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CULT – Cars Ultra Light Technology
Prof. Dr. Bernhard Geringer, Assoc. Prof. Dr. Peter Hofmann,
Dipl.-Ing. Robert Steffan, Dipl.-Ing. Thomas Hofherr, Dipl.-Ing. Marko Damböck, Dipl.-Ing. Friedrich Forsthuber
Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik
TU WIEN
Vorstand: Prof. Bernhard Geringer
49 gCO2/km - 600 kg Fahrzeuggewicht: Neue Maßstäbe im Automotive-Sektor
Das Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik der TU Wien
war für die Entwicklung und Abstimmung des gesamten
Antriebsstrangs (Abb. 1) für den CULT Prototypen verantwortlich.
125
50
100
40
75
30
50
Drehmoment SE [Nm]
Drehmoment DE [Nm]
Leistung SE [kW]
Leistung DE [kW]
25
0
1.000
2.000
3.000
4.000
Motordrehzahl [1/min]
20
10
Leistung [kW]
ANTRIEBSSTRANG-KONFIGURATION
Leistung und das Drehmoment im Vergleich zu heutigen
Serienkonzepten mit Saugrohreinblasung (SE) deutlich gesteigert
werden (Abb. 3).
Drehmoment [Nm]
CULT (Cars Ultra Light Technology) beschreibt eine Fahrzeugkonzeptstudie, welche in einem firmenübergreifenden Projekt
bestehend aus den Partnern Magna Steyr Fahrzeugtechnik, FACC
und 4a Manufacturing sowie den wissenschaftlichen Partnern
Montanuniversität Leoben, Polymer Competence Center Leoben
GmbH (PCCL), Österreichisches Gießerei-Institut (ÖGI) und
TU Wien entwickelt wurde. Ziel war es, ein viersitziges Fahrzeug zu
bauen, welches durch ein Leergewicht von unter 600 kg und einen
Verbrauch von umgerechnet 49 gCO2/km überzeugt.
0
5.000
Abbildung 3: Leistung und Drehmoment Erdgas Saugrohr-Einblasung (SE)
im Vergleich zur Direkt-Einblasung (DE)
HYBRIDMODIFIKATION
Ein wesentlicher Bestandteil des Hybridansatzes im CULT Fahrzeug
begründet sich in der Anbindung eines zusätzlichen elektrischen
Antriebs (Riemen-Starter-Generator) an das Getriebe anstelle der
konventionellen Integration in den Riementrieb des Verbrennungsmotors (Abb. 4).
Konventionell
CULT Konfiguration
Abbildung 1: Antriebsstrang-Konfiguration, CAD-Konstruktion
Für den konventionellen Antrieb wurde ein serienmäßiger Benzinmotor mit lediglich 658 cm³ Hubraum auf Erdgasbetrieb umgerüstet.
Motorische Leistungen und Momente wurden in Kombination mit der
Getriebeabstufung auf die Beschleunigungs- und Elastizitätsziele
des Fahrzeugs abgestimmt. Zur Verbrauchsreduktion trägt weiterhin
ein automatisiertes 6-Gang Schaltgetriebe bei, dessen
Wirkungsgrad durch eine Trockensumpfschmierung weiter
angehoben werden konnte. Zusätzlich wurde ein Riemen-StarterGenerator in den Antriebsstrang integriert, welcher trotz 12 Volt
Betrieb CO2 senkende Hybridstrategien ermöglicht.
ERDGAS-MOTORKONZEPT
Abbildung 4: CULT Riemen-Starter-Generator Positionierung
In der realisierten CULT Hybridkonfiguration besteht die Möglichkeit,
den Verbrennungsmotor im Schubbetrieb abzukoppeln und durch
den damit verbundenen Wegfall des Motorschleppmoments die
Rekuperationsbilanz aufzuwerten. Insgesamt kann somit bis zu
71 % der anfallenden Verzögerungsenergie des Fahrzeugs wieder
zurück in elektrische Energie gewandelt werden (Abb. 5).
Abbildung 5: Effiziente Nutzung der zur Verfügung stehenden Bremsenergie
Abbildung 2: CULT Motorkonzept mit Erdgas Direkteinblasung
Das Kernstück des innovativen Antriebsstrangs bildet der 3-Zylinder
Downsizing Verbrennungsmotor, der in weiten Teilen komplett
überarbeitet wurde. Hervorzuheben ist dabei vor allem die
Umstellung auf Erdgasbetrieb (Abb. 2), wodurch sich ausgehend
von dem günstigen Kohlenstoff-Wasserstoff Verhältnis eine CO2
Reduktion von bis zu 25 % einstellt. Durch die kompromisslose
Umrüstung auf einen monovalenten Betrieb mit innovativer
Direkteinblasung (DE) des Erdgases in den Brennraum konnte die
Weiterhin ist es auf Grund des niedrigen Fahrzeuggewichts möglich,
stationäre Geschwindigkeiten von bis zu 35 km/h rein elektrisch zu
fahren. Dazu genügt die vom Riemen-Starter-Generator
bereitgestellte motorische Leistung von 1,4 kW bei Beibehaltung des
12 Volt Spannungsniveaus im Bordnetz.
Danksagung
Das vorgestellte Projekt wird aus Mitteln des Österreichischen
Klimafonds und der Steiermärkischen Forschungsgesellschaft
sowie dem Beitrag von Magna Steyr gefördert. Dafür gilt unser
Dank, genauso den mitwirkenden Partnern, insbesondere den am
Projekt beteiligten Mitarbeitern von Magna Steyr.
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Automobil
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