Autofahren soll (auch) Spaß machen, was uto a e so (auc ) Spaß ac e , assind die kleinstmöglichen Verbräuche

Dr. Günther Herdin

HTL Kfz Seminar 2010

Energiebedarf, mittlere Geschwindigkeit und Zeitbedarf

source: Prof. Tschöke/TU Magdeburg

Weltrekord von Versuchsfahrzeugen PAC Car II

PAC Car 2 – FC HydogenPAC Car 2 – FC HydogenKraftstoffverbrauchals Benzinäquivalent 0,0185 l/100 km

Es muss ja nicht ein Hummer sein

Hummer H1 6,5 l V8Breite 2191 mmBreite 2191 mmHöhe 2006 mmAnströmfl. 4,09 m²cw 0,41,Fahrzeugmasse 3,5 tdurchschn. Verbrauch 25 l/100 kmVmax. 130 km/h

… ein Mittelklassefahrzeug wie ein BMW 3erfüllt bereits viele Ansprüche

Beschl. 0 – 100 km 19,5 sek.

erfüllt bereits viele Ansprüche

BMW Serie 318Anströmfl. 2,2 m²Anströmfl. 2,2 mcw 0,26Fahrzeugmasse 1,5 tdurchschn. Verbrauch 8,1 l/100 km,Vmax. 210 km/hBeschleunigung 0 – 100 km 9,1 sek.

Spaßfaktor Beschleunigung und Geschwindigkeit ?Technische Daten*Bugatti Veyron 16.4

Motor W16, vier TurboladerHubraum 7.993 cm³kW bei 1/min 736 kW (1.001PS)/6.000Nm bei 1/min 1.250/2.200Leergewicht 1.890 kgTankinhalt 100 lTankstopp bei Volllast alle 18 MinutenEU-Normverbrauch Ø auf 100 km 24,1 l Super PlusB hl i **Beschleunigung** von 0–100 km/h 2,84 sHöchstgeschwindigkeit 407 km/h

Serienfahrzeug ohne Extras1.309.000 Euro

NARO Concept Car - an Efficent Fun Cardimensionslengthwidth

2.50 m1 00 m

chassis & suspension tests

ergonomic studywidthheightdry weight

1.00 m1.70 m350 kg

performance

g y

performance0-100 km/htop speedfuel consum

12,5 sec137 km/h2 34 l/100 kmfuel consum.

CO2 emissions2,34 l/100 km 60 g/km

powertraini i l li d 4 l liengine

capacitymax powertransmission

single cylinder, 4 valve, gasoline400 cc15 kWautomatic CVTtransmission automatic - CVT

final design model

VW L1 Concept Car T h i l D t il– Technical Details

1 38 l/100 k1,38 l/100 km

VW L1 Concept Car

Fahrzeuge des Typs L1 und die kleinen Probleme

… und sonst müssen i h i Pl t füwir noch einen Platz für

den Koffer finden …oder wir „beamen“ diesen

Super „efficient car‘s“ und die kleinen Probleme

schnittig ist er ja …. und wie soll ichda hineinpassen???

Einfluss der Fahrzeugmasse auf den Kraftstoff-verbrauch (statistische Angaben VDA)verbrauch (statistische Angaben VDA)

Achtung auf die parasitären Verbraucher

Kli k T t ADAC A di 1 8 T/120 kW• Klimakompressor - Test ADAC Audi 1,8 T/120 kW1 Liter Super/100 km (Stadt) bei Temperierung von 28 °C auf 22 °C => best case technology28 C auf 22 C => best case technology

• Klimakompressor – Test ADAC Ford Fiesta 1,4 /59 kW2,1 Liter Super/100 km (Stadt) => cheap concept p ( ) p ptechnology

• Große Stromverbraucher aktiv, Lichtmaschine muss ll b it Mitt lkl f h 2 kWvoll arbeiten – Mittelklassefahrzeug ca. 2 kW

• „sehr dynamische Fahrweise“ – Bremskraftverstärkeroft aktiv = 0 2 bis 0 5 kW Leistungsaufnahmeoft aktiv = 0,2 bis 0,5 kW Leistungsaufnahme

Fahrwiderstandslinie (Beispiel BMW Serie 3)

111 3120

power [kW]

WOT i

85 63

111,3100

WOT engine

64,39

85,63

60

80

22 9 33,46

47,1540

0,58

1,22

2,88

5,449,3 15

22,9

0

20

00 50 100 150 200 250

speed [km/h]speed [km/h]

Spez. Verbrauchskennfeld 4,4 l Ottomotor

44 kW bei 2000 min-1266 g/kWhg

+ 35 %

44 kW bei 4000 min-1358 g/kWh

pe = 2 bar => 425 g/kWh

Grundlagen zum Fahrwiderstand

Downsizing vs Variable Displacement - P = 15 kW

550600spec. fuel consumption [g/kWh]

370380400

500

370

230

380

275300

400

3000 min-1230

200200

1500 min-1

0

100

04,4 l Otto 1,4 TSI ECO 0,5 + 0,9

Beispiel Verdichterkennfeld Garrett GT 12

D h hl W ll

Inseln konst.Wirkungsgrades

ti l V l f

Drehzahl WelleWirkungsgrades

optimaler Verlauf der Schlucklinie

Pumpgrenze

Optimierung des Turboladers – Anpassung von Turbine und Verdichter auf beste Verhältnisse

20p2, p3 [kPa]

Turbine und Verdichter auf beste Verhältnisse

pressured

p3

10

dropnegativ

pressuredp210 drop

positivp2

p2p3

0origin version optimized status

„fun machine“ Supercharger – fun but not efficient

erforderliche Antriebsleistung

Vergleich Gangwahl bei VW TSIVW 1 4-l-125-kW-TSIVW 1,4-l-125-kW-TSI

spezifischer Verbrauch [g/kWh]

2022

k [b

ar]

14161820

235200km/h

220km/hM

ittel

druc

k

8101214

250

235

160km/h

eff.

M

2468

30040040km/h

80km/h

120km/h

100km/h

120km/h150km/h

D h hl i 1/ i

1000 2000 3000 4000 5000 6000 700002 60070km/h

Drehzahl in 1/min6. Gang5. Gang pe = 2 bar => 365 g/kWh

Kennlinien konstanter Leistung im VerbrauchskennfeldVW 1,4-l-125-kW-TSI

spezifischer Verbrauch [g/kWh]22

ar]

16182022

ldru

ck [b

a

121416

250

235 125kW

eff.

Mitt

el

68

10 250

50kWe

024 300

400 600 15kW5kW

Drehzahl in 1/min

1000 2000 3000 4000 5000 6000 70000 5kW

3 D Darstellung von be in g/kWh - VW TSI 1,4 l

290

VW 1,4-l-125-kW-TSI

220 230

270

280

290

[g/k

Wh]

230 240 250 260 270

260

270

erbr

auch

280 290

240

250

fisch

er V

e

220

230

1820

spez

if

ef

30004000

50006000

1012

1416

18eff. Mitteldruck2000

30008

Drehzahl in 1/minck [bar]

Entwicklungspfad für ein sparsames Fahrzeug

• Fahrzeugmasse im akzeptablen Rahmen• Anströmfläche ist ebenso wichtig wie der cw-Wertg• Downsizing des Motors so weit wie möglich, variabler

Hubraum bringt klare Vorteile• Bestmögliche Aufladung mit Turbolader• Für Fahrspaß hat ein mech. angetriebener Supercharger

seine Berechtigung• Keine mechanische Koppelung von Motor und Antriebsrad• Vollhybrid hat Vorteile• Eine Kombination von Supercapacitors und Li-Ion Akkus

ermöglicht einen guten Wirkungsgrad bei der Rückgewinnung der Bremsenergie

Diplomarbeitsteam 2009/10 – ECO PerformanceKonzeptvorstellung Tag der offenen Tür 2010“Konzeptvorstellung „Tag der offenen Tür 2010

Andreas HerdinStefan HinterreiterStefan HinterreiterThomas SchiefermairKlemens Schuller

Betreuer HTL Steyr: OStR Prof G EckhardBetreuer HTL Steyr: OStR. Prof. G. EckhardProf. R. KloszProf. A. Oberauer

Konzept – ECO Performance Car

Li Ionen Akkufür Kurzstrecken-versorgung

Motor 2900 ccm

versorgungEnergieinhalt = 8,5 MJ

Super Caps für schnelle Verfügbarkeit

Motor 1500 ccm

schnelle Verfügbarkeit von gespeicherter BremsenergieEnergieinhalt = 0 8 MJEnergieinhalt = 0,8 MJ

Turbolader für Dualengines

SuperchargerTwin Srew Type

4*Radnabenmotorenje 30 kW (peak 60 kW)

Active WheelMi h liMichelin

Antriebsleistung

Dauerbetrieb = 30 kWKurzzeit = 60 kW

Konzept ECO Performance - Aufladung

Betriebszustände der Aufladung im Kennfeld

25 Mitteldruck [bar]

20

15 Super –Charger

Aufladebetrieb mit Turbolader

SC + TC

10

Saugmotor

0

5Saugmotor

01000 2000 3000 4000 5000

Drehzahl [min -1]Drehzahl [min 1]

Arbeitsbereiche der Aufladegruppen über der Leistung

Auswertung der Potenziale für ein Vollhybrid Fahrzeug Konzept ECO Performance - NEFZFahrzeug Konzept ECO Performance NEFZ

T td [S k d ]Testdauer [Sekunden]

zeitliche Anteile bei Vollhybrid

Geschwindigkeitsprofil

Vergleich Super Capacitor vs. Li-Ion Battery

Vergleichsdaten BMW 318 i zu ECO Performance

Maximale LeistungMaximale Leistung 105 kW105 kW 190 kW190 kWLeistungLeistung

Beschleunigung 0 100 k /h

Beschleunigung 0 100 k /h 8 2s8 2s ca 6sca 6s0-100 km/h0-100 km/h

VerbrauchVerbrauch

8,2s8,2s ca. 6sca. 6s

Verbrauch(EU insgesamt)

Verbrauch(EU insgesamt)

6,4 l/100km6,4 l/100km 2,47 kg/100km2,47 kg/100km

Danke für die Aufmerksamkeit

Dr. Günther Herding.herdin@prof-ges.com