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Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft Motorok - jelen, múlt és jövő Dr.Demmelbauer-Ebner, Wolfgang Leiter Technische Entwicklung AHM 2010.11.02.

Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft Motorok ...kardos/AUDI_2010/2010_11_02/SZE_2010_Motoren... · •Bosch Magnet Abreißzündung •V H = 2750 cm3 •P max ... Komfort

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Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Motorok - jelen, múlt és jövő Dr.Demmelbauer-Ebner, Wolfgang

Leiter Technische Entwicklung AHM

2010.11.02.

2 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

► Vergangenheit (Múlt)

1. Einleitung

► Gegenwart (Jelen)

2. Die Diesel-Motoren

3. Die Otto-Motoren

► Zukunft (Jövő)

4. Globale Trends und Herausforderungen

5. Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

6. Zusammenfassung

Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Inhalt

3 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Inhalt

► Vergangenheit (Múlt)

1. Einleitung

► 1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor

► 1.2 Einsatzgebiete von Verbrennungsmotoren

► 1.3 Hauptkomponenten eines Motors

4 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

- 1860 Etienne Lenoir : erster

Verbrennungsmotor mit innerer

Verbrennung

- Kraftstoff: Leuchtgas

- ohne Verdichtung

- Eff. Wirkungsgrad: η=1-3 %

1. Einleitung

1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor

5 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

1867 N.A. Otto:

Goldmedaille auf der Pariser Weltausstellung

(η10 %)

Arbeitsdiagramm vom 1876

1. Einleitung

1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor

6 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

R. Diesel, 1878 Münchener Polytechnikum:

„ Untersuchen, ob diese Isotherme sich in

der Praxis verwirklichen läßt.“

(η=26 % !)

1. Einleitung

1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor

7 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

1883.

Gottlieb Daimler und Carl Benz

„Petroleum-Reitwagen“ mit 0,5 PS „Patent-Motorwagen“ mit 0,88 PS

1. Einleitung

1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor

8 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Wichtiger Beitrag aus Ungarn:

Der Vergaser von Bánki und Csonka

(1893)

1. Einleitung

1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor

9 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 9

1897 Nesseldorf Präsident –

Erstes in Österreich-Ungarn gefertigtes Automobil

• 2-Zylinder Boxermotor

• Oberflächenvergaser

• Wasserkühlung

• Bosch Magnet Abreißzündung

• VH = 2750 cm3

• Pmax = 5 PS (3,7 kW)

• Vmax = 30 km/h

„Nesseldorf Präsident“

1. Einleitung

1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor

10 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 10

1. Einleitung

1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor

Galamb József

Entwickler des ersten

Grosserienswagens „T-Modell”

und des Traktors „Fordson”

Henry Ford

Neue Maßstäbe im Maschienenbau:

Montage am Laufband

1908.

T modell

11 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 11

„Innovation“ Anfang des 20. Jahrhunderts

Weltweit verkaufte Fahrzeuge 2009:

„Die weltweite Nachfrage nach

Kraftfahrzeugen wird 1 Million

nicht überschreiten …

allein schon aus Mangel an

verfügbaren Chauffeuren.“

Gottlieb Daimler, 1901

52,7 Mio.

1. Einleitung

1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor

12 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Zivile Straßenfahrzeuge

PKW

LKW/Nutzfahrzeuge

öffentlicher Personenverkehr

1. Einleitung

1.2 Einsatzgebiete von Verbrennungsmotoren

13 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Kleinmotoren

Rasenmäher

Motorsägen

Modellbau

...

1. Einleitung

1.2 Einsatzgebiete von Verbrennungsmotoren

14 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

1. Einleitung

1.3 Hauptkomponenten eines Motors

Forgattyúsház

ZKG

Főtengely

Kurbelwelle

Hajtórúd

Pleuel

Dugattyú

Kolben

Vezérműtengely

Nockenwelle

Hengerfej

Zylinderkopf Otto und Diesel Motoren

Hauptkomponenten

15 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Zylinderkurbelgehäuse (ZKG)

Hauptaufgaben:

- Zylinderlaufbahn

- Schmierung/Ölversorgung/Kühlung

- Kurbelwellenlagerung/ Kraftübertragung

1. Einleitung

1.3 Hauptkomponenten eines Motors

16 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Kurbelwelle (KW)

Hauptaufgaben:

- Pleuelführung

- Kraftübertragung

- Massenausgleich

- Schmierung/Ölversorgung

1. Einleitung

1.3 Hauptkomponenten eines Motors

17 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Kolben mit Kolbenringen und

Kolbenbolzen

Hauptaufgaben:

- Abdichtung Brennraum

- Kraftübertragung auf Pleuel

- Wärmeabfuhr an Zylinderlaufbahn

1. Einleitung

1.3 Hauptkomponenten eines Motors

18 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Pleuel (gecrackt)

Hauptaufgaben:

- Ölversorgung Kolbenbolzen

- Kraftübertragung auf Kurbelwelle

1. Einleitung

1.3 Hauptkomponenten eines Motors

19 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Ventile/Ventiltrieb

Hauptaufgaben:

- Ladungswechsel steuern

- Abdichtung Gasraum

1. Einleitung

1.3 Hauptkomponenten eines Motors

20 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Nockenwellen und

Nockenwellenversteller

Hauptaufgaben:

- Steuerzeiten verändern

- Ventile betätigen Beispiel: Audi 5-Ventiltechnik V8 4,2l

1. Einleitung

1.3 Hauptkomponenten eines Motors

21 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Anbauteile - „kalte Seite“:

- Luftführung/ Saugrohr/Ladeluftkühler

- Einspritzsysteme

- Riementrieb

- Wasser- und Luftverschlauchung

1. Einleitung

1.3 Hauptkomponenten eines Motors

22 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Anbauteile - „heiße Seite“:

- Abgaskrümmer

- Turbolader

- Abgasrückführung

1. Einleitung

1.3 Hauptkomponenten eines Motors

23 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

► Vergangenheit (Múlt)

1. Einleitung

► Gegenwart (Jelen)

2. Die Diesel-Motoren

3. Die Otto-Motoren

► Zukunft (Jövő)

4. Globale Trends und Herausforderungen

5. Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

6. Zusammenfassung

Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Inhalt

24 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

► Gegenwart (Jelen)

2. Die Diesel-Motoren

► 2.1 Geschichte der direkteinspritzenden Dieselmotoren

► 2.2 Vergleich der Einspritzsysteme

► 2.3 Aufbau und Komponenten der Audi-TDI-Motoren

► 2.4 Ausblick

Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Inhalt

25 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

2. Die Diesel-Motoren

2.1 Geschichte der direkteinspritzenden Dieselmotoren

26 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

2. Die Diesel-Motoren

2.1 Geschichte der direkteinspritzenden Dieselmotoren Diesel Brennverfahren

Nebenkammerbrennverfahren

Vorkammer Wirbelkammer

Direkteinspritzung

Verteilereinspritzpumpe Common Rail Diesel Pumpe Düse (PD, UIS)

Verbrauchsvorteil der direkten Einspritzung > 15 %

27 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Otto-Anteil;

45%

Diesel-Anteil;

55%

2. Die Diesel-Motoren

2.1 Geschichte der direkteinspritzenden Dieselmotoren

Otto-Anteil;

65%

Diesel-Anteil;

35%

Aufteilung Fahrzeugproduktion Audi

2000 2010

28 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

2. Die Diesel-Motoren

2.2 Vergleich der Einspritzsysteme

TDI Otto

Vorteilen

von Diesel- gegenüber Otto-Motoren:

► höherer Wirkungsgrad

=> Sparsamkeit

► hoher effektiver Mitteldruck

=> hohes spezifisches Drehmoment

Nachteile

von Diesel- gegenüber Otto-Motoren

► grösseres Gewicht

► langsamere verbrennung => begrenztes

Drehzahl (max. ca. 5.000 1/min)

► geringere spezifische Leistung

Höhere Leistung ist erreichbar durch

► Drehzahlerhöhung

(bei bestimmtem Drehmoment)

oder durch

► Drehmomenterhöhung

(bei bestimmter Drehzahl)

Dieselmotoren sind in Drehzahl begrenzt

Leistungssteigerung nur durch

Drehmomenterhöhung möglich

29 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

2. Die Diesel-Motoren

2.3 Aufbau und Komponenten der Audi-Diesel-Motoren

Hauptmerkmale der modernen Dieselmotoren:

► DI-Verfahren mit optimierter Kolbenmulde

Direkt-befecskendezéses eljárás (CR vagy PD)

► 4V-Technik mit variabler Drallsteuerung

4 szelepes hengerfej nagy perdületi jellemzővel „ Drall”

► Aufladung und Ladeluftkühlung

Turbófeltöltés és töltőlevegő-visszahűtés

► Hochdruck-Einspritzung

Nagynyomású befecskendezés

► Voreinspritzung

Elő ”Pilot” –befecskendezés

► Elektronisches Motormanagement

Elektronikus motorvezérlés

► Thermomanagement

Kopfkühlung vom ZKG-Kühlung getrennt

30 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

2. Die Diesel-Motoren

2.3 Aufbau und Komponenten der Audi-Diesel-Motoren

Reduzierung der Abgasemissionen von Diesel-PKW

31 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

2. Die Diesel-Motoren

2.3 Aufbau und Komponenten der Audi-Diesel-Motoren Emission in verschiedenen Betriebspunkten

32 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

2. Die Diesel-Motoren

2.4 Ausblick ► CR verdrängt PD

► Multi - Injection

► Katalysator mit

Magerbetrieb

► Partikelfilter

► SCR-Kat (De-NOx)

Reduzierung

Emission und

Verbrauch

Abgasbehandlung

► Eliminierung

„Turboloch”

► Registeraufladung

► Mitteldruck erhöhen

Höhere

spezifische

Leistung

► Reduzierung von

Geräusch und

Vibrationen beim

Kaltstart

Komfort

33 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

► Vergangenheit (Múlt)

1. Einleitung

► Gegenwart (Jelen)

2. Die Diesel-Motoren

3. Die Otto-Motoren

► Zukunft (Jövő)

4. Globale Trends und Herausforderungen

5. Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

6. Zusammenfassung

Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Inhalt

34 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

► Gegenwart (Jelen)

2. Die Diesel-Motoren

3. Die Otto-Motoren

► 3.1 FSI vs. MPI Technologie

► 3.2 V-Motorenfamilie

► 3.3 Otto Turbomotoren bei AUDI: T-MPI TFSI

► 3.5 Ausblick

Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Inhalt

35 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

3. Die Otto-Motoren

3.1 FSI vs. MPI Technologie

Gemischaufbereitung des Ottomotors

Zentraleinspritzanlage.

Multi Point Injection

Einspritzer Vergaser

FSI Fuel Stratified Injection

(Benzindirekteinspritzung)

MPI

Multi Point Injection

36 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Vorteile und Nachteile FSI vs. MPI

Der DI-Ottomotor im Vergleich zum konventionellen Ottomotor

Ladungswechsel

Realgaseinfluß

Verdichtungsverhältnis

Wärmeübergang

mechanische Verluste

Verbrennungsablauf

unverbrannter Kraftstoff n = 2000

1/min

Pme = 2 bar

Quelle: Dr. Hohenberg, "Analyse der Gemischbildung und Verbrennung am DI-Ottomotor"

MPI

3. Die Otto-Motoren

3.1 FSI vs. MPI Technologie

37 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

3. Die Otto-Motoren

3.1 FSI vs. MPI Technologie

1990 1995 2005

Entwicklungshistorie der Direkteinspritzung (FSI):

2010

38 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

3. Die Otto-Motoren

3.1 FSI vs. MPI Technologie

0

2

4

6

8

10

12

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

homogen l<1

homogen l=1

Homogen mager

geschichtet

Drehzahl (1/min)

Eff

ek

tive

r M

itte

ldru

ck

(b

ar)

Geschichtetes Brennverfahren in der Teillast

(takarékosság)

(hohe Leistung)

Ziel: gleichsam sparsame und leistungsstarke Motoren

39 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

3. Die Otto-Motoren

3.1 FSI vs. MPI Technologie

Abgasnachbehandlung für FSI-Motoren mit Schichtladebetrieb:

40 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

3. Die Otto-Motoren

3.2 V-Motorenfamilie

Herausforderung:

Karosse grösser

Motorraum enger

In allen Bereichen muss auf Qualität und auf langen Lebensdauer

sehr geachtet werden, weil die Wartung und Teilewechsel

mühsam und kostspielig sind.

Technische Besonderheiten:

41 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

3. Die Otto-Motoren

3.2 V-Motorenfamilie

52

516 mm

464 mm

192 mm

ca. 656 mm

Technische Besonderheiten:

Audi V8-4,2-5V

Kettenmotor

Audi V8-4,2 -5V

Riemenmotor

Konkurrent V8

Relative Platzersparung:

Fahrtrichtung

42 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

3. Die Otto-Motoren

3.2 V-Motorenfamilie

Technische Besonderheiten:

V8-Otto V6-Otto

COP Trieb A

COP Trieb D

COP Otto

COP TDI Systemgleich

Zahnradtrieb V8 Otto / TDI

V8-Diesel V6-Diesel

Baukastenprinzip im Steuertrieb

43 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

3. Die Otto-Motoren

3.2 V-Motorenfamilie

Gebaute (hohle) Nockenwellen

Technische Besonderheiten:

Zylinderkopfschrauben

Rohr

Gehärtete Nocken

44 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

AUDI Turbomotoren: Entwicklung der spezifischen Leistung

► 1979 R5 Turbo 125 … 232 kW

► 1994 R4 5V Turbo 110 … 176 kW

► 1997 V6 BiTurbo 195 … 280 kW

► 2001 V8 BiTurbo 331 kW

► 2004 R4 2,0l 4V TFSI 147 … 162 kW

► 2006 R4 2,0l 4V TFSI 195 kW im S3

► 2007 R4 1,8l 4V TFSI 118 kW

0

20

40

60

80

100

120

1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

sp

ezifis

ch

e L

eis

tun

g [

kW

/L]

R5 Turbo R4 5V Turbo

V6 5V BiTurbo R4 TFSI Gen. 1

V8 5V BiTurbo

R4 TFSI im S3

3. Die Otto-Motoren

3.3 Otto Turbomotoren bei AUDI: T-MPI TFSI

45 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

► 1979 R5 Turbo 125 … 232 kW

► 1994 R4 5V Turbo 110 … 176 kW

► 1997 V6 BiTurbo 195 … 280 kW

► 2001 V8 BiTurbo 331 kW

► 2004 R4 2,0l 4V TFSI 147 … 162 kW

► 2006 R4 2,0l 4V TFSI 195 kW im S3

► 2007 R4 1,8l 4V TFSI 118 kW

60

80

100

120

140

160

180

200

1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

sp

ezifis

ch

es D

reh

mo

me

nt

[Nm

/L]

R5 Turbo R4 5V Turbo

V6 5V BiTurbo R4 TFSI Gen. 1

V8 5V BiTurbo

R4 TFSI im S3

AUDI Turbomotoren: Entwicklung des spezifischen Drehmoments

3. Die Otto-Motoren

3.3 Otto Turbomotoren bei AUDI: T-MPI TFSI

46 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

► 1979 R5 Turbo 125 … 232 kW

► 1994 R4 5V Turbo 110 … 176 kW

► 1997 V6 BiTurbo 195 … 280 kW

► 2001 V8 BiTurbo 331 kW

► 2004 R4 2,0l 4V TFSI 147 … 162 kW

► 2006 R4 2,0l 4V TFSI 195 kW im S3

► 2007 R4 1,8l 4V TFSI 118 kW

R4 1,8 TFSI 118 kW

60

80

100

120

140

160

180

200

1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

spez. D

rehm

om

ent

bei 1500 r

pm

[N

m/L

]

R5 Turbo R4 5V Turbo

V6 5V BiTurbo R4 TFSI Gen. 1

V8 5V BiTurbo

3. Die Otto-Motoren

3.3 Otto Turbomotoren bei AUDI: T-MPI TFSI

AUDI Turbomotoren: Entwicklung des spez. Drehmoments bei 1500 rpm

47 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Instationärer Mitteldruckaufbau: Vergleich TFSI zu TMPI 20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

Eff

ek

tive

r M

itte

ldru

ck

[b

ar]

Zeit [s]

0 1 2 3 4 5

1,8l 4V TFSI 118 kW

2,0l 4V TFSI 147 kW

1,8l 5V TMPI 110 kW

1,2 s

1,6 s

Deutliche Verbesserung des

dynamischen Verhaltens

3. Die Otto-Motoren

3.3 Otto Turbomotoren bei AUDI: T-MPI TFSI

48 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Verbrauchsentwicklung

7

8

9

10

11

MV

EG

-Verb

rau

ch

[l/100km

] Premium Fahrzeuge

A4-Klasse

1.8 T

2.0 TFSI

V6/R6

R4/R5 aufgel.

2.0 TFSI

1.8 TFSI

1.8 T 2.0 TFSI

Gen.3

mittleres Radmoment (1500 ÷ 5500 rpm) im 6. Gang

3. Die Otto-Motoren

3.4 Ausblick

49 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Technologie Gen. 2

Technologieentwicklung R4 TFSI Gen. 2

Grundmotor:

► Reibungsoptimierung

- variable Ölpumpe,

Brennverfahren

► Mehrlochventile

► optimierte variable

Ladungsbewegung

Aufladung:

► Benchmark-ATL

- optimierter Verdichter

- optimierte Turbine

► Optimierung Ladungswechsel

durch Variabilitäten

Technologie Gen.1

1,8 L : umgesetzt bei R4-1,8L-118 kW, Markteinführung 2007

Grundmotor:

► 4V RSH Zylinderkopf

► AGW (bei 1,8L mit Höhenversatz)

► Strukturoptimierung

Brennverfahren

► Benzindirekteinspritzung TFSI

► Tumbleklappen

► Mehrfacheinspritzung

► MLV, 150 bar Raildruck (1,8 L)

Aufladung:

► Integralmodul aus Krümmer u. ATL

mit strömungsopt. Gasführung

► Optimiertes Turbinenlaufrad

► Ladungswechselopt. (1,8L)

3. Die Otto-Motoren

3.4 Ausblick

50 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Entwicklung OTTO / DIESEL

B-Klasse Fahrzeug mit 150 ÷ 200 PS Motorisierung

60

80

100

120

140

1985 1990 1995 2000 2005 2010Jahr

rel. V

erb

au

ch

[%

] 1.8T TFSI

Gen1 TFSI

Gen3

100

150

200

250

1985 1990 1995 2000 2005 2010Jahr

rel.F

ah

rleis

tun

g [

%]

Fahrzeuge:

~1400kg

TFSI

Gen1

1.8T 2.3 Sauger

TFSI

Gen3

rel. Fahrleistungen: - 70% Drehmoment

- 30% Nennleistung

Otto

Diesel

3. Die Otto-Motoren

3.4 Ausblick

51 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

► Vergangenheit (Múlt)

1. Einleitung

► Gegenwart (Jelen)

2. Die Diesel-Motoren

3. Die Otto-Motoren

► Zukunft (Jövő)

4. Globale Trends und Herausforderungen

5. Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

6. Zusammenfassung

Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Inhalt

52 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

4. Ausblick - Globale Trends und Herausforderungen

Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität

Belastung durch Emissionen

Verstärkung des Treibhauseffektes

Endlichkeit fossiler Ressourcen

Drohender Verkehrskollaps

in Ballungszentren

Zugang zu preiswerter Mobilität

auch für Schwellenländer

Drastische Senkung durch weltweit

verschärfte Emissionsgesetze

Weltweite CO2-Standards

Steigende Rohölpreise

Beschränkung im innerstädtischen

Bereich

Billigstfahrzeuge

Globale Herausforderungen Rahmenbedingungen

Konzern Entwicklung Aggregate, VW AG Wolfgang Hatz

53 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Belastung durch Emissionen

Drastische Senkung durch weltweit

verschärfte Emissionsgesetze

Globale Herausforderungen Rahmenbedingungen

Emissionen:

ZEV-Regulierung (Cal LEV II)

CO2/Verbrauch:

CAFE (US-Bund) Incentives für

FFV

GHG (Cal +

Anwenderstaaten):

Verschärfung auf Niveau ACEA

140 g/km CO2

NAR (USA)

LAM (Brasilien) & SA

Emissionen:

Euro 6 (Herausforderung

Diesel)

CO2/Verbrauch:

CO2-Regulierung EU-Flotte

Europa

China RdW (Indien, Russland)

Emissionen:

Indien: Vergleichbar mit EURO

2 und EURO 3 (EURO 4 für

Großstädte ab 4/2010)

Herausforderung

Kraftstoffqual.

Russland: Direkte Umsetzung

EURO 4 ab 2009

Emissionen:

PL4/PL5 (ab 2009 auf EURO-

3-Niveau)

Diesel für Pkw verboten

(Ausnahmen für bestimmte

SUVs)

Emissionen:

Ab 2010 landesweit EURO 4

äquivalente Vorgaben (u.a. in

Shanghai u. Peking schon ab

2008)

Herausforderung

Kraftstoffqual.

Verbrauch:

Standards in Gewichtsklassen

(Verschärfung ab 2008)

Japan

Emissionen:

TRIAS-Emissionsrichtlinie

Dieselstandards (vergleichbar

mit Euro 6)

CO2/Verbrauch:

„Top-Runner“ verkaufs- und

gewichtsklassenbezogene

Zielwerte, orientiert an den

Klassenbesten

Qu

ell

e:

Be

rden

un

d V

ors

ch

rift

en

EA

M/2

,

fett

ged

ruck

t =

bed

eu

ten

dste

Vo

rga

ben

Globale Trends und Rahmenbedingungen ► Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität

4. Ausblick - Globale Trends und Herausforderungen

Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität

54 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Globale Herausforderungen Rahmenbedingungen

Endlichkeit fossiler Ressourcen

Steigende Rohölpreise

1970 1975 1980 1990 1995 2000 2005

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1985 2010

???

4. Ausblick - Globale Trends und Herausforderungen

Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität

55 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Drohender Verkehrskollaps

in Ballungszentren

Beschränkung im innerstädtischen

Bereich

Globale Herausforderungen Rahmenbedingungen

4. Ausblick - Globale Trends und Herausforderungen

Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität

56 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Drohender Verkehrskollaps

in Ballungszentren

Beschränkung im innerstädtischen

Bereich

Globale Herausforderungen Rahmenbedingungen

4. Ausblick - Globale Trends und Herausforderungen

Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität

57 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

► Vergangenheit (Múlt)

1. Einleitung

► Gegenwart (Jelen)

2. Die Diesel-Motoren

3. Die Otto-Motoren

► Zukunft (Jövő)

4. Globale Trends und Herausforderungen

5. Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

6. Zusammenfassung

Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Inhalt

58 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Mögliche Energiequellen

Erdöl, Erdgas, Kohle Kernenergie Wasser, Wind, Sonne Biomasse

Benzin,

Diesel

CNG,

LNG

Methanol

Wasserstoff

CH / LH

Batterie-

Speicher

Bio-

Kraftstoffe

Methanol

Synthese

Wasserstofferzeugung

Erzeugung elektrischer

Energie

Synthese

Methanol

Konverter Brennstoff zelle

Elektromotor Verbrennungsmotor Hybrid-system

Erschöpfliche Energiequellen Regenerative Energiequellen

59 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

CNG LPG

BiodieselFlexFuel /

E85 / E100

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Angebot alternativer Kraftstoffe weltweit

60 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Erste Generation

• Biodiesel (Raps)

• Ethanol (Weizen, Zuckerrüben)

• hohes CO2 Minderungspotential

• kein Eingriff in die Nahrungskette

• hohe Hektarerträge

Zweite Generation

• SunFuel (Biomass to Liquid, Choren)

• Zellulose Ethanol (Iogen)

Konzern Entwicklung Aggregate, VW AG Wolfgang Hatz

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Charakterisierung unterschiedlicher biogener Kraftstoffe

61 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

„Konventionelle“ Biokraftstoffe „Zukünftige“ Biokraftstoffe

Sourc

e: JR

C/E

UC

AR

/CO

NC

AW

E

Ethanol

(Getreide,

Zuckerrüben)

Biodiesel

(Raps)

HVO

Vegetable

Oil

Biogas Ethanol

(Stroh)

BtL

(Pflanzenreste)

CO

2-R

ed

uk

tio

ns

po

ten

tia

l W

TW

[%

] 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

CO2-Reduktionspotential ausgesuchter Biokraftstoffe

62 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 62

184 Modelle ≤ 130 g CO2/km

Volkswagen Effizienz-Modelle

184 Modelle

≤ 130 g CO2/km

100 Modelle

≤ 120 g CO2/km

17 Modelle

≤ 100 g CO2/km

So

urc

e:

EA

-CO

2

off

ice

, sta

tus M

arc

h 3

1st 2

010

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Zukunftsweisendes Motoren-/Getriebekonzept

63 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Reibung Grundmotor

Audi valvelift system FSI Brennraum

Down Sizing

Leichtbau-komponenten

Aufladung Twin Charger

Hochdruck-einspritzung

Abgasnach-behandlung

Schaltbare Nebenaggregate

Ölkreislauf

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Technische Highlights auf dem Weg zu noch größerer Effizienz

64 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

2.0 TFSI – mit Audi valvelift system (2008) 2.0 TFSI - (2004) 1.8 TMPI - (2001)

Konzern Entwicklung Aggregate, VW AG Wolfgang Hatz

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Audi Valvelifts System - Drehmomentverläufe

65 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

75%

80%

85%

90%

95%

100%

-5%

-5%

konventionell

Audi valvelift

system

Reib- leistung

FSI mit

allen Maßnahmen

Verbrauch NEFZ [%]

-5%

FSI Direkt-

einspritzung

- Verschiedene Maßnahmen

Konzern Entwicklung Aggregate, VW AG Wolfgang Hatz

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Verbrauchsersparnis durch Audi Valvelifts System

66 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Touareg 3.0 l V6 TSI® Parallel Hybrid

Engine 3.0 l V6 TSI®

Engine power 245 kW (279 kW)

0 - 100 km/h 6.5 sec

Highspeed 240 km/h

Consumption 8.2 l/100km*

Emissions 195 g CO2/km*

Engine power 34 kW

Torque 300 Nm

Electric motor Parallel hybrid

Capacity 1.7 kWh

Weight 64 kg

Range up to

2 kilometers

Battery Nickel-Metal-

Hydride

Transmission 8-speed automatic

* NEDC

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung

67 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

►VKM

µ-/Mild-

Hybrid

Range

Extender

Brenn-

stoffzelle

Elektro-

Fahrzeu

g

Plug-in

Hybrid

Full

Hybrid

VKM

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung

68 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

µ-/Mild-

Hybrid

Plug-in

Hybrid

Full

Hybrid

Range

Extender

Brenn-

stoffzelle

Elektro-

Fahrzeug

VKM

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung

69 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

µ-/Mild-

Hybrid

Range

Extender

Brenn-

stoffzelle

Elektro-

Fahrzeug

Plug-in

Hybrid

Full

Hybrid

VKM

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung

70 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

µ-/Mild-

Hybrid

Range

Extender

Brenn-

stoffzelle

Elektro-

Fahrzeug

Plug-in

Hybrid

Full

Hybrid

VKM

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung

71 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

µ-/Mild-

Hybrid

Range

Extender

Brenn-

stoffzelle

Elektro-

Fahrzeug

Plug-in

Hybrid

Full

Hybrid

VKM

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung

72 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

µ-/Mild-

Hybrid

Range

Extender

Brenn-

stoffzelle

Elektro-

Fahrzeug

Plug-in

Hybrid

Full

Hybrid

VKM

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung

73 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

µ-/Mild-

Hybrid

Range

Extender

Brenn-

stoffzelle

Elektro-

Fahrzeug

Plug-in

Hybrid

Full

Hybrid

VKM

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung

74 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Hochvoltleitungen

E-

Bremskraftverstärker

Klima

Vernetzung der Komponenten

Heizung

Leistungselektronik E-Motor und

Getriebe

Traktionsbatterie

und

Batteriemanagemen

t

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Das Elektrofahrzeug ist mehr als nur Batterie und Elektromotor

75 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum * Verbrauch: 15,7 kWh/100 km (NEFZ)

Well-to-Wheel CO2-Emissionen Golf TDI BlueMotion (99g CO2/km)

Well-to-Wheel CO2-Emissionen eines

Golf BEV* bei Stromerzeugung aus:

Strommix

Diesel 111 g

Braunkohle

Steinkohle

Heizöl

188 g

171 g

145 g

Erdgas 98 g

Nuklear 6 g

Grüner Strom (hier: Windenergie) 1 g

Strommix EU 2007

Strommix EU 2020 71 g

88 g

Strommix China 2007 179 g

CO2-Emissionen/km

Kohle

Öl

Gas

Nuklear

Wasser

Wind

Sonstige Erneuerbare

3 %

4 %

31 %

3 %

22 %

28 %

9 %

1 % 1 % 2 %

<1 %

<1 %

EU 2007

China 2007

15 %

81 %

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Well-to-Wheel-Vergleich: Die Herkunft des Stroms entscheidet

76 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Koexistenz der Antriebstechnologien

CO2-neutrale

Mobilität

Elektrotraktion konventionelle Elektrizität

konventionelle Kraftstoffe

Verbrennungsmotor

CO2-neutrale

Elektrizität

CO2-neutrale

Kraftstoffe

(flüssig, gasförmig)

5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

Nachhaltige Mobilität

77 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

► Vergangenheit (Múlt)

1. Einleitung

► Gegenwart (Jelen)

2. Die Diesel-Motoren

3. Die Otto-Motoren

► Zukunft (Jövő)

4. Globale Trends und Herausforderungen

5. Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie

6. Zusammenfassung

Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Inhalt

78 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

6. Ausblick - Zusammenfassung

Adaptive Antriebskonzepte individueller Mobilität

79 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

Zusammenfassung und Ausblick

Verbrennungsmotoren bestimmen auch zukünftig zu fast 100% die Antriebstechnik

Drive-Studie (McKinsey) prognostiziert für 2020 einen Hybrid-anteil von 3 -14 % für Europa

und 6 - 30 % für Nordamerika

Verbrennungsmotoren dominieren auch künftig maßgeblich CO2-Bilanz und Wirtschaftlichkeit

von Volkswagen

Alternative Kraftstoffe (CNG / LPG / Ethanol) finden vermehrt und mit regional hohem Anteil

Einsatz

Serienreife Brennstoffzellenfahrzeuge gewinnen erst nach 2020 an Bedeutung

6. Ausblick - Zusammenfassung

Ausblick auf die nächsten 10 Jahre