massenkräfte 2. Ordnung Nach der logischen Folgerung muss der Ausdruck «2. Ordnung» bedeuten, dass die Schwingungen in doppelter Frequenz zur Kurbelwellendrehzahl auftreten.

Wird diese Aussage mit den Beschleunigungen im Kurbeltrieb verglichen, kann festgestellt werden, dass der Kolben von OT bis knapp Mitte des Hubes beschleunigt wird, anschliessend wird er bis zum UT verzögert. Im UT wechselt der Kolben die Bewegungsrichtung, wird

wieder bis etwas über die Hubmitte beschleunigt und dann bis zum OT wiederum verzögert. Es ergeben sich also pro Kurbelwellenumdrehung je eine positive und eine negative Beschleunigungshalbwelle. Der Spitzenwert der Halbwelle wird in denTotpunkten erreicht. Die Nulldurchgänge (Wechsel von Beschleunigung zu Verzögerung) dagegen bei Hubmitte, bzw. beim rechten Winkel zwischen Pleuelstange und Kurbelradius.

Natürlich bewegen sich bei einem 4-Zylinder-Reihenmotor immer zwei Kolben in Richtung OT und die anderen zwei in Richtung UT. Dabei beschleunigen die abwärtsgehenden schneller als die aufwärtsgehenden und verzögern anschliessend langsamer. Das bedeutet, dass sich die vier Zylinder in ihren Massenkräften 2. Ordnung unterstützen.

Je schneller der Motor dreht, desto grösser werden die Beschleunigungen und deren Kräfte, also auch die Massenkräfte 2. Ordnung.

Im Bild 2 werden bei moderaten 3000/min Kolbenbeschleunigungen um 5000 m/s2 ausgewiesen. Aus diesem Grund greifen heute viele Motorenbauer bei diesen Triebwerken auf die Ausgleichswellen zurück.

Bild 6. Heutige Ausgleichswellenpakete befinden sich häufig direkt unter der Kurbelwelle.

Die seitlichen Abstände zur Kurbelwellenlängsachse sind meist gering. Durch die doppelte Drehzahl und den gegenläufigen Drehsinn wirken sie den Massenkräften 2. Ordnung entgegen.

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Bild 5. Vierylinder in Reihe, die beiden Ausgleichswellen sind lang und auf verschiedenen ­Höhen angebracht. 1 Kurbelwellenrad «A», 24 Zähne – 2 Zahnriemen «A» – 3 Ölpumpenrad, 18 Zähne – 4 Ölpumpen-Antriebsrad, 21 Zähne – 5 Ausgleichswellenrad «A»– 6 Kurbelwellenrad «B», 32 Zähne – 7 Ausgleichswellenrad «B» – 8 Zahnriemen «B».

Höhere Ordnungen Massenkräfte höherer Ordnungen werden bei Automotoren in der Regel nicht berücksichtigt, da ihre Kraftbeträge zu klein sind und sie aus diesem Grund nicht störend auffallen.

Massenmomente Wie die Massenkräfte, entstehen um diese in der Regel auch Drehmomente. Die Motoren weisen einen Schwerpunkt auf und die Massenkräfte greifen auf entsprechende Radien an und versuchen, den Motor um seinen Schwerpunkt zu drehen. Vergleichbar sind die Massenmomente mit dem Velo. Wenn das Pedal auf der einen Seite nach unten gedrückt wird, will der Fahrer nichts anderes als den Vortrieb. Er erhält aber sehr wohl noch etwas anderes: Das Fahrrad neigt sich um seine Längsachse; das Pedal steht in einem bestimmten Abstand (= Radius) zur Längsachse und die Kraft, welche auf das Pedal wirkt, wird ebenfalls zu einer Drehkraft, welche sich dann in der Längsachse als Drehmoment auswirkt.

Schutzmassnahmen Vierzylinder-Reihenmotoren sind schwin­ gungstechnisch relativ un­ empfindlich, da sich die Kräfte und Momente der 1. Ordnung aufheben.

Einzig die Kräfte 2. Ordnung spielen sich schlecht auf, da sich die entsprechenden Kräfte aller Zylinder unterstützen.

1982 rüstete Mitsubishi als erster Grossserienhersteller seine Vierzylindermotoren mit Ausgleichswellen aus. Bald darauf baute auch Porsche bei den in jener Zeit attraktiven 4-Zylinder-Modellen Ausgleichswellen ein. In der Zwischenzeit ist Downsizing und CO2-Minderung ein grosses Thema geworden und vielerorts werden 6-Zylinder-Motoren durch 4-Zylinder-Aggregate ersetzt.

Um eine annähernd entsprechende Laufruhe garantieren zu können, werden diese 4-Zylinder-Motoren jetzt mit Ausgleichswellen ausgerüstet.

Lange und kurze Ausgleichswellen Die ersten Ausrüster der Ausgleichswellen wendeten alle die langen Wellen an, wie das Beispiel in Bild 5 zeigt. Wesentlich ist, dass beide Aus-

ZF – ihr Spezialist für Getriebe,

Motormechanik FACHWISSEN

69 gleichswellen im gleichen Abstand zur Längsachse der Kurbewelle eingebaut sind. Beide drehen mit doppelter Kurbelwellendrehzahl, aber die eine Ausgleichswelle dreht im gleichen Drehsinn wie die Kurbelwelle und die andere entgegengesetzt. Dies ist wichtig, damit sich die exzentrisch angebrachten Massen der Ausgleichswellen in der Längsachse der Zylinder unterstützen, rechtwinklig dazu jedoch aufheben. Sind die beiden Ausgleichswellen zusätzlich auf unterschiedlichen Höhen eingebaut, können sie noch etwas von den Pleuelstangen-Schwenkkräften auffangen.

Auch die Seitenkräfte der Kolben spielen in den Arbeitstakten eine nicht unerhebliche Rolle und können durch die langen Ausgleichswellen etwas gedämpft werden.

Die kurzen Ausgleichswellen wur­ den erst vor einigen Jahren eingeführt und sind in ein unter der Kurbelwelle angebrachtes Gehäuse eingebaut. Auch bei diesen Ausgleichswellen sind der Abstand zur Kurbelwellenlängsachse und die Drehzahl gleich, jedoch ist die Drehrichtung umgekehrt. Wichtig

ist auch die Einbautoleranz und der Synchronlauf mit der Kurbelwelle.

Die Einstellungen müssen in der Exaktheit ähnlich sein wie beim Ventiltrieb.

Andere Zylinderzahlen und Bauformen Gemäss der Tabelle in Bild 8 kann für jede Zylinderzahl und jede Motorbauform herausgefunden werden, ob sie schwingungstechnisch besser oder weniger gut ist. Die Formeln dazu sind in der einschlägigen Literatur enthalten, da sie aber ausschliesslich auf trigonometrischen Gesetzen basieren, sollen sie in diesem Rahmen nicht aufgeführt werden.

Wesentlich ist aber: Freie Massenkräfte 1. Ordnung treten bei Ein- und Zweizylinder-Motoren auf.

Bei letzteren jedoch nur, wenn der Zapfenversatz 360° beträgt.

Bei den Massenkräften 2.

Ordnung erhalten die beiden erwähnten Motoren Gesellschaft von den Zweizylinder-Motoren mit 180° Zapfenversatz und von den Vierzylinder-Reihenmotoren.

Bei den Massenmomenten ste­ hen die anderen Motorbauarten dann aber nicht mehr viel besser

Motorenbauart Einzylinder

Freie Massenkräfte 1. Ordnung 2. Ordnung

Freie Massenmomente 1. Ordnung 2. Ordnung

xxx

xxx

o

o

Zweizylinder 180°

o

xxx

xx

o

Zweizylinder 360°

xxx

xxx

o

o

Dreizylinder

o

o

xxx

xxx

Vierzylinder Reihe

o

xxx

o

o

Vierzylinder Boxer

o

o

o

xxx

Fünfzylinder Reihe

o

o

x

xxx

Sechszylinder Reihe

o

o

o

o

Sechszylinder Boxer

o

o

o

o

V6 60°

o

o

xx

xx

V8 90°

o

o

xxx

o

V12 60°

o

o

o

o

Bild 8. Die Tabelle zeigt, in welchen Bereichen welche Kurbeltriebkonstruktionen ihre Probleme haben. Es bedeuten: o ausgeglichen oder nicht vorhanden – x minimal vorhanden – xx stärker vorhanden – xxx sehr stark vorhanden.

da. Einzig Sechszylinder-Reihenund -boxermotoren bzw. zwei zusammengebaute SechszylinderReihenmotoren, also V12-Motoren, sehen in ihrem Schwingungsausgleich richtig gut aus.

Zukunft Da aus verschiedenen Gründen Sechszylinder-Motoren kaum unter einem Gesamthubraum von 2.5 Liter gebaut werden und 12-Zylinder-

Motoren in der Regel mehr als 5 Liter Hubraum aufweisen, werden diese vielzylindrigen Aggregate trotz ihrer Laufruhe sich auch in Zukunft nicht durchsetzen können.

Die Tendenz weist eher in die Richtung, dass sich gut ausgewuchtete Dreizylinder-Motoren am Markt etablieren und bei Kleinwagen vielleicht auch noch mehr Zweizylinder-Motoren eingebaut werden.

FRAGEN 1. Im Text wurde beschrieben, dass ein Pleuelverhältnis von λ = 0 nicht möglich wäre.

Wo liegt der gegenteilige Grenzwert und wo liegen die Pleuelverhältnisse von ­gebauten Motoren?

2. Warum sind die Massenkräfte 1. Ordnung bei 4-Zylinder-Reihenmotoren in sich ­ausgeglichen?

3. Berechnen Sie die Zähnezahlen für die Ausgleichswellenräder in Bild 5. Warum wird für die eine Welle nur eine Übersetzung eingesetzt, für die andere aber mehrere?

LÖSUNG ZUR AUSGABE 10/2012 1. Bei der Tellerfederkupplung ist die Anpresskraft grösser geworden (damit auch die Betätigungskraft). Bei der Schraubenfederkupplung werden die Kräfte kleiner.

Die Verschleissrichtung im Diagramm verläuft vom Nullpunkt gegen links.

2. Der blau eingefasste Teil der grünen Kurve in Bild 3 zeigt den Ausrückweg an der Druckplatte und damit das gesamte Lüftspiel der Kupplung bzw. den Kraftverlauf während der Ausrückung.

3. Bei Betätigung der Kupplung ziehen die Tangentialblattfedern die Kupplungsdruckplatte von der Mitnehmerscheibe weg; bei SAC-Kupplungen stellen sie mit der ­Belagfederung die Gegenkraft zur Hauptellerfeder dar. Grundsätzlich übertragen die Tangentialblattfedern 50 % des Motordrehmomentes vom Kupplungsdeckel auf die Kupplungsdruckplatte.

Bild 7. Bei Dreizylinder-Reihenmotoren müssen sowohl die Massenmomente erster als auch zweiter Ordnung mit einer Ausgleichswelle beeinflusst werden. Durch den grösseren ­Zündabstand (240°) erreichen sie die Geräuschkulisse von Vierzylindermotoren nicht.

4. Die SAC-Kupplung verstellt den Drehpunkt der Membranfeder, bei der XTend-Kupplung wandert der Anlenkpunkt der Kupplungsdruckplatte.

Lenkungen und Achsen.

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Technik SSM-Tagung

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CO2-Reduktion im Strassenverkehr – Technische Möglichkeiten und Konsequenzen

Erdbewohner versus Verbrauch Die Weltbevölkerung wird in den nächsten Jahren ausser in Europa stark zunehmen. Gleichzeitig verordnet die Politik bei den Verkehrsträgern geringere CO2-Emissionen – also weniger Treibstoffverbrauch. Die Reduktionsziele sollen durch technische Massnahmen erreicht werden. Um auf dem globalen Markt wettbewerbsfähig zu sein, müssen diese Verbrauchsreduktionssysteme aber bezahlbar sein. Eine grosse Herausforderung für Automobilhersteller und -zulieferer. Text: Andreas Senger | Bilder: Referenten/Büro Senger

A

lljährlich lädt die Schweizerische Studiengesellschaft für Motorenbetriebsstoffe SSM zur Fachtagung nach Sursee ein – dieses Jahr zum 2. Mal in Zusammenarbeit mit der Society of Automotive Engineers SAE. Am 28. September 2012 folgten rund 140 Teilnehmer der Einladung, sich zum Thema CO2-Reduktion die wichtigsten Fakten rund um die gesetzlichen Grundlagen, den aktuellen Stand sowie die künftigen Entwicklungsschwerpunkte zur Erreichung der hochgesteckten Ziele zu holen.

Christian Bach als Präsident der Technischen Kommission der SSM eröffnete die Vortragsreihe mit einer Standortanalyse zur Schweiz. Aktuell ist der Verkehr mit rund einem Drittel CO2-Ausstoss der grösste Emittent des Treibhausgases. In den vergangenen zehn Jahren konnte der Verbrauch aber um die Hälfte reduziert werden.

Ein neuer Fahrzyklus WLT soll zudem den bisherigen NEFZ ablösen, um die Praxis besser abzubilden.

Des Weiteren wies der Abteilungsleiter für Verbrennungsmotoren an der EMPA auf die Problematik der Biotreibstoffe hin: «Aktuell ist es schwierig abzuschätzen, ob Biotreibstoffe einen wesentlichen Beitrag zur CO2-Reduktion leisten können, wenn die gesamte Energiekette betrachtet wird.»

Technische Möglichkeiten Aus Sicht des Zulieferers berichtete Martin Rauscher von der Robert Bosch GmbH über die technischen Möglichkeiten, Verbrennungsmotoren auf geringere Verbräuche und damit tiefere CO2-Emissionen zu

Die CO2-Reduktionsziele sind in Europa am strengsten. Weltweit wird eine Verbrauchsreduktion von allen Herstellern und Zulieferern verlangt.

trimmen. Die weltweiten gesetzlichen Richtziele und Vorgaben zu Verbrauch und CO2-Ausstoss in g/km zeigte er in der obenstehenden Hauptgrafik auf.

Technische Massnahmen sind unter anderem Downsizing (Hub­raumverkleinerung), Zylinderabschaltung, Magerbetrieb für Ottomotoren, optimierte Verbrennung durch Aufladung und gleichzeitig hohes Verdichtungsverhältnis sowie Reduktion der inneren Reibung. Eine Verbesserung der Start-Stopp-Systeme (neu mit der Funktion «Segeln», also Motor aus beim Gleiten) und ein Downspeeding durch Verbesserung der Getriebeauslegung sollen weiteres Einsparpotential bringen.

Die Entdrosselung des Ottomotors und die Verlegung der Last- und Drehzahlpunkte im Fahrzyklus seien entscheidend, um die insbesondere in Europa strengen Verbrauchsvorga-

Der Strassenverkehr trägt mit rund einem Drittel zum CO2-Ausstoss in der Schweiz bei.

Den Löwenanteil machen dabei die Personenwagen aus.

ben einhalten zu können. Grenzen setzt bei der Umsetzung der genannten Entwicklungspunkte allerdings der Preis. Insbesondere in der Kleinwagenklasse sind technische Entwicklungen schwer umsetzbar, weil der Kunde sehr preissensitiv reagiert.

Bei grossen und schweren Fahr­ zeugen sieht Rauscher ein grosses

Potential für eine ElektromotorUnterstützung, also ein Hybridsystem. In der Bandbreite von 30 bis 120 kW elektrischer Zusatzleistung steigt einerseits das Beschleunigungsvermögen, andererseits sinkt der Zyklusverbrauch, und die Geräuschkulisse wird positiv beeinflusst. Allerdings muss der Kunde bereit sein, für diesen Mehrwert

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SSM-Tagung Technik

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Beim Nutzfahrzeug existiert bei entsprechendem technischem Aufwand noch viel Potential für CO2-Reduktionen. Allerdings hat der Fahrer im Alltag mit 25 Prozent einen enorm grossen Einfluss auf den Verbrauch..

Hellblau wird die Bevölkerungszahl in Millionen Menschen von 2010 dargestellt. Dunkelblau ist die nach heutigem Wissen geschätzte Popultation im Jahr 2050.

Mit Wirkungsgradfragen befassten sich die Referenten der EMPA und der ETH Zürich: Durch die Beimischung von Wasserstoff lässt sich eine Verbrauchsreduktion erzielen.

Technische Verbrauchsreduktionen werden durch höhere Neuwagenverkäufe wohl mehr als kompensiert. In Europa stagniert der Verkauf, insbesondere in Asien boomt der Markt.

auch zu zahlen. Der Leiter des Geschäftsbereichs Gasoline Systems bei Bosch prognostiziert, dass Ottomotoren künftig gleich teuer in der Entwicklung und Herstellung sein werden wie Dieseltriebwerke.

Rollwiderstand dagegen ortet der Experte noch Potential.

Nutzfahrzeugverkehr steigt massiv Jürgen Lehmann, Leiter Thermodynamik-Entwicklung Daimler Trucks Medium-Duty Motoren stellt zu Beginn seiner Ausführungen eine Prognose in den Raum: «In den nächsten 40 Jahren wird sich der globale Güterverkehr verdoppeln».

Haupttransportmittel werden auch künftig Nutzfahrzeuge sein. Obwohl auf dem Prüfstand die CO2-Reduktion vorangetrieben wird, macht in der Praxis der Fahrer den Löwenanteil bei der Verminderung aus. Rund einen Viertel des Treibstoffverbrauchs

und damit des CO2-Ausstosses wird über das rechte Pedal gesteuert.

Ein aktueller 40-Tonnen-Lastwagen weist eine Nutzlast von rund 25 bis 28 Tonnen auf und stösst pro transportierte Tonne etwa 30 g CO2 pro km aus. Weitere Senkungsmassnahmen listet Lehmann in der obenstehenden Grafik auf. Roll- und Luftwiderstand haben noch grosses Potential für Einsparungen.

Eine Hybridisierung beim Nutzfahrzeug ist bei Mercedes-Benz in Diskussion. Allerdings sieht Lehmann insbesondere beim Fernverkehr keinen Nutzen: Der Lastwagen rollt mit Autobahngeschwindigkeit dahin, und der Antriebsstrang (Motor-/Getriebeauslegung) wird auf die maximale Geschwindigkeit ausgelegt. Ein Hybridantrieb würde nur die Nutzlast verkleinern. Beim

Population versus Energieverbrauch Aus der Sicht des After Sales beleuchtete Prof. Dr. Norbert Schreier von der Hochschule Esslingen den Einfluss auf den Treibstoffverbrauch.

Vor seinen Betrachtungen aus Sicht der Werkstätten fokussierte er die Teilnehmer auf die globale Lage. Die Weltbevölkerung wird in den nächsten Jahrzehnten massiv ansteigen und das Bedürfnis nach individueller Mobilität wird ebenfalls grösser.

Auf der anderen Seite sind die Ressourcen fossiler Treibstoffe endlich. Schreier verstand es, den Teilnehmern den Blick weg von der Schweiz auf die globale Entwicklung zu lenken. Die erwarteten Zuwächse im Neufahrzeughandel (siehe Grafik

oben) zeigen, dass die Bevölkerung in Europa stagniert oder sogar abnimmt und damit auch die Immatrikulation von Neufahrzeugen. Im Rest der Welt dagegen wird künftig der Markt boomen.

In diesen Ländern werden auch sparsame und einfache Fahrzeuge, so genannte «low-cost-cars» zu den Marktleadern werden. Diese weisen eine einfache Technik auf, sind aber in den Mobilitätskosten gleich teuer wie grössere Fahrzeuge.

Betreffend Elektromobilität mach­te Schreier ebenfalls eine klare Aussage: «Elektromobile gehören nach wie vor zu einer Randerscheinung. Nur mittels Förderung durch die Politik und mit der Unterstützung durch Energieversorger haben Elektrofahrzeuge Chancen auf dem » Markt.»

... weil ich Alu- und Stahlfelgen über die Suche nach Typenscheinnummer schnell und sicher finden kann.

Technik SSM-Tagung

72 Für die Werkstätten bedeuten Verbrauchsreduktionssysteme und die damit anwachsende Komplexität der Fahrzeuge, dass sie eine hohe Vernetzung mit dem Hersteller werden eingehen müssen. Nur mittels Wissensaustausch können künftig Technikprobleme noch gelöst werden. Und auch Prüfstellen müssen in Zukunft die Möglichkeit haben, auf Steuergeräte zuzugreifen, um Daten elektronisch auslesen zu können.

Teilnehmer der Podiumsdiskussion (v.l.n.r.): Christoph G. Kamber (Risk- und Präventionsmanagement), Dr. Patrick Hofstetter (WWF Schweiz), Urs Wernli (Zentralpräsident AGVS), Andrea Burckhardt (Bundesamt für Umwelt), Mario Illien (Illmor AG) und Moderator Christian Bach.

Kontroverse Meinungen: Podiumsgespräch mit politischem Zündstoff Vor dem Mittagessen moderierte Christian Bach ein Podiumsgespräch mit Vertretern des Gesetzgebers, des Gewerbes und einer Umweltschutzorganisation.

Frau Andrea Burckhardt vom Bundesamt für Umwelt stellte fest, dass die Schweiz beispielsweise beim Reifengesetz der EU hinterher hinke, den Rollwiderstand eines neuen Reifens zu deklarieren.

Mario Illien von der Ilmor AG vertrat den Standpunkt, dass technische Innovationen aus dem Rennsport zu wenig in den Serien­ einsatz gelangten. Insbesondere die Leichtbaukonzepte im Karosseriebau aber auch Reibungsverminderung im Motorenbau durch neue Oberflächenbehandlungstechniken würden im Grossserienautomobilbau noch zu wenig umgesetzt. Mit einem Augenzwinkern meinte er allerdings, dass auch die Formel 1 ab 2014 auf Downsizing setzen und aufgeladene 1,6-Liter-Motoren reglementarisch vorgeschrieben sein würden. Grundsätzlich ist er

der Meinung, dass die aktuelle Mobilität unvernünftig sei und wir weniger reisen sollten.

Christoph G. Kamber, freiberuflicher Berater für Risk- und Präventionsmanagement, berät Firmen bei Flotten und meinte, dass die Sensibilität für ökologische Firmenflotten durchaus vorhanden sei. Allerdings müssten auch Politiker einsehen, dass es Berufszweige gäbe, die auf schwere Geländewagen als Zugfahrzeug angewiesen seien.

Urs Wernli als Zentralpräsident des AGVS stellte fest, dass die anspruchsvolle Technik eine Herausforderung fürs Gewerbe ist und die Garagisten für eine hohe Unterhaltsqualität im schweizerischen Fahrzeugpark sorgen. Er erwähnte zudem, dass es sich beim CO2Austoss um ein globales und nicht um ein nationales Problem handle und dass die helvetische Topografie eher hubraumstarke Fahrzeuge z.T. auch mit Allradantrieb nötig mache. Ein direkter Vergleich mit

dem Fahrzeugpark im restlichen Europa sei deshalb nicht zulässig.

Ein interessantes Votum liess sich Dr. Patrick Hofstetter vom WWF entlocken: «Die Vergrämung der individuellen Mobiliät ist kein gutes Instrument für die Lenkung.

Es muss künftig für eine Verflüssigung auch auf der Strasse gesorgt werden.» Sein Wunsch: Mit Hilfe der Raumplanung der Zersiedelung in unserem dicht besiedelten Land Einhalt gebieten. Nur ein Miteinander aller Verkehrsträger könne künftig die Mobilitätsansprüche in der Schweiz befriedigen.

Fazit der Diskussion: Die Technik bietet aktuell und auch künftig für Automobile ein hohes Einsparpotential. Durch die Reduktion des Verbrauchs sinken aber die Treibstoffzolleinnahmen, welche für den Strassenbau/-unterhalt sowie für die Schieneninfrastruktur benötigt werden. Vorschläge für die Kompensation wurden kurz diskutiert: Road Pricing oder verbrauchsabhängige Steuern. Se

Wirkungsgradfragen Der Forschungsleiter effiziente Antriebe für Personenwagen der EMPA Dr. Patrik Soltic und Dr. Christoper H. Onder vom Institut für dynamische Systeme und Regelungstechnik der ETH Zürich zeigten in ihren Referaten die Möglichkeiten der Wirkungsgradverbesserung eines Verbrennungsmotors und des Hybridantriebes auf.

Soltic konzentrierte sich auf motorische Optimierungspotentiale wie der Nutzung von Zündbeschleunigern wie Wasserstoffbeimischung bei Gasmotoren, der Reduktion von Drosselverlusten durch vollvariable Ventilsteuerungen oder der katalytischen Beschichtung von Kolbenböden, um die Flammlöschdistanz zu verkürzen.

Beim Referat von Onder ging es vor allem um die physikalischen Zusammenhänge am Fahrzeug und die Verbrauchsoptimierung durch den Einsatz eines Hybridsystems. Durch die Verlagerung der Motorbetriebspunkte in optimale Bereiche lasse sich am meisten CO2 einsparen.

Den Schlusspunkt setzte Thomas Bürgin von der Firma Autoneum.

Am Beispiel der thermischen Motorkapselung zeigte er auf, dass durch eine Minimierung der Motorabkühlung beim Kaltstart eine Verbrauchsreduktion möglich ist.

Alle Referate können unter der untenstehenden Internetadresse heruntergeladen werden. www.strasseschweiz.ch/ Vortragstagung_SSM_2012.html

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Alternative Energieträger Technik

Synthetische Treibstoffe

Sprit aus Photosynthese Audi beteiligt sich an der Entwicklung und Produktion erneuerbarer Treibstoffe, die ohne Biomasse auskommen. Neben einer Produktionsanlage für synthetisches Methan in Deutschland ist eine Demonstrationsanlage für die Produktion von synthetischem Ethanol und synthetischem Diesel in den USA geplant. Text: Stefan Gfeller | Bilder: Audi

D

ie sich derzeit im Bau befindliche «e-gas»Anlage in Werlte wird mit erneuerbarem Strom betrieben, hat eine Aufnahmeleistung von rund 6000 kW und soll 2013 an den Start gehen. Der Strom wird in einem ersten Schritt mittels Elektrolyse in regenerativ erzeugten Wasserstoff umgewandelt (Audi ehydrogen) – denTreibstoff für künftige Brennstoffzellen-Autos, wenn denn dereinst eine Wasserstoff-Versorgungsinfrastruktur aufgebaut sein wird. In einem weiteren Verfahrensschritt entsteht durch Kombination des Wasserstoffs mit CO2 in der (der Elektrolyse nachgeschalteten) Methanisierungsanlage synthetisches erneuerbares Methan – das «Audi e-gas». Dieses Erdgassubstitut kann vor Ort in das Erdgasnetz eingespeist und so gespeichert werden.

Das CO2 wird aus einer Biogasanlage bezogen, welche nicht aus Energiepflanzen, sondern aus organischen Abfällen gespeist wird; so wird jede Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion vermieden.

Weil das Kohlendioxid ein Abfallprodukt der Biogasanlage ist, das

Vom Windrad ins Auto: «Audi e-gas» wird mit Hilfe von erneuerbarer Energie aus Wasser und CO2 hergestellt.

ansonsten die Atmosphäre belasten würde, und die «e-gas»-Anlage das CO2 in den Treibstoff einbindet, ist das «Audi e-gas» ein klimaneutraler Treibstoff: Bei der Verbrennung im Motor wird genau die Menge CO2 frei, die vorher in der «e-gas»-Anlage gebunden wurde.

Modell einer «e-ethanol»- und «e-diesel»-Produktion mit Wasserzuleitung, Verarbeitungsanlage, Becken für den Photosyntheseprozess sowie CO2-Zuleitung.

Einzeller produzieren Treibstoff Audi arbeitet im Rahmen einer Kooperation mit dem US-amerikanischen Unternehmen Joule zudem an einer radikal neue Lösung, bei der die «Nahrungsmittel» für Treibstoffe komplett erneuerbar sind. Joule stellt Treibstoffe in einem patentierten Prozess mit Hilfe spezieller Mikroorganismen in einem hoch skalierbaren Modulsystem her.

Mit Hilfe von Sonnenenergie werden aus Kohlendioxid und Brauchwasser flüssige Treibstoffe erzeugt. Im Mittelpunkt dieses Prozesses stehen photosynthetische Mikroorganismen (jeder mit einen Durchmesser von ca. drei Tausendstelmillimeter). Anstatt jedoch durch Photosynthese neue Zellen zu bilden, produzieren diese Mikroorganismen kontinuierlichTreibstoff. Für diese Vorgänge nutzen sie das Sonnenlicht sowie CO2 aus indus-

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triellen Abfällen wie beispielsweise aus Fabriken, Salz- oder Abwasser; landwirtschaftliche Nutzflächen oder sauberes Trinkwasser werden nicht benötigt.

Aus dieser Technologie heraus entstehen der synthetische «Audi e-diesel» und das synthetische «Audi e-ethanol». Das Projekt «e-ethanol» liefert ein Produkt, welches dieselben chemischen Eigenschaften wie schon am Markt etabliertes Bioethanol hat, mit dem entscheidenden Vorteil, dass es ohne Biomasse produziert wird. Für Fahrzeuge, die mit E85 angetrieben werden können, wird es als Blend mit fossilem Benzin mit einem Anteil von bis zu 85 Prozent dienen.

Eine grosse Stärke von «Audi e-diesel» ist seine Reinheit, er ist – im Gegensatz zu Mineralöldiesel – schwefel- und aromatenfrei. Zudem ist der Treibstoff aufgrund seiner hohen Cetanzahl sehr zündwillig und seine chemische Beschaffenheit ermöglicht eine unbegrenzte Zumischung zum fossilen Diesel.

Demonstrationsanlage Audi und Joule haben den Bau einer Demonstrationsanlage im USBundesstaat New Mexico in Auftrag gegeben, in einer unfruchtbaren Region mit einer hohen Zahl an Sonnenstunden im Jahr. Die Anlage wird den Betrieb für die Produktion von nachhaltigem Ethanol demnächst aufnehmen. Die Produktivitätsraten haben die entscheidenden Vorteile gegenüber Bio-Ethanol bereits deutlich aufgezeigt. Zudem können Flächen für die Energieproduktion nutzbar gemacht werden, die für die Landwirtschaft ungeeignet sind, wie zum Beispiel Wüstenregionen.

Laufsteg Mazda6

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Dritte Generation mit Skyactiv-Technologie

Grösser und Leichter

Dank hochfesten Stählen und konsequentem Leichtbau ist die dritte Generation des Mazda6 nicht schwerer als ihr Vorgänger – und dies trotz mehr Fahrzeuglänge und -breite. Mit sparsamen Verbrennungsmotoren und dem neuen i-ELoop-System zur Rekuperation wird der Verbrauch und damit der CO2-Ausstoss noch einmal minimiert. Das iELoop-System speichert die durch den Generator erzeugte elektrische Energie nicht in der 12-Volt-Batterie, sondern in einem Kondensator (blauer Pfleil), der gleichzeitig über einen DC/DC-Wandler das Bordnetz versorgt.

Nach dem SUV CX-5 (A&T 9/2011) lanciert Mazda die dritte Generation des Mittelklassemodells 6 auf Basis der selben Plattform und mit den Skyactiv-Motoren (inkl. zwei neue Varianten). Credo der Neuentwicklung: trotz grösserer Aussenabmessungen ist der Nachfolger leichter. Die neuste Version bringt dank Leichtbautechnik rund 100 kg weniger auf die Waage und verblüfft nebst den Fahrassistenzssystemen, welche andere Hersteller ebenfalls anbieten, mit einem neuartigen Mild-Hybridsystem. Das i-ELoop-­ System speichert die elektrische Energie in einem Kondensator und nicht in der Starterbatterie. Text: Andreas Senger | Bilder: Mazda

E

ines muss man Mazda lassen: Jedes Nachfolgemodell ist leichter als sein Vorgänger, verbraucht entsprechend weniger Treibstoff und stösst dadurch weniger Kohlendioxid aus.

Nur 3,9 l/100 km Diesel verbraucht beispielsweise die Limousine mit 2.2-Selbstzündermotor, manuellem 6-Gang-Getriebe und Start-StoppSystem i-Stop im Normzyklus.

Während andere Hersteller immer schwerere Fahrzeug generieren, hebt sich Mazda somit wohltuend von der Masse ab.

Dies ist allerdings nicht der einzige Unterscheidungspunkt.

Auch technisch wissen die Entwickler geschickt einen Mix zwischen bewährter Technik und neuen Ideen zu finden. Während die Achskonstruktionen – vorne mit

MacPherson und hinten mit einer Multilenkerachse – zum Standard der Mittelklassetechnik gehören, verbauen die Japaner ein neuartiges Mild-Hybridsystem.

Kondensator als elektrischer Speicher Das clevere i-ELoop-System (intelligent Energy Loop) lädt beim Bremsen dank maximaler Spannungserzeugung am Generator einen Doppelschichtkondensator auf. Die Generatorspannung wird beim Rekuperieren von 12 auf 25 Volt erhöht, um ein rasches und maximales Laden zu ermöglichen.

Begründet wird der Einsatz des doch voluminösen Kondensators (siehe Hauptbild oben, blauer Pfeil) durch Mazda damit, dass die Verzögerungsphasen im Schnitt nur rund 10 s dauern und die Starterbatterie durch

ihre Trägheit bei der Energieumwandlung elektrisch-chemisch und umgekehrt sich zum Zwischenspeichern der elektrischen Energie weniger gut eignet als ein Kondensator. Der Rekuperationswirkungsgrad ist mit diesem System höher.

Ein nach dem Kondensator gekoppelter DC/DC-Wandler versorgt beim anschliessenden Beschleunigen das Bordnetz mit 12 Volt. Der vollgeladene Kondensator soll das elektrische Bordnetz während rund einer Minute autark versorgen können und weist somit eine hohe Kapazität auf (technische Detailinfos sind von Mazda aktuell nicht erhältlich). Während der Beschleunigungsphase kann der Alternator mittels intelligentem Multifunktionsregler abgeschaltet werden. Dadurch verbleibt an der Kurbelwelle mehr Drehmoment und

damit Leistung für den Beschleunigungsvorgang.

Im Fahrzyklus wird dieser Effekt zur Verbrauchsreduktion eingesetzt. Allerdings wirkt sich der Verbrauchsvorteil gemäss Hersteller nicht signifikant aus. Da auf dem Rollenprüfstand grosse Verbraucher wie beispielsweise die elektrische Lenkhilfeunterstützung nicht betätigt werden, ist der Verbrauchsvorteil im Alltagsgebrauch höher. Den Kunden soll im Alltag die Erreichung der Normverbräuche einfacher gelingen und die Differenz zwischen Praxisund theoretischem Normverbrauch viel kleiner sein.

Im Teillastbetrieb oder im Stopand-Go-Verkehr kann die Ladeleistung des Alternators erhöht werden und der Verbrennungsmotor in einem idealeren Lastpunkt betrieben

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Das i-ELoop-System speichert beim Rekuperieren elektrische Energie in einem Kondensator.

Die MacPherson-Vorderachse ist für die Geräuschisolation an einem Hilfsrahmen montiert.

Viele Fahrerassistenzsysteme sollen den Fahrer unterstützen und Unfälle vermeiden.

Die Multilenkerhinterachse führt präzise.

werden. Der überschüssige Strom, welcher via DC/DC-Wandler dem Bordnetz zur Verfügung gestellt wird, wird zur Aufladung der Starterbatterie eingesetzt.

Sechsgang-Getriebe oder über eine Sechsstufen-Automatik mit Drehmomentwandler an die Vorderräder geleitet. Der Arbeitsbereich der Wandlerüberbrückungskupplung wur­de vergrössert und somit der Wirkungsgrad verbessert.

3+2 Verbrennungsmotoren Ab Anfang 2013 ist der neue Mazda6 als Limousine (Radstand 283 cm, Länge 486,5 cm) und als etwas kürzerer Kombi (275 cm, 480cm) hierzulande erhältlich. Als Motorisierung stehen für den Fronttriebler drei Otto- und zwei Dieselmotoren zur Auswahl. Der bereits bekannte 2.0-Vierzylinder-Benziner mit Direkteinspritzung und dem hohen Verdichtungsverhältnis von 14:1 ist in zwei Leistungsvarianten erhältlich: 107 kW/145 PS bei 6000/min; 210 Nm bei 4000/min und neu mit 121 kW/165 PS bei 6000/min mit

identischem Motordrehmoment.

Ebenfalls neu ist ein 2.5-Vierzylinder mit einem Verdichtungsverhältnis von 13:1 und Ausgleichswellen zur Komfortsteigerung. Das Triebwerk vermag ein maximales Drehmoment von 256 Nm bei 3250/min zu erzeugen und leistet maximal 141 kW/192 PS. Alle drei Motoren/Varianten erfüllen die Euro-5-Abgasnorm.

Bei den Selbstzündern wird ein 2.2-l-Vierzylinder mit variabler, zweistufiger Aufladung angeboten. Trotz geringem Verdichungsverhältnis von 14:1 erzeugt die Dieselmotorvariante dank Aufladung eine Leistung von 110 kW/150 PS bei 4500/min; 380 Nm bei 2000/min oder in stärkerer Ausführung 129 kW/175 PS bei 4500/ min; 420 Nm bei 2000/min (Euro VI).

Das Motordrehmoment wird anschliessend über ein manuelles

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Maximale Fahrerassistenz Unter dem Begriff i-Activsense summiert Mazda die erhältlichen Fahrerassistenzsysteme. Nebst einem radargestützten Tempomaten mit Abstandsregelautomatik kann der Mazda6 mit einem PreCrash-Safety-System ausgestattet werden. In einem Geschwindigkeitsbereich von 15 bis 145 km/h warnt das System den Fahrer bei zu dichtem Auffahren oder leitet bei Bedarf eine automatische Notbremsung ein. Zusätzlich zu diesem Bremssystem kann

Eine leistungsstärkere Version beim 2.0-­Ottomotor und ein neuer 2.5-Liter-Vierzylinder-Benzindirekteinspritzer ergänzen die Skyactiv-Motorenpalette.

auch ein City-Notbremsassistent geordert werden. Dieser arbeitet nicht mit dem Radarsystem, sondern mit einem Nah-Infrarotsensor. Im Geschwindigkeitsbereich von vier bis 30 km/h detektiert dieser Sensor drohende Auffahrunfälle noch effizienter und leitet bei Bedarf ebenfalls Notbremsungen bis zum Stillstand ein.

Mit folgenden aktiven Sicherheitssystemen lässt sich der Mazda6 ebenfalls ausrüsten: Spurwechselassistent, automatische Warnblinkauslösung, Fernlichtassistent, adaptives Kurvenlicht und Berganfahrhilfe.

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76 11/12 CARROSSERIE

Telegramm

Neue Verantwortungen. Nach dem Wechsel von Roger Huber zu den «schweren» Fahrzeugen hat die Carrosserie Langenthal (Calag) den Bereich Reparatur und Lackierung bis 3,5 Tonnen dem 48-jährigen Urs Weber (li.) übertragen.

Daniel Hess (re.) übernimmt die Stellvertretung. Beide weisen eine langjährige Erfahrung bei der Calag auf. www.calag.ch

Mit dem Jaguar F-Type bringen die Engländer einen Vollaluminium-Sportwagen mit V6- und V8-Motoren und Heckantrieb. Als zweisitziger Roadster mit Stoffverdeck wiegt er leer bloss 1597 Kilogramm. Die Normalversion wird mit 340 oder 380 PS ausgeliefert, der «S» mit 495 PS. Ab Frühsommer 2013 zu Preisen ab Fr. 89‘500.–. www.jaguar.ch

Internationaler Wettbewerb: Mit einem dynamischen Sujet spornt R-M ihre Lackierer zur Teilnahme am Painter Contest an.

11. R-M Best Painter Contest

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Wädenswil-Au ZH – Im Oktober 2012 fiel der Startschuss für die nationalen Vorentscheide zum R-M Best Painter Contest, den Wettbewerb der besten R-M-Lackierer. Bereits zum 11. Mal wird der Wettbewerb ausgetragen, der sich inzwischen zum Inbegriff herausragender Leistungen in der Autoreparaturlackierung entwickelt hat.

Spätestens beim Finale vom 8. bis 10. Oktober 2013 im R-M Refinish Competence Center im französischen Clermont müssen die talentiertesten jungen Lackierer aus Europa, Asien und Afrika dann zeigen, wer in ihrem Handwerk die Nase vorne hat.

Ab Oktober 2012 können Nachwuchslackierer unter 30 Jahren aus Österreich, Belgien, Frankreich, Deutschland, Grossbritannien, den Niederlanden, Italien, Japan, Polen, Portugal, Russland, Slowenien,

Spanien, der Schweiz, der Ukraine, Kasachstan und Weissrussland einmal mehr herausfinden, wer von ihnen der oder die Beste ihrer Zunft ist. Denn ab sofort und bis Mai 2013 wird in den Wettbewerben zum nationalen Vorentscheid ermittelt, wer sein Heimatland im Finale in Clermont vertreten darf. Zum ersten Mal nehmen dann auch junge Talente aus der Lackierer-Branche aus Bulgarien, Norwegen und aus Südafrika am R-M Best Painter Contest 2012/13 teil.

Im Wettbewerb der nationalen Vorentscheide werden die jungen Lackierer auf Herz und Nieren geprüft. Dazu zählen Anwendungsund Reparaturtechniken, Farbtests, die korrekte Verwendung von Hilfsmitteln und die Fähigkeit der Nachwuchslackierer, richtige Entscheidungen zu treffen und ihre Arbeit korrekt einzuschätzen.

Der langjährige Austragungsort für das Finale, das R-M Refinish Competence Center in Clermont bei Paris, wird bis zum Herbst 2013 komplett renoviert. Damit steht dann ein führendes Technologie-Zentrum für den Wettbewerb zur Verfügung, das mit seiner topmodernen Ausstattung den Lackiertechnikern ebenso wie den anspruchsvollsten Fahrzeugherstellern in aller Welt beste Bedingungen bietet.

Mit dem Best Painter Contest 2012/13 möchte R-M nicht nur ihre Verantwortung wahrnehmen, junge Talente auf den Weg zu bringen, sondern auch Fertigkeiten zu fördern, die für perfekte Ergebnisse im Bereich der Auto-Reparaturlackierung grundlegend sind. Denn Perfektion im Handwerk sichert langfristig die Rentabilität der Lackierbetriebe, welche die Branchenpartner von R-M. (red) www.rmpaint.com

CARROSSERIE 11/12 77

Härtungszeit erstmalig auf eine Minute reduziert

Bilder: Henkel

W

enn sich Kompetenzen ergänzen, gelingen herausragende Entwicklungsschritte: Henkels Know-how auf dem Gebiet der polyurethanbasierten Composite-Matrixharze und die Expertise von KraussMaffei, einem der weltweit führenden Hersteller für Maschinen zur Herstellung und Verarbeitung von Kunststoff, gehen eine perfekte Verbindung ein. Das Ergebnis: Die Aushärtungszeit des Matrixharzes Loctite MAX 2 konnte auf eine Minute reduziert werden.

Diese Reduzierung der Aushärtungszeit ist ein Durchbruch in der Entwicklung von Composite-Matrixharzen zur Herstellung von Leichtbauteilen in der Automobilindustrie.

Kürzlich hat Henkel mit Loctite MAX 2 ein Composite-Matrixharz auf Basis von Polyurethanen entwickelt, das im Vergleich zu den für den Resin-Transfer-Molding-Prozess sonst üblichen Epoxidharzen deutlich schneller aushärtet. Zudem durchdringt Loctite MAX 2 das

In einer Minute trocken: Frank Deutschländer und Andreas Ferencz freuen sich über den «schnellen» Harz Loctite MAX 2.

Fasermaterial aufgrund der niedrigen Viskosität wesentlich leichter und schonender, so dass sehr kurze Injektionszeiten realisiert werden können.

Die Verbundwerkstoffe auf Basis von Karbonfasern oder Glasfasern gewinnen wegen ihres geringen Gewichts bei gleichzeitig hoher

Immer schneller: Karbonfasern als Basis für Leichtbau in der­ Mittelkonsole eines Autos sind sehr leicht und härten durch Loctite nun in einer Minute aus.

Festigkeit für die Herstellung von Bauteilen für Fahrzeuge zunehmend an Bedeutung. «Durch Henkels Kompetenz in der MatrixharzTechnologie in Verbindung mit der Hochdruck-Technologie von KraussMaffei wird die Produktion dieser Composites somit noch wirtschaftlicher und prozesssicherer,»

so Frank Deutschländer, Global Market Manager Automotive bei der Henkel AG & Co. KGaA. Zusammen mit dem Klebstoff-Portfolio von Henkel ergibt sich daraus ein komplettes und in sich schlüssiges System zur Herstellung und Integration von Composite-Teilen im Automobil. (red)

DUPONT FIVE STAR-PARTNER TAGTEN IM TESSIN Lugano TI – Zu ihrer diesjährigen Jahrestagung trafen sich die DuPontFive Star-Partner in Lugano-Paradiso.

Viele Neuigkeiten und wichtige Schritte in die Zukunft wurden den Teilnehmern aus der ganzen Schweiz vermittelt. Gut betreut wurde die Lackierergemeinschaft durch René Massas und Thomas Nussbaum vom aktiven DuPont-Team. Unter anderem berichteten Roger Kunz und Andreas Imhof von ihren Erfahrungen mit der Drückorganisation GregTec, welche dem Five-StarNetzwerk nach Hagelereignissen zur Verfügung steht. Dabei stellten sie übereinstimmend fest, dass die Zusammenarbeit im vergangenen Sommer bestens geklappt hat und die Abrechnung gemäss Abmachung erfolgte.

Wir berichten von der zweitägigen Veranstaltung ausführlicher in AUTO&Carrosserie vom Dezember. www.dupontrefinish.ch

Hagelschäden tiptop entfernt: Die Lackierer Roger Kunz (li.) und A ­ ndres Imhof berichteten von den guten Erfahrungen mit dem Unternehmen GregTec.

Herzliche Begrüssung: René Massas (li.) und Thomas Nussbaum von DuPont Refinish freuten sich über die zahlreichen Teilnehmer. (Bilder: rho)

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