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 [email protected]