Heutigen Dieselmotoren wird, verglichen mit leistungsgleichen Ottomotoren, zwar eine geringere CO2-Emission zugeschrieben, sie sind jedoch auch deutlich kostenintensiver. Die mit einem hybridisierten Diesel-Antrieb möglichen Verbrauchseinsparpotentiale liegen je nach Ausführung und zugrunde gelegtem Fahrzyklus bei ca. 5 bis 20 %. Allerdings stehen bei gemeinsamer Nutzung der jeweils kostenintensiven Hybrid- und Dieselmotorentechnologie der dadurch ermöglichten Verbrauchseinsparung derzeit sehr hohe Kosten gegenüber. Dies ist als wesentliche Begründung dafür zu sehen, dass bislang auf dem Markt noch kein Hybridfahrzeug mit Dieselmotor in Großserie angeboten wird. In diesem Forschungsvorhaben wurde eine Gesamtsystemauslegung von Dieselmotoren in hybriden Antriebssträngen im Hinblick auf die Zielgrößen Kosten, Verbrauch, Emissionen und Fahrdynamik durchgeführt. Das Vorhaben erfolgte in theoretischer Weise durch den Einsatz der Arbeitsprozessrechnung in Kombination mit einer Gesamtfahrzeugsimulation auf Basis von MATLAB/Simulink. Vor dem Hintergrund möglicher Kosteneinsparpotentiale wurden unterschiedliche Motoren und Gesamtfahrzeuge aufgebaut und im Hinblick auf Kosten, Kraftstoffverbrauch, Fahrdynamik, Ruß- und NOx-Emissionen bewertet. Untersucht wurden die drei Fahrzeugklassen Kleinwagen, Mittelklasse und SUV (Sportive Utilty Vessel). Eine Konzeptfindungsphase diente der Identifikation von vielversprechenden Motor- und Gesamtfahrzeugkonzepten. Darauf aufbauend wurden Optimierungsschritte, sowohl seitens der Motoren als auch der Gesamtfahrzeuge durchgeführt, um optimale Hybridkonzepte mit Minimaldiesel-Motoren zu entwickeln. Die Zielkonflikte im Spannungsfeld Kosten-Verbrauch-Emissionen-Fahrdynamik konnten durch die vorliegenden Arbeiten nicht vollständig aufgehoben werden. Es sind allerdings nun qualitative und auch quantitative Aussagen über Abhängigkeiten in diesem Spannungsfeld bei Diesel-Hybrid-Fahrzeugen möglich. Durch die gewählte Vorgehensweise wurden zwei Kleinwagen-Fahrzeugkonzepte entwickelt, welche hinsichtlich der Zielgrößen Fahrdynamik und Emissionen keine Nachteile gegenüber der Referenz aufweisen. Bei diesen Konzepten liegen die Verbrauchseinsparungen und damit das Potential zur CO2-Reduktion im Neuen Europäischen Fahrzyklus bei 23 bis 29%.
Gesamtsystemauslegung von Dieselmotoren und Getrieben in Hybridantriebssträngen mit elektrischen Maschinen im Hinblick auf Schadstoff- und Kostenreduktion
Complete system redundancy of diesel engines and transmissions in hybrid power trains with electrical machines with regard to emission and cost reduction
2010
27 Seiten, 15 Bilder, 7 Tabellen, 6 Quellen
Conference paper
German
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