5 Anhang
5.2 Beschreibung der untersuchten Einzeltechnologien
5.2.1 Antriebsstrang
Verbesserung des Motorwirkungsgrades
Aufgabe Wirkungsgradverbesserung und Verringerung der parasitären Verluste Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
- Verzicht auf die Abgasrückführung. Die dadurch erhöhten NOx im Roh-Abgas werden durch eine vergrößerte SCR-Anlage reduziert.
- Durch Verwendung von einer variablen Ölpumpe und einer variablen Wasser-pumpe werden deren parasitären Verluste verringert.
- Durch Verwendung von Leichtlauföl werden die Reibungsverluste verringert.
Die Annahme ist, dass sich der mittlere Motorwirkungsgrad durch diese Maß-nahmen um 0,01 verbessert, z. B. von 0,42 auf 0,43
Abgaswärmenutzung durch ORC
Aufgabe Umwandlung der Abgaswärme in mechanische Antriebsleistung Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Mittels der Abgasenthalpie am Ende des Abgassystems wird ein kleiner Dampf-kraftprozess mit einem organischem Arbeitsmedium betrieben (Organic Rankine Cycle - ORC). Die an dessen Kraftmaschine (Hubkolbenexpander, Schraubenex-pander, Turbine) anfallende mechanische Leistung wird mittels eines Ketten- oder Riementriebes an die Kardanwelle übertragen. Der Wirkungsgrad ist temperatur-abhängig und die Leistung variiert zwischen 0 und ca. 20 kWmech.
Gasmotor, LNG- oder CNG-Tank Aufgabe Fahrzeugantrieb Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Ein Standard Gasmotorkennfeld wurde auf die Nennleistung des jeweiligen Die-selmotors skaliert und mit geänderten Schaltkurven und einer anders übersetzten Hinterachse simuliert. Die Übersetzungsänderung war notwendig, um die andere Nenndrehzahl des Gasmotors auszugleichen. Für den Sattelzug wurde ein LNG-Tieftemperaturtank angenommen, für Verteiler-Lkw und Stadtbus
CNG-Drucktanks. Deren Füllmenge wurde an den Werten von Serienfahrzeugen ange-lehnt, um einen realistischen Kompromiss aus Mehrgewicht und
Reichweitenverringerung zu erreichen.
Parallelhybrid
Aufgabe Rekuperation von Bremsenergie und elektrische Unterstützung des Dieselmotors beim Antreiben
Funktionsweise (Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Die Fahrzeuge werden mit zusätzlichen Elektromaschinen auf der Getriebeein-gangswelle simuliert. Diese läuft bei jeder Bremsung als Generator mit und speist einen Teil der Bremsleistung in eine Li-Ionen-Batterie ein. Damit werden elektri-sche Nebenverbraucher und beim Antrieb die Elektromaschine als Motor betrie-ben. Das Mehrgewicht der Hybridkomponenten wird durch Verkleinerung oder Wegfall von Komponenten des konventionellen Antriebsstrangs z.T. kompensiert.
Der Spareffekt ist, dass ein Teil der Bremsarbeit zurückgewonnen werden kann.
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Seriellhybrid
Aufgabe Elektrische Maschine als Antriebsmotor, Energieerzeugung mittels Dieselgenera-tor und Rekuperation eines Teils der Bremsarbeit
Funktionsweise (Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Das Fahrzeug wird von einer Elektromaschine angetrieben, welche beim Bremsen als Generator mitläuft. Die Energiequelle ist hauptsächlich ein Dieselgenerator sowie die in Supercaps zwischengespeicherte rekuperierte Bremsarbeit. Die Ne-benverbraucher werden rein elektrisch angetrieben. Das Fahrzeug hat kein Schaltgetriebe.
Der Spareffekt ist, dass ein Teil der Bremsarbeit zurückgewonnen werden kann.
Batterieelektrisches Fahrzeug
Aufgabe Elektrische Maschine als Antriebsmotor, Energiequelle ist ein Li-Ionen-Akku Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Das Fahrzeug wird von einer Elektromaschine angetrieben, welche beim Bremsen als Generator mitläuft. Die Energiequelle ist eine Li-Ionen-Batterie, welche auch als Zwischenspeicher für die rekuperierte Bremsarbeit dient. Die Nebenverbrau-cher werden rein elektrisch angetrieben. Das Fahrzeug hat ein Getriebe mit redu-zierter Gangzahl oder kein Getriebe.
Elektrische Fahrzeuge haben den Vorteil, die Bremsarbeit teilweise zurückgewin-nen zu könzurückgewin-nen. Im Fall von 100 % Ökostrom ist ein emissionsfreier Betrieb mög-lich.
Im Falle des Batteriebusses mit Zwischenladung reicht die Batterie für max. einen Umlauf auf der Buslinie. Der Bus hat einen Pantograf d. h. einen ausfahrbaren Stromabnehmer auf dem Dach. An jeder Endhaltestelle ist eine kurze Oberleitung verbaut, an der die auf der halben Runde verbrauchte Energie nachgeladen wird.
Verringerung der Getriebeverluste
Aufgabe Verringerung der Antriebsstrangverluste Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
- Durch Einbau einer Trockensumpfschmierung mit variabler Ölpumpe werden die Planschverluste der sonst im Ölbad drehenden Zahnräder vermindert.
- Durch Verwendung von Leichtlauföl werden die Reibungsverluste verringert.
Die Annahme ist, dass durch diese Maßnahmen die Getriebeverluste um 25 % verringert werden.
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5.2.2 Aerodynamik und Rollwiderstand
Seiten- und/oder Unterbodenverkleidung
Aufgabe Verringerung des Luftwiderstandes des Aufliegers oder Aufbaus an der Unterseite Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Durch Kunststoffpaneele werden die Seiten des Chassis und/oder der Unterboden strömungsgünstig verkleidet. Diese winkeligen Strukturen führen ansonsten be-sonders bei Seitenwind zur Ausbildung von Luftwirbeln, welche den Luftwider-stand erhöhen.
Heckeinzug am Auflieger oder Lkw-Aufbau
Aufgabe Verringerung des Luftwiderstandes des Aufliegers durch einen Heckeinzug Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Durch einen Heckeinzug werden die Wirbelbildung und das resultierende Unter-druckgebiet am Heck vermindert, was den Luftwiderstand senkt. In der ersten, bereits gesetzlich erlaubten Ausbaustufe ist der Einzug 0,5 m lang, in der zweiten Stufe, die aktuell seitens der EU diskutiert wird, ist der Einzug 1 m lang.
Frontverlängerung am Fahrerhaus
Aufgabe Verringerung des Luftwiderstandes durch eine abgerundete Verlängerung der Front der Sattelzugmaschine
Funktionsweise (Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Die Vorderseite der SZM wird mit einer abgerundeten Verlängerung versehen.
Dies kann entweder bei der Grundkonstruktion oder durch ein Nachkaufteil ge-schehen. Der Effekt ist die Verringerung des cW-Wertes des Gesamtfahrzeuges bei gleichbleibendem oder leicht vergrößertem Volumen der Kabine, welche für den Fahrer den Arbeits- und Wohnbereich darstellt.
Rückfahrkameras
Aufgabe Seitenspiegel werden durch aerodynamisch optimierte Kameras ersetzt Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Die Rück-, Front- und Bordsteinspiegel werden durch strömungsgünstig geformte kleine Kameras ersetzt. cW-Wert und Querspantfläche der SZM verringern sich.
Energiesparreifen
Aufgabe Reduktion des Rollwiderstandes Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Auf allen Achsen werden Reifen mit einem reduzierten Rollwiderstand eingesetzt, wobei die minimal erreichbaren Beiwerte von aktuellen Serien-Reifen gewählt werden.
Einzelbreitreifen
Aufgabe Reduzierung der Fahrzeugmasse und der Drehträgheit der Räder, falls möglich Senkung des Rollwiderstandes.
Funktionsweise (Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Einzelbreitreifen auf der Antriebsachse reduzieren je nach Nfz-Klasse die Fahr-zeugmasse um ca. 80 bis 130 kg. Zusätzlich verringert sich die Drehträgheit der Räder, was in einer geringeren Beschleunigungsleistung resultiert.
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5.2.3 Leichtbau, Fahrzeugregelung und Nebenverbraucher
Leichtbau
Aufgabe Verringerung des Fahrzeug-Eigengewichtes Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Durch konstruktive Maßnahmen oder den Einsatz leichterer Materialien wird das Leergewicht des Nfz gesenkt. Dadurch sinken die Fahrwiderstände Rollwider-stand, Steigung und Beschleunigung.
Geschwindigkeitsbegrenzer
Aufgabe Begrenzung der max. Geschwindigkeit auf 80 km/h Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Die max. Fahrgeschwindigkeit wird auf 80 km/h begrenzt. Dadurch werden alle Anteile der Fahrwiderstandsleistung begrenzt, im Besonderen die Luftwider-standsleistung.
Start-Stopp-Automatik
Aufgabe Abschaltung des Dieselmotors bei Fahrzeugstillstand.
Funktionsweise (Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Beim Fahrzeug-Stillstand wird der Dieselmotor abgeschaltet, was den Wegfall des Leerlaufverbrauches bedeutet. Die Arbeit, welche die Nebenverbraucher in den Stillstandsphasen bei laufender VKM konsumieren würde, wird auf die Fahrdauer umgelegt.
LED-Vollausstattung
Aufgabe LED-Scheinwerfer Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Es werden LED-Strahler für Abblend-, Fern- und Nebelscheinwerfer verwendet, wodurch die elektrische Leistungsaufnahme sinkt.
Klimaanlage mit hoher Leistungszahl
Aufgabe 3-stufige statt 2-stufiger Kompressorregelung.
Funktionsweise (Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Der Klimakompressor wird mit einer 3- statt 2-stufigen Regelung versehen (aus/halb/voll statt an/aus), wodurch sich die mittlere Leistungszahl verbessert.
Thermoverglasung
Aufgabe Doppelverglasung zur Verringerung des Wärmedurchgangs Funktionsweise
(Änderung bzw.
Zusatzfunktion)
Es werden doppeltverglaste Thermofenster untersucht, welche im Sommer weni-ger Wärme ein- und im Winter weniweni-ger Wärme ausdringen lassen. Dadurch sinkt die mittlere Leistungsaufnahme von Klimakompressor und Heizung.
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