Treiber für Innovationen im Antriebsstrang sind in jüngerer Zeit vornehmlich die Senkung des Kraftstoffverbrauchs und die damit verbundene Erreichung von CO2-Grenzwerten seitens der Gesetzgebung. Hierbei entsteht ein unterschiedliches Bild in Abhängigkeit von Fahrzeugmarkt und Motorklasse. Neben motorischen Maßnahmen werden Varianten der Elektrifizierung und alternative Getriebekonzepte intensiv diskutiert. Serienlösungen sind zwischenzeitlich erfolgreich im Markt. Der vorliegende Beitrag schlägt eine Brücke zwischen den Domänen des Antriebsstrangs, in dem typische und für die Zukunft aussichtsreiche Antriebsstrangtopologien auf Basis von Simulationsrechnungen gegenübergestellt werden. Auf diese Weise wird eine Navigationshilfe durch die überaus große Anzahl von Kombinationen bereitgestellt. In den drei Domänen Motor, Getriebe und Elektrifizierung werden potentielle Technikkonzepte bzw. Komponenten- und Systemlösungen vorgestellt. Zum Vergleich der Alternativen kommt eine Portfolioanalyse in den Dimensionen Kraftstoffverbrauch und Fahrbarkeit zur Anwendung. Auf dieser Grundlage erfolgt ein Kosten-Nutzen-Vergleich der Maßnahmen zur Erreichung von CO2-Zielen. Als Randbedingungen für den Vergleich dienen die vom Endkunden erwartete Fahrbarkeitsgüte und die von Markt und Fahrzeugsegment abhängigen Eigenschaften des Fahrzyklus. Die Umsetzung von Hochaufladungskonzepten bei weiterer Reduzierung des Hubraums bewirken bei ausreichender Drehmomentdynamik sogar eine Steigerung des stationären Drehmoments. Dennoch sind die Zugewinne in der Fahrbarkeit nicht mehr ausreichend, um über längere Getriebeübersetzungen zusätzliche Beiträge zur Verbrauchssenkung zu liefern. Beste CO2-Werte bei gleichzeitig überragendem Fahrverhalten bieten die hybridisierten Konzepte mit automatisierten Getrieben. Eine Erhöhung der Gangstufen über den heutigen Stand der 6 Gang Handschaltgetriebe hinaus geht typischerweise einher mit dem Wechsel zum automatisierten Getriebe und dem damit verbundenen Kostensprung. Die höhere Anzahl Gangstufen ist ein probates Mittel zur Kompensation der Fahrverhaltenseinbußen bei weiterem Downsizing, da als Zusatznutzen der Gewinn an Fahrkomfort hinzu kommt. Die Simulation im Lösungsraum CO2 / Fahrverhalten / Kosten unter Berücksichtigung kundenspezifischer Randbedingungen hilft, optimale Konzepte zu definieren. Schlüssel bei der Beherrschung der Vielfalt an Technikpaketen ist ein intelligentes Baukastensystem zur Darstellung der erforderlichen Komponenten, wie es Bosch für die Domänen der Motor- und Getriebesteuerung sowie der Elektrifizierung bereithält.
Reduzierung der CO2-Emissionen bei guter Fahrbarkeit. Vorschläge zur Gesamt-Optimierung des Antriebsstrangs
Reduction of CO2-emissions while maintaining good driveability suggestions for overall powertrain optimization
2010
22 Seiten, 19 Bilder, 2 Tabellen, 11 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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