Ein Blick in die Zukunft der Motoren- und Getriebe-Technologie
• General Motors Powertrain Europe lädt zur Tech Show nach Turin ein
• Vielfältige Konzepte für den Antrieb von morgen
• 9.000 Angestellte in der Entwicklung und Fertigung
• Entwicklungsschwerpunkte: Weniger Kraftstoffverbrauch, mehr Energievielfalt
Turin (Italien). Mit der Tech Show gibt GM Powertrain Europe Antworten auf die Fragen nach den Antriebslösungen der Zukunft. Als Teil der globalen GM Powertrain-Organisation trägt GM Powertrain Europe innerhalb des General Motors-Konzerns die weltweite Verantwortung für kleine Diesel- und Benzinmotoren, Diesel-Steuergeräte sowie Schaltgetriebe. Das Unternehmen beschäftigt an 15 Standorten in sieben europäischen Ländern 9.000 Mitarbeiter und produziert jeden Tag 17.000 Motoren und Getriebe.
Mike Arcamone, Vice President GM Powertrain Europe, erläutert das strategische Ziel: „Oberste Priorität bei unseren Entwicklungsarbeiten haben die Senkung von Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen sowie die Steigerung der Energievielfalt.“
Thema bei der GM Powertrain Tech Show ist auch das weltumspannende Netzwerk innerhalb des General Motors-Verbundes. GM Powertrain ist Weltmarktführer in Sachen Motoren- und Getriebeproduktion und betreibt 86 Werke in 17 Ländern auf allen Kontinenten. Im Schnitt fertigen mehr als 48.000 Mitarbeiter täglich 33.000 Getriebe sowie 37.000 Motoren. Zu den Kunden zählen nicht nur sämtliche GM-Marken, sondern auch eine Reihe anderer Autohersteller.
Dieselmotoren: Premiere für die „Closed Loop“-Verbrennung
Seit 20 Jahren forscht General Motors an der Dieselmotorensteuerung im geschlossenen Kreislauf. Auch hier setzt GM auf sein bewährtes Erfolgsrezept: wo immer möglich stetige Optimierung der innermotorischen Prozesse statt teurer Abgasnachbehandlung. Der Closed-Loop-Verbrennungsprozess ist ein Meilenstein auf diesem Gebiet. Ein Sensor im Brennraum misst in Echtzeit die Druckverhältnisse, und die so gewonnenen Daten fließen in die Steuerung des Einspritzsystems ein. GM führt das Verfahren 2009 mit dem neuen 2,9-Liter-V6-Diesel ein, der 184 kW/250 PS leistet und 550 Nm Drehmoment entwickelt. Weitere Dieselmotoren folgen; GM Powertrain Europe arbeitet an einer neuen Generation besonders effizienter Aggregate mit derselben Technologie.
Benzinmotoren: Direkteinspritzung, Turboaufladung, HCCI-Verfahren
Als GM 2003 den 2.2 DIRECT ECOTEC im Opel Vectra einführte, zählte das Unternehmen zu den ersten Anbietern direkteinspritzender Benzinmotoren mit homogener Gemischaufbereitung. Der nächste wichtige Schritt war die Kombination mit Nockenwellenverstellung und Turboladung, realisiert im 2.0 Turbo ECOTEC des neuen Opel GT mit 194 kW/264 PS. Das Aggregat beeindruckt besonders durch die Literleistung von 132 PS.
Für GM ist diese Technologie ein tragendes Element der Rightsizing-Strategie: Der Hubraum wird verringert, während Fahrleistungen und Fahrbarkeit mindestens gleich bleiben, der Benzinverbrauch jedoch insbesondere im Teillastbereich deutlich sinkt.
Die GM-Entwickler wollen außerdem die homogene Kompressionszündung HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition) zur Serienreife entwickeln. Kontrollierte Selbstzündung – wie bei einem Diesel – sorgt für effizientere Verbrennung des Benzin/Luft-Gemischs. Der Kraftstoffverbrauch sinkt so um rund 15 Prozent, bei gleichzeitig besseren Emissionswerten. Um die Selbstzündung zu steuern, kommen Drucksensoren in den Zylindern zum Einsatz.
Getriebe: Intelligenter Allradantrieb, mehr Gänge, höhere Effizienz
Mehr Gänge, weitere Spreizung der Übersetzungen und weniger Reibungsverluste: Dies sind die Entwicklungsziele sowohl für Automatik- als auch für Schaltgetriebe. Gleichzeitig werden die Autos noch mehr Fahrspaß bieten.
Ein hervorragendes Beispiel ist der neue Allradantrieb, der unter dem Namen XWD (Cross Wheel Drive) im neuen Saab 9-3 Verwendung findet. Das intelligente System ist besonders reaktionsschnell und gibt dem Fahrer exakte Rückmeldung sowie ein sicheres Fahrgefühl. XWD sorgt nicht nur für die Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse, sondern auch zwischen den beiden Hinterrädern. Das optional erhältliche elektronische Sperrdifferenzial eLSD ist voll in die Allrad-Steuersoftware integriert. Mit seiner hydraulisch betätigten Lamellenkupplung kann es bis zu 40 Prozent des Drehmoments an das Rad mit der besten Traktion leiten, in Extremsituationen sogar noch mehr.
GM-Hybridsystem: Leistungsstark und kosteneffizient
Das GM Hybridsystem schaltet im Stillstand den Motor ab. Sobald der Fahrer den Fuß von der Bremse nimmt, läuft der Motor wieder. Im Schiebebetrieb oder beim Bremsen gewinnt der Generator Energie zurück uns speist diese in eine Batterie ein. Benötigt der Fahrer zusätzliche Leistung, beispielsweise zur Beschleunigung, sorgt der Elektromotor für eine Verstärkung des Drehmoments.
GM setzt dabei auf den riemengetriebenen Starter-Generator BAS (Belt Alternator Starter). Diese Lösung ist besonders kostengünstig, da viele bestehende Komponenten weiter genutzt werden können, zudem ist der BAS gewichts- und platzsparend. Am effizientesten arbeitet das System im Stadtverkehr mit häufigen Brems- und Beschleunigungsvorgängen. Hier lassen sich bis zu zehn Prozent Sprit sparen.
2-Mode-Hybrid: Fortschrittliches Vollhybridsystem kommt im Cadillac Escalade nach Europa
Herzstück des GM 2-Mode-Hybridsystems ist das EVT-Getriebe (Electrically Variable Transmission). Es verfügt über zwei integrierte Elektromotoren mit je 60 kW Leistung und ermöglicht damit bis zu einer Geschwindigkeit von 48 km/h rein elektrisches Fahren. Dennoch benötigt das innovative Getriebe nicht mehr Platz als eine herkömmliche Automatik. Die ausgeklügelte Steuerung namens Hybrid Optimizing System sorgt unter anderem für Rückgewinnung von Bremsenergie, die in einer Nickel-Metallhydrid-Batterie unter der Rücksitzbank gespeichert wird. Das 2-Mode-Hybridsystem eignet sich für Fahrzeuge mit Zweirad- oder Allradantrieb und erlaubt in einem großen SUV Kraftstoffeinsparungen von bis zu 50 Prozent im Stadtverkehr. In Europa wird es zunächst im Cadillac Escalade zum Einsatz kommen.
E-Flex und Brennstoffzelle: Der Weg zum Elektroauto
Ein entscheidender Faktor für mehr Energievielfalt ist ein höherer Grad an elektrifiziertem Individualverkehr. Die Hybridtechnologie ermöglicht schon jetzt effizientere Antriebe. Der nächste Schritt ist das Aufladen neuartiger, besonders leistungsfähiger Batterien an der Steckdose. Diese „Plug-In“-Technologie erschließt eine ganze Reihe neuer Primärenergiequellen für die individuelle Mobilität. Der nächste logische Schritt ist das Elektroauto mit der Kombination von starken Lithium-Ionen-Batterien und einem On-Board-Generator für erweiterten Aktionsradius. In der Vision von GM steht am Ende die Wasserstoffwirtschaft, sei es bei Kraftwerken oder in Form eines Brennstoffzellenantriebs im Auto.
Chevy Volt: Das erste Plug-In-Elektroauto mit erweitertem Aktionsradius
Das Konzeptfahrzeug Chevrolet Volt ist dank der innovativen E Flex-Architektur anders als alle bisherigen Elektroautos. Er verfügt über eine Lithium-Ionen-Batterie, die über das Stromnetz geladen wird und kommt so auf bis zu 64 Kilometer Reichweite – genug für die weitaus meisten Pendler in Europa, die damit ganz ohne Abgas-Emissionen unterwegs sein können. Der rechnerische CO2-Ausstoß liegt bei weniger als 40 Gramm pro Kilometer. Für längere Fahrten haben E-Flex-Autos ein Mini-Generator zur Stromerzeugung an Bord, der beim Volt mit Biokraftstoffen betrieben wird. So vergrößert sich die Reichweite auf mehr als 700 Kilometer.
Über 700 GM-Ingenieure arbeiten aktuell daran, den Volt zur Serienreife zu bringen. Ein wichtiger Faktor ist die Verfügbarkeit neuartiger Lithium-Ionen-Batterien, die die Strengen GM-Anforderungen in Sachen Sicherheit, Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit erfüllen. Zwei unterschiedliche Lösungen befinden sich im Labor und im GM-Testzentrum Milford (USA) in Erprobung.
HydroGen4 mit Brennstoffzellenabtrieb: Auf dem Weg zu null Emissionen
Seit vielen Jahren ist GM in der Brennstoffzellenforschung aktiv. Die Versuchsträger erzeugen den Strom für ihren Elektroantrieb aus Wasserstoff. Den aktuellen Entwicklungsstand repräsentiert der HydroGen4, ein Brennstoffzellenauto der vierten Generation. Im Vergleich zu seinem Vorgänger, dem HydroGen3, bietet er bessere Fahrleistungen und Haltbarkeit sowie mehr Alltagstauglichkeit. Für einen weltweiten Feldtest baut GM 100 HydroGen4, die in Kundenhand auf Herz und Nieren getestet werden. GM erwartet sich davon vielfältiges Feedback zu Wasserstoff-betriebenen Brennstoffzellenautos in der Praxis. Zehn dieser Fahrzeuge kommen in Berlin im Rahmen der Clean Energy Partnership (CEP) Initiative zum Einsatz.
Das Brennstoffzellenmodul des HydroGen4 besteht aus 440 in Reihe geschalteten Zellen. Der Elektrosynchronmotor leistet 73 kW/100 PS und erlaubt eine Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in rund 12 Sekunden sowie eine Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h. Mit 4,2 Kilogramm komprimiertem Wasserstoffgas kommt der HydroGen4 bis zu 320 Kilometer weit.
Alternative Kraftstoffe: Bio-Ethanol
Bioethanol ist eine erneuerbare Alternative zu fossilen Kraftstoffen und ermöglicht die Senkung der CO2-Emissionen auf Basis einer ganzheitlichen Bilanzierung um bis zu 70 Prozent. Mit dem an immer mehr Tankstellen erhältlichen Gemisch E85 wird eine Mischung aus 85 Prozent Ethanol und 15 Prozent Benzin bezeichnet. Bei der Evaluierung der Umweltverträglichkeit von Bioethanol spielen sowohl der Ursprung des Rohstoffs als auch der Herstellungsprozess eine Rolle. Zahlreiche Unternehmen arbeiten an der Entwicklung von Bioethanol der „zweiten Generation“, das aus verschiedenen Stoffen gewonnen werden kann, unter anderem aus landwirtschaftlichen oder Kommunal-Abfällen.
Kontakt:
Karl Mauer
GM Powertrain Europe
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