Präsentation von Axel RombachRST, Klasse 9c

2006

1. Historie des Automobils

2. Verbrennungsmotoren

3. Erdgas Antrieb

4. Elektro- Antrieb

5. Hybride Antrieb

6. Abschluss Brennstoffzellen Antriebe

Umweltvergleich verschiedener Energieträger

1. Historie des Automobils

Das erste Auto von Karl Benz um 1886, mit einem 1 Zylinder Vier-Takt-Motor

Meilensteine

1860 Jean Joseph Étienne Lenoir konstruiert den ersten Gasmotor.

1885 Carl Benz konstruiert einen Dreiradkraftwagen mit Viertaktbenzinmotor.

1886 Gemeinsam mit Wilhelm Maybach baut Daimler den ersten Vierradkraftwagen.

1890 Rudolf Diesel lässt sich seine theoretischen Arbeiten für einen Verbrennungsmotor patentieren.

1913 Beginn der Fließbandproduktion von Henry Fords "Model T".

1933 Felix Wankel baut den ersten funktionstüchtigen Drehkolbenmotor

1952 Erste Benzineinspritzanlage für Viertaktmotoren

1967 Einführung der ersten elektronischen Benzineinspritzsysteme

1998 Erste serienmäßige Produktion von Fahrzeugen mit Hybridmotoren durch Toyota

Aufbau eines Kraftfahrzeugs

Ottomotor

Erfinder: Nikolaus August Otto konstruierte gemeinsam mit E. Langen einen Gasmotror aus dem kurz danach der Viertaktverbrennungsmotor hervorgieng.

Merkmale:

-Hohe Leistungsdichte

- einfacher Aufbau

Dieselmotor:

-Erfinder: Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913)

Er erfand den Dieselmotor der später nach ihm benannt wurde

Merkmale:

-Selbstzündung

-hoher Wirkungsgrade (geringerer Verbrauch)

-lange Lebensdauer

Vergleich Otto und Dieselmotor

Wichtige Leistungsdaten

Ottomotor Dieselmotor

Zündung Fremdzündung (über Zündkerzen!)

Selbstzündung

Verdichtungsverhältnis 18-23 8-12

Wirkungsgrad 26-30 33-37Kammermotoren35-45Direkteinspritzung

Abgastemperatur 700-1000 500-600

Drehmoment hoch niedrig

Partikel-Emission niedrig hoch

Vorteile:

-Geringere Schafstoffbelastung

-kostengünstig (nur geringe Änderungen an Otto-Motoren notwendig)

Vergleich:

Auf deutschen Straßen waren Anfang 2000 rund 6000 Erdgasbetriebene Autos unterwegs (Italien 250´000).

Nutzfahrzeuge: Deutsche Bushersteller bieten Erdgasbetriebene Busse zum Verkauf an (Mercedes, MAN, Neoplan).

PKW und Kleintransorter in bivalenter oder monovalenter Ausführung z.B.:

-Mercedes C-Klasse bivalent -Fiat Multipla sowohl monovalent (Bluepower) als auch bivalent (BiPower) an. -Ford (bivalent) -Honda Civic GX (monovalent) -VW (bivalent)

Mono- und bivalenter Betrieb

Bivalente Erdgasantrieb:

Diese umgebauten Motoren nutzen die spezifischen Vorteile (hohe Klopffestigkeit, schadstoffarme Verbrennung) des Erdgases jedoch nicht voll aus!

Vorteil: Umschaltung zwischen Benzin und Erdgas

Monovalente Erdgasantrieb:

Antriebe die ausschließlich für Erdgas konzipiert sind werden

Vorteil: hoher Wirkungsgrad, geringe Schadstoffbelastung

Vergleich mit anderen Gaskraftstoffen

Flüssiggas (LPG) Erdgas Biogas

Hauptbestandteile Propan und Butan Methan (CH4) Methan (65%)

Weitere Bestandteile

Erdöl, CO2 CO, NOx CO2, Stickstoff, Schwefelwasserstoff

Herstellung Aus Hydrierprozessen Nebenprodukt der Erdölgewinnung

Muss nur gefördert werden

Naturprodukt,

Vorteil Größere Reichweite Sehr sauber Nachwachsender Rohstoff

Nachteil Kaum Infrastruktur, nicht ganz so sauber

Keine erneuerbare Energie, lange

Tankzeit

Kann den Bedarf nicht decken

Seit Beginn der Fahrzeugtechnik ist man immer wieder bestrebt, den Verbrennungsmotor durch den Elektromotor zu ersetzen

Probleme:

-Speicherkapazität und Lebensdauer der Batterie

-Die Batterie muss aufladbar sein

-Hohe Anforderungen an Umweltbedingungen an Batterie (Temperatur, Vibration)

Je höher die Energiedichte desto mehr elektrische Arbeit kann verrichtet werden, folgende Werte haben Batteriesysteme:

Bleisäure System: 25...30 Wh/kg Nickel Systeme: 35….100 Wh/kg Lithium-System 60...150 Wh/kgNatrium- System 90...200 Wh/kg

Elektromotoren:Drehstrommotoren

AsynchronmotorSynchronmotor

Die Kosten sind höher als im Vergleich zu einem herkömmlichen Auto, folgende Daten werden angegeben:Ca. 500 DM/kWh (Bleibatterie)Ca. 1300 DM/kWh (Nickelbatterie)Ca. 6000 DM/12kWh (Golf- City Stromer)

Vor- und Nachteile im Überblick:

Vorteile Nachteile

Lokale EmissionsfreiheitGeringer LärmpegeWartungsarmer BetriebSenkung der globalen Umweltbelastung durch Schadstoffe wie CO, HC, NOX mit

Ausnahme von SO2

Lösung vom Primärenergieträger Öl im mobilen Sektor

Niedrige Energiedichte der Batterie Geringe ReichweiteGeringe NutzlastHoher PreisEingeschränkte Verfügbarkeit durch lange Aufladezeiten

Vergleich gegenüber konventionelle Fahrzeuge

Vorteile:

- Man kann die begrenzte Reichweite des Elektromotors vergrößern

-Die Energiespeicher (Batterie, Kondensator) wird bei Bewegung (Bremsenergie..) wieder aufgeladen

Antriebe in Kombination mit Verbrennungs- und Elektromotor werden als Hybride-Antriebe bezeichnet.

Der Vollhybrid (Toyota-Aufbau)

Bremsen Allradamtrieb

Aufbau Toyota Prius

Batterie-Bank

Otto-Motor / 1,5ltr-58PSund Elektromotor mit 40PS

CVT / stufenloses Getriebe

Starterbatterie für Ottomotor

Benzintank

Spezielle Kapazitäten

Der milde Hybrid

Der Milde Hybride von Honda braucht stehts den Verbrennungsmotor.

Versuch zum Hybridantrieb

Generator-betrieb

Umwandlungmechanische (Motor) in elektrische Energie (Kondensator)

Motorbetrieb

Umwandlungelektrische (Kondensator) in mechanische Energie (Motor)

Mercedes-Benz / Studie F 600 HY-Genius, der Antrieb besteht aus:

WasserstofftankBrennstoffzelleElektromotorelektronischem TurboladerLithium-Ionen-Batterien

„Zero Emission Vehicle“ mit Brennstoffzellen, chemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt Strom und treiben damit einen Elektromotor an

Anodenreaktion: 2 H2 + 2 O2- → 2 H2O + 4 e-.Kathodenreaktion: O2 + 4 e- → 2 O2-.

Umweltvergleich verschiedener Energieträger

Ende