Effizienter Erdgas-Hybrid-Antrieb für Fahrzeuge >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Wichtiger Schritt zum ‚sauberen’ Auto

Angesichts des Klimawandels wird der Ruf nach Autos, die weniger Kraftstoff verbrauchen und weniger Schadstoffe ausstoßen, immer lauter. Einen Beitrag dazu liefert das Verbundprojekt „Antriebskonzept mit Erdgas-Hybrid“ am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Uni. In Kooperation mit der Adam Opel GmbH und der Robert Bosch GmbH arbeiten die Wissenschaftler an einem Prototyp auf der Basis eines Opel Astra Caravan, der nur minimale CO2-Emissionen freisetzt.

Der angestrebte CO2-Ausstoß von höchstens 90 Gramm pro Kilometer liegt dabei deutlich unter dem Wert, den das Bundesministerium für Bildung und Forschung für das Jahr 2010 für Neufahrzeuge fordert. Beide Werte beziehen sich auf den so genannten „Modifizierten Neuen Europäischen Fahrzyklus“ (MNEFZ), bei dem die Bedingungen einer Fahrstrecke zur Vergleichbarkeit der Messwerte genau definiert sind. Erreicht wird die Reduzierung der CO2-Emission durch ein innovatives Hybridkonzept, das sich von bekannten Konzepten durch die Verwendung eines kleinen, turboaufgeladenen Erdgasmotors und durch die Integration einer vorausschauenden Betriebsstrategie unterscheidet. Im Rahmen des Projekts haben die Wissenschaftler des IVK die Aufgabe übernommen, den Verbrennungsmotor zu optimieren sowie die hybridspezifische Software zu erstellen.

Schema des Erdgashybrid-Konzepts. (Grafik Institut)

Die Untersuchungen des Verbrennungsmotors erfolgen auf einem hochdynamischen Motorenprüfstand des IVK, der die Darstellung verschiedener Fahrzyklen wie zum Beispiel den MNEFZ ermöglicht. Am Prüfstand untersuchen die Forscher eine Niederdruckabgasrückführung, die für die Einhaltung der Stickoxidgrenzwerte neuer Abgasnormen wie zum Beispiel der „Euro 5“ sorgt. Zukünftige Abgasgesetzgebungen bedingen zudem die Weiterentwicklung der erdgasspezifischen Komponenten des Motors. Des Weiteren wollen die Wissenschaftler das mechanische wie auch softwareseitige Zusammenspiel zwischen Verbrennungsmotor, elektrischer Maschine und dazwischen liegender Kupplung am Prüfstand optimieren. Begleitend dazu erstellen sie Simulationsmodelle für den Verbrennungsmotor und den Antriebsstrang. Sie dienen als Grundlage für die Entwicklung und Überprüfung einer Software für die Betriebsstrategie, die die Koordination zwischen Verbrennungsmotor und E-Maschine, einer Batterieladestrategie und einer an den Hybridbetrieb angepassten Schaltstrategie übernimmt.

Gerade bei häufig befahrenen Strecken wirkt es sich auf den Verbrauch günstig aus, wenn die Eigenschaften der voraus liegenden Fahrstrecke, wie Steigungen und Kurven, bekannt sind. Im Fahrzeug vorhandene Sensoren, zum Beispiel Lenkwinkelsensoren, ermitteln die jeweiligen Streckendaten. Die in einer Datenbank gespeicherten Werte stehen dann beim erneuten Befahren der Strecke der Betriebsstrategie-Software zur Verfügung. So entstehen keine Kosten für zusätzliche Hardware und die Daten werden bei jedem Befahren der Strecke aktualisiert. Damit werden zwei Hauptprobleme anderer adaptiver Systeme vermieden.

Die bisherigen Ergebnisse der Prüfstands- und Softwarearbeiten werden in einem Prototyp realisiert, der im Frühjahr getestet werden soll. Parallel dazu führen die Forscher die Versuche auf dem Motorenprüfstand weiter. ve

KONTAKT
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Michael Böhm
Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen
Tel. 0711/685-68523
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e-mail: michael.boehm@ivk.uni-stuttgart.de

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