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

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

2 Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft Inhalt 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 2 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

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

4 1. Einleitung 1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor Etienne Lenoir : erster Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung - Kraftstoff: Leuchtgas - ohne Verdichtung - Eff. Wirkungsgrad: η=1-3 % 4 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

5 1. Einleitung 1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor Arbeitsdiagramm vom N.A. Otto: Goldmedaille auf der Pariser Weltausstellung (η 10 %) 5 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

6 1. Einleitung 1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor R. Diesel, 1878 Münchener Polytechnikum: Untersuchen, ob diese Isotherme sich in der Praxis verwirklichen läßt. (η=26 %!) 6 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

7 1. Einleitung 1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor Gottlieb Daimler und Carl Benz Petroleum-Reitwagen mit 0,5 PS Patent-Motorwagen mit 0,88 PS 7 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

8 1. Einleitung 1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor Wichtiger Beitrag aus Ungarn: Der Vergaser von Bánki und Csonka (1893) 8 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

9 1. Einleitung 1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor 1897 Nesseldorf Präsident Erstes in Österreich-Ungarn gefertigtes Automobil Nesseldorf Präsident 2-Zylinder Boxermotor Oberflächenvergaser Wasserkühlung Bosch Magnet Abreißzündung V H = 2750 cm 3 P max = 5 PS (3,7 kw) V max = 30 km/h 9 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 9

10 1. Einleitung 1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor Henry Ford T modell Galamb József Neue Maßstäbe im Maschienenbau: Montage am Laufband Entwickler des ersten Grosserienswagens T-Modell und des Traktors Fordson 10 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 10

11 1. Einleitung 1.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor Innovation Anfang des 20. Jahrhunderts Die weltweite Nachfrage nach Kraftfahrzeugen wird 1 Million nicht überschreiten allein schon aus Mangel an verfügbaren Chauffeuren. Gottlieb Daimler, 1901 Weltweit verkaufte Fahrzeuge 2009: 52,7 Mio. 11 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 11

12 1. Einleitung 1.2 Einsatzgebiete von Verbrennungsmotoren Zivile Straßenfahrzeuge PKW LKW/Nutzfahrzeuge öffentlicher Personenverkehr 12 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

13 1. Einleitung 1.2 Einsatzgebiete von Verbrennungsmotoren Kleinmotoren Rasenmäher Motorsägen Modellbau Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

14 1. Einleitung 1.3 Hauptkomponenten eines Motors Főtengely Kurbelwelle Hajtórúd Pleuel Forgattyúsház ZKG Vezérműtengely Nockenwelle Otto und Diesel Motoren Hauptkomponenten Hengerfej Zylinderkopf Dugattyú Kolben 14 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

15 1. Einleitung 1.3 Hauptkomponenten eines Motors Zylinderkurbelgehäuse (ZKG) Hauptaufgaben: - Zylinderlaufbahn - Schmierung/Ölversorgung/Kühlung - Kurbelwellenlagerung/ Kraftübertragung 15 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

16 1. Einleitung 1.3 Hauptkomponenten eines Motors Kurbelwelle (KW) Hauptaufgaben: - Pleuelführung - Kraftübertragung - Massenausgleich - Schmierung/Ölversorgung 16 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

17 1. Einleitung 1.3 Hauptkomponenten eines Motors Kolben mit Kolbenringen und Kolbenbolzen Hauptaufgaben: - Abdichtung Brennraum - Kraftübertragung auf Pleuel - Wärmeabfuhr an Zylinderlaufbahn 17 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

18 1. Einleitung 1.3 Hauptkomponenten eines Motors Pleuel (gecrackt) Hauptaufgaben: - Ölversorgung Kolbenbolzen - Kraftübertragung auf Kurbelwelle 18 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

19 1. Einleitung 1.3 Hauptkomponenten eines Motors Ventile/Ventiltrieb Hauptaufgaben: - Ladungswechsel steuern - Abdichtung Gasraum 19 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

20 1. Einleitung 1.3 Hauptkomponenten eines Motors Nockenwellen und Nockenwellenversteller Hauptaufgaben: - Steuerzeiten verändern - Ventile betätigen Beispiel: Audi 5-Ventiltechnik V8 4,2l 20 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

21 1. Einleitung 1.3 Hauptkomponenten eines Motors Anbauteile - kalte Seite : - Luftführung/ Saugrohr/Ladeluftkühler - Einspritzsysteme - Riementrieb - Wasser- und Luftverschlauchung 21 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

22 1. Einleitung 1.3 Hauptkomponenten eines Motors Anbauteile - heiße Seite : - Abgaskrümmer - Turbolader - Abgasrückführung 22 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

23 Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft Inhalt 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 23 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

24 Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft Inhalt 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 24 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

25 2. Die Diesel-Motoren 2.1 Geschichte der direkteinspritzenden Dieselmotoren 25 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

26 2. Die Diesel-Motoren 2.1 Geschichte der direkteinspritzenden Dieselmotoren Diesel Brennverfahren Nebenkammerbrennverfahren Wirbelkammer Vorkammer Direkteinspritzung Verteilereinspritzpumpe Common Rail Diesel Pumpe Düse (PD, UIS) 26 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum Verbrauchsvorteil der direkten Einspritzung > 15 %

27 2. Die Diesel-Motoren 2.1 Geschichte der direkteinspritzenden Dieselmotoren Aufteilung Fahrzeugproduktion Audi Otto-Anteil; 65% Diesel-Anteil; 35% Otto-Anteil; 45% Diesel-Anteil; 55% 27 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

28 2. Die Diesel-Motoren 2.2 Vergleich der Einspritzsysteme 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 /min) geringere spezifische Leistung TDI 28 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 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 Otto

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

30 2. Die Diesel-Motoren 2.3 Aufbau und Komponenten der Audi-Diesel-Motoren Reduzierung der Abgasemissionen von Diesel-PKW 30 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

31 2. Die Diesel-Motoren 2.3 Aufbau und Komponenten der Audi-Diesel-Motoren Emission in verschiedenen Betriebspunkten 31 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

32 2. Die Diesel-Motoren 2.4 Ausblick CR verdrängt PD Multi - Injection Reduzierung Emission und Verbrauch Katalysator mit Magerbetrieb Partikelfilter SCR-Kat (De-NOx) Abgasbehandlung Eliminierung Turboloch Registeraufladung Mitteldruck erhöhen Reduzierung von Geräusch und Vibrationen beim Kaltstart Höhere spezifische Leistung Komfort 32 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

33 Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft Inhalt 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 33 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

34 Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft Inhalt 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 34 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

35 3. Die Otto-Motoren 3.1 FSI vs. MPI Technologie Gemischaufbereitung des Ottomotors Vergaser Einspritzer Zentraleinspritzanlage. Multi Point Injection FSI Fuel Stratified Injection (Benzindirekteinspritzung) MPI Multi Point Injection 35 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

36 3. Die Otto-Motoren 3.1 FSI vs. MPI Technologie Vorteile und Nachteile FSI vs. MPI unverbrannter Kraftstoff n = /min Verbrennungsablauf P me = 2 bar mechanische Verluste Wärmeübergang Verdichtungsverhältnis Realgaseinfluß Ladungswechsel MPI Quelle: Dr. Hohenberg, "Analyse der Gemischbildung und Verbrennung am DI-Ottomotor" Der DI-Ottomotor im Vergleich zum konventionellen Ottomotor 36 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

37 3. Die Otto-Motoren 3.1 FSI vs. MPI Technologie Entwicklungshistorie der Direkteinspritzung (FSI): Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

38 Effektiver Mitteldruck (bar) 3. Die Otto-Motoren 3.1 FSI vs. MPI Technologie Geschichtetes Brennverfahren in der Teillast Ziel: gleichsam sparsame und leistungsstarke Motoren homogen l=1 (hohe Leistung) homogen l<1 6 4 Homogen mager 2 geschichtet (takarékosság) Drehzahl (1/min) 38 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

39 3. Die Otto-Motoren 3.1 FSI vs. MPI Technologie Abgasnachbehandlung für FSI-Motoren mit Schichtladebetrieb: 39 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

40 3. Die Otto-Motoren 3.2 V-Motorenfamilie Technische Besonderheiten: Herausforderung: Karosse grösser Motorraum enger 40 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum In allen Bereichen muss auf Qualität und auf langen Lebensdauer sehr geachtet werden, weil die Wartung und Teilewechsel mühsam und kostspielig sind.

41 3. Die Otto-Motoren 3.2 V-Motorenfamilie Fahrtrichtung Technische Besonderheiten: Relative Platzersparung: Audi V8-4,2-5V Kettenmotor Audi V8-4,2-5V Riemenmotor Konkurrent V8 192 mm mm 516 mm ca. 656 mm 41 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

42 3. Die Otto-Motoren 3.2 V-Motorenfamilie Technische Besonderheiten: V8-Diesel V6-Diesel COP Trieb A COP Trieb D COP Otto COP TDI Systemgleich Zahnradtrieb V8 Otto / TDI Baukastenprinzip im Steuertrieb V8-Otto V6-Otto 42 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

43 3. Die Otto-Motoren 3.2 V-Motorenfamilie Technische Besonderheiten: Gebaute (hohle) Nockenwellen Gehärtete Nocken Rohr Zylinderkopfschrauben 43 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

44 spezifische Leistung [kw/l] 3. Die Otto-Motoren 3.3 Otto Turbomotoren bei AUDI: T-MPI TFSI AUDI Turbomotoren: Entwicklung der spezifischen Leistung 120 R4 TFSI im S R5 Turbo R4 5V Turbo 20 V6 5V BiTurbo R4 TFSI Gen. 1 V8 5V BiTurbo R5 Turbo kw 2004 R4 2,0l 4V TFSI kw 1994 R4 5V Turbo kw 2006 R4 2,0l 4V TFSI 195 kw im S V6 BiTurbo kw 2007 R4 1,8l 4V TFSI 118 kw 2001 V8 BiTurbo 44 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 331 kw

45 spezifisches Drehmoment [Nm/L] 3. Die Otto-Motoren 3.3 Otto Turbomotoren bei AUDI: T-MPI TFSI AUDI Turbomotoren: Entwicklung des spezifischen Drehmoments R4 TFSI im S R5 Turbo R4 5V Turbo 80 V6 5V BiTurbo R4 TFSI Gen. 1 V8 5V BiTurbo R5 Turbo kw 2004 R4 2,0l 4V TFSI kw 1994 R4 5V Turbo kw 2006 R4 2,0l 4V TFSI 195 kw im S V6 BiTurbo kw 2007 R4 1,8l 4V TFSI 118 kw 2001 V8 BiTurbo 45 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 331 kw

46 spez. Drehmoment bei 1500 rpm [Nm/L] 3. Die Otto-Motoren 3.3 Otto Turbomotoren bei AUDI: T-MPI TFSI AUDI Turbomotoren: Entwicklung des spez. Drehmoments bei 1500 rpm R5 Turbo R4 5V Turbo V6 5V BiTurbo R4 TFSI Gen. 1 V8 5V BiTurbo R4 1,8 TFSI 118 kw R5 Turbo kw 2004 R4 2,0l 4V TFSI kw 1994 R4 5V Turbo kw 2006 R4 2,0l 4V TFSI 195 kw im S V6 BiTurbo kw 2007 R4 1,8l 4V TFSI 118 kw 2001 V8 BiTurbo 46 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 331 kw

47 Effektiver Mitteldruck [bar] 3. Die Otto-Motoren 3.3 Otto Turbomotoren bei AUDI: T-MPI TFSI Instationärer Mitteldruckaufbau: Vergleich TFSI zu TMPI ,6 s 1,2 s Deutliche Verbesserung des dynamischen Verhaltens 1,8l 4V TFSI 118 kw 2,0l 4V TFSI 147 kw 1,8l 5V TMPI 110 kw Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum Zeit [s]

48 MVEG-Verbrauch [l/100km] 3. Die Otto-Motoren 3.4 Ausblick Verbrauchsentwicklung Premium Fahrzeuge A4-Klasse V6/R6 R4/R5 aufgel T 1.8 T 2.0 TFSI 2.0 TFSI 1.8 TFSI Gen TFSI mittleres Radmoment ( rpm) im 6. Gang 48 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

49 3. Die Otto-Motoren 3.4 Ausblick Technologieentwicklung R4 TFSI Gen. 2 Technologie Gen.1 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) 49 Dr. Demmelbauer-Ebner, 1,8 L : umgesetzt W., bei G/GE R4-1,8L-118 Datum kw, Markteinführung 2007 Technologie Gen. 2 Grundmotor: Reibungsoptimierung - variable Ölpumpe, Brennverfahren Mehrlochventile optimierte variable Ladungsbewegung Aufladung: Benchmark-ATL - optimierter Verdichter - optimierte Turbine Optimierung Ladungswechsel durch Variabilitäten

50 rel.fahrleistung [%] rel. Verbauch [%] 3. Die Otto-Motoren 3.4 Ausblick Entwicklung OTTO / DIESEL B-Klasse Fahrzeug mit PS Motorisierung T TFSI Gen1 TFSI Gen Otto Diesel 2.3 Sauger 50 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 1.8T Jahr Jahr TFSI Gen1 TFSI Gen3 Fahrzeuge: ~1400kg rel. Fahrleistungen: - 70% Drehmoment - 30% Nennleistung

51 Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft Inhalt 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 51 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

52 4. Ausblick - Globale Trends und Herausforderungen Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität Globale Herausforderungen Belastung durch Emissionen Verstärkung des Treibhauseffektes Endlichkeit fossiler Ressourcen Drohender Verkehrskollaps in Ballungszentren Zugang zu preiswerter Mobilität auch für Schwellenländer Rahmenbedingungen Drastische Senkung durch weltweit verschärfte Emissionsgesetze Weltweite CO 2 -Standards Steigende Rohölpreise Beschränkung im innerstädtischen Bereich Billigstfahrzeuge Konzern Entwicklung Aggregate, VW AG Wolfgang Hatz 52 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

53 Quelle: Behörden und Vorschriften EAM/2, fettgedruckt = bedeutendste Vorgaben Globale Trends und Rahmenbedingungen Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität 4. Ausblick - Globale Trends und Herausforderungen Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität Globale Herausforderungen Rahmenbedingungen Belastung durch Emissionen Drastische Senkung durch weltweit verschärfte Emissionsgesetze NAR (USA) Europa Japan Emissionen: ZEV-Regulierung (Cal LEV II) CO 2 /Verbrauch: CAFE (US-Bund) Incentives für FFV GHG (Cal + Anwenderstaaten): Verschärfung auf Niveau ACEA 140 g/km CO 2 Emissionen: Euro 6 (Herausforderung Diesel) CO 2 /Verbrauch: CO 2 -Regulierung EU-Flotte Emissionen: TRIAS-Emissionsrichtlinie Dieselstandards (vergleichbar mit Euro 6) CO 2 /Verbrauch: Top-Runner verkaufs- und gewichtsklassenbezogene Zielwerte, orientiert an den Klassenbesten LAM (Brasilien) & SA China RdW (Indien, Russland) 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) Emissionen: Indien: Vergleichbar mit EURO 2 und EURO 3 (EURO 4 für Großstädte ab 4/2010) Herausforderung Kraftstoffqual. Russland: Direkte Umsetzung EURO 4 ab Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

54 4. Ausblick - Globale Trends und Herausforderungen Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität 90 Globale Herausforderungen Rahmenbedingungen Endlichkeit fossiler Ressourcen Steigende Rohölpreise??? Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

55 4. Ausblick - Globale Trends und Herausforderungen Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität Globale Herausforderungen Rahmenbedingungen Drohender Verkehrskollaps in Ballungszentren Beschränkung im innerstädtischen Bereich 55 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

56 4. Ausblick - Globale Trends und Herausforderungen Konsequenzen der weltweit wachsenden Mobilität Globale Herausforderungen Rahmenbedingungen Drohender Verkehrskollaps in Ballungszentren Beschränkung im innerstädtischen Bereich 56 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

57 Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft Inhalt 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 57 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

58 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Mögliche Energiequellen Erschöpfliche Energiequellen Regenerative Energiequellen Erdöl, Erdgas, Kohle Kernenergie Wasser, Wind, Sonne Biomasse Methanol Synthese Erzeugung elektrischer Energie Wasserstofferzeugung Synthese Benzin, Diesel CNG, LNG Methanol Wasserstoff CH / LH Batterie- Speicher Bio- Kraftstoffe Methanol Konverter Brennstoff zelle Verbrennungsmotor Hybrid-system Elektromotor 58 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

59 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Angebot alternativer Kraftstoffe weltweit CNG LPG FlexFuel / E85 / E100 Biodiesel 59 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

60 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Charakterisierung unterschiedlicher biogener Kraftstoffe Erste Generation Biodiesel (Raps) Ethanol (Weizen, Zuckerrüben) Zweite Generation SunFuel (Biomass to Liquid, Choren) Zellulose Ethanol (Iogen) hohes CO 2 Minderungspotential kein Eingriff in die Nahrungskette hohe Hektarerträge Konzern Entwicklung Aggregate, VW AG Wolfgang Hatz 60 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

61 Source: JRC/EUCAR/CONCAWE CO 2 -Reduktionspotential WTW [%] 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie CO2-Reduktionspotential ausgesuchter Biokraftstoffe Konventionelle Biokraftstoffe Zukünftige Biokraftstoffe Ethanol Biodiesel HVO Biogas Ethanol BtL (Getreide, Zuckerrüben) 61 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum (Raps) Vegetable Oil (Stroh) (Pflanzenreste)

62 Source: EA-CO 2 office, status March 31 st Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Zukunftsweisendes Motoren-/Getriebekonzept Volkswagen Effizienz-Modelle 17 Modelle 100 g CO 2 /km 100 Modelle 120 g CO 2 /km 184 Modelle 130 g CO 2 /km 184 Modelle 130 g CO 2 /km 62 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum 62

63 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Technische Highlights auf dem Weg zu noch größerer Effizienz Audi valvelift system FSI Brennraum 63 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum Aufladung Down Sizing Twin Charger Reibung Grundmotor Schaltbare Nebenaggregate Leichtbaukomponenten Hochdruckeinspritzung Abgasnachbehandlung Ölkreislauf

64 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Audi Valvelifts System - Drehmomentverläufe 1.8 TMPI - (2001) 2.0 TFSI - (2004) 2.0 TFSI mit Audi valvelift system (2008) Konzern Entwicklung Aggregate, VW AG 64 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum Wolfgang Hatz

65 5. Ausblick - Volkswagen - Verschiedene Aggregate- Maßnahmen und Kraftstoffstrategie Verbrauchsersparnis durch Audi Valvelifts System Verbrauch NEFZ [%] 100% -5% 95% 90% 85% -5% -5% 80% 75% konventionell FSI Direkteinspritzung Audi valvelift system Reibleistung FSI mit allen Maßnahmen Konzern Entwicklung Aggregate, VW AG Wolfgang Hatz 65 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

66 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung Touareg 3.0 l V6 TSI Parallel Hybrid Engine 3.0 l V6 TSI Engine power 245 kw (279 kw) km/h 6.5 sec Highspeed 240 km/h Consumption 8.2 l/100km* Emissions 195 g CO 2 /km* Electric motor Engine power Torque Battery Hydride Capacity Weight Range 2 kilometers Transmission Parallel hybrid 34 kw 300 Nm Nickel-Metal- 1.7 kwh 64 kg up to 8-speed automatic 66 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum * NEDC

67 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung VKM VKM µ-/mild- Hybrid Full Hybrid Plug-in Hybrid Range Extender Brennstoffzelle Elektro- Fahrzeu g 67 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

68 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung VKM µ-/mild- Hybrid Full Hybrid Plug-in Hybrid Range Extender Brennstoffzelle Elektro- Fahrzeug 68 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

69 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung VKM µ-/mild- Hybrid Full Hybrid Plug-in Hybrid Range Extender Brennstoffzelle Elektro- Fahrzeug 69 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

70 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung VKM µ-/mild- Hybrid Full Hybrid Plug-in Hybrid Range Extender Brennstoffzelle Elektro- Fahrzeug 70 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

71 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung VKM µ-/mild- Hybrid Full Hybrid Plug-in Hybrid Range Extender Brennstoffzelle Elektro- Fahrzeug 71 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

72 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung VKM µ-/mild- Hybrid Full Hybrid Plug-in Hybrid Range Extender Brennstoffzelle Elektro- Fahrzeug 72 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

73 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Vom Verbrennungsmotor zur Elektrifizierung VKM µ-/mild- Hybrid Full Hybrid Plug-in Hybrid Range Extender Brennstoffzelle Elektro- Fahrzeug 73 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

74 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Das Elektrofahrzeug ist mehr als nur Batterie und Elektromotor Heizung Klima E- Bremskraftverstärker Traktionsbatterie und Batteriemanagemen t Vernetzung der Komponenten Leistungselektronik E-Motor und Getriebe Hochvoltleitungen 74 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

75 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Well-to-Wheel-Vergleich: Die Herkunft des Stroms entscheidet Well-to-Wheel CO 2 -Emissionen Golf TDI BlueMotion (99g CO 2 /km) Diesel 111 g Well-to-Wheel CO 2 -Emissionen eines Golf BEV* bei Stromerzeugung aus: Braunkohle Steinkohle Heizöl Erdgas 6 g 1 g Nuklear 98 g Grüner Strom (hier: Windenergie) 145 g 171 g 188 g Strommix 3 % 4 % 9 % 31 % 28 % 3 % 22 % EU 2007 <1 % <1 % 1 % 1 % 2 % 15 % 81 % Kohle Öl Gas Nuklear Wasser Wind Sonstige Erneuerbare Strommix EU g Strommix EU g Strommix China g China 2007 CO 2 -Emissionen/km 75 * Verbrauch: Dr. Demmelbauer-Ebner, 15,7 kwh/100 W., G/GE km (NEFZ) Datum

76 5. Ausblick - Volkswagen Aggregate- und Kraftstoffstrategie Nachhaltige Mobilität Elektrotraktion konventionelle Elektrizität konventionelle Kraftstoffe Verbrennungsmotor CO 2 -neutrale Elektrizität CO 2 -neutrale Kraftstoffe (flüssig, gasförmig) CO 2 -neutrale Mobilität Koexistenz der Antriebstechnologien 76 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

77 Motoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft Inhalt 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 77 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

78 6. Ausblick - Zusammenfassung Adaptive Antriebskonzepte individueller Mobilität 78 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

79 Zusammenfassung und Ausblick 6. Ausblick - Zusammenfassung Ausblick auf die nächsten 10 Jahre 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 CO 2 -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 79 Dr. Demmelbauer-Ebner, W., G/GE Datum

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