Das Internationale Wiener Motorensymposium ging im Jahr 2014 bereits in die 35. Runde, und wird damit erneut zum Schauplatz von neuartigen Technologien und Modellen der Automobilbranche. Vertreten sind hier nicht nur Autobauer, sondern auch Zulieferer, die auf Basis ihrer Expertise zu einer Weiterentwicklung der Branche beitragen. Die beiden größten Zulieferunternehmen Schaeffler und Continental präsentieren auf der Messe, die am 8. und 9. Mai 2014 stattfand, ihr Gemeinschaftsprojekt des „Gasoline Technology Car“ (GTC). Dieses Konzeptauto zeigt, dass Mild Hybrid Schlüsseltechnologien und deren gemeinsame Vernetzung zu erheblichen Einsparungen in puncto Verbrauch und CO2-Emissionen beitragen kann – auch, wenn das Fahrzeug bereits sehr effizient ist. Nicht umsonst wurde als Basis für das GTC der Ford Focus 1.0 l EcoBoost genutzt, der mit einem hubraumreduzierten Dreizylinder-Ottomotor ausgestattet ist.

Trotz 1.0-Liter-Motor Einsparungen von 17 Prozent Kraftstoff und dementsprechend niedrige CO2-Emissionen – das ist das Ergebnis des GTC-Projekts von Schaeffler und Continental, die Ihr Konzeptfahrzeug auf dem 35. internationalen Wiener Motorensymposium vorstellten. Die Expertise der Automobilzulieferer auf ihrem jeweiligen Gebiet sowie der Integrationsansatz von Schlüsseltechnologien wird von den Entwicklerteams unter dem Motto „1 + 1 = 3“ zusammengefasst, da es nicht um die einzelnen Technologien an sich, sondern um deren Verbindung und die damit verbundenen Wechselwirkungen geht. Nur so konnte dieses Ergebnis tatsächlich realisiert werden, wie Prof. Peter Gutzmer, Schaeffler Vorstand für Forschung und Entwicklung, erklärt: „Durch Wechselwirkung der Komponenten und Technologien im GTC können wir Effekte nutzen, die dem Autofahrer im realen Fahrbetrieb auf der Straße konkrete Vorteile beim Verbrauch und der Fahrbarkeit bringen.“

Foto: Schaeffler / Continental

Die Hauptmodifikationen des GTC

Schaeffler sowie Continental brachten bei der Entwicklung des GTC entscheidende Ansätze ein, die zur Realisierung des Konzeptautos beitrugen. Dabei waren es vor allem bestimmte Modifikationen, die dem Integrationsansatz verschiedener Schlüsseltechnologien folgten, um ein derart effizientes Fahrzeug bauen zu können. Entscheidend waren dabei die Folgenden:

• Continental kümmerte sich bei der Umsetzung vor allem um die Einspritzung und Motorensteuerung, die beim GTC angepasst wurden. Bestehende Systeme des Basisfahrzeugs wurden dabei größtenteils komplett ersetzt und nicht nur modifiziert.
• Hinzu kamen weitere Technologien, wie beispielsweise die Integration des „Continental 48 Volt Eco Drive System“ als sogenannte „milde Hybridisierung“.
• Die elektrische Kupplung, auch „E-Clutch“ genannt, sowie das Thermomanagement des Fahrzeugs kam von Automobilzulieferer Schaeffler.
• Zusätzlich spendierte man dem GTC einen elektrisch beheizbaren Katalysator (Emitec).
• Reibungsverluste im Motor wurden ebenfalls minimiert, um die Kraft innerhalb des Getriebes komplett auf die Straße zu bringen, ohne sie unterwegs „verpuffen“ zu lassen.

Entscheidend ist dabei nicht nur die Leistung der einzelnen Komponenten, sondern deren Vernetzung und Integration. So verringert sich nicht nur der Verbrauch, auch die CO2-Emissionen des GTC liegen damit schon heute unter den strengen EU-Emissionsgrenzwerten der Abgasnorm Euro 6c (2017/2018). Dennoch kann manchen Modifikationselementen eine besondere Bedeutung zugewiesen werden:

• Das Continental 48 Volt Eco Drive System
  Das Continental 48 Volt Eco Drive System fungiert als zweite unabhängige Antriebseinheit, die mit einer E-Maschine und einem Entkopplungsspanner ausgestattet ist, und ermöglicht die zusätzliche Nutzung von Hybridtechnologien. Über einen modifizierten Riementrieb ist der elektrische Generator an den Verbrenner geknüpft – für Energieflüsse zwischen den Spannungslagen 12 V und 48 V (Lithium-Ionen-Akku) sorgt ein zusätzlicher DC/DC-Wandler. Diese Kombination wird als sogenanntes 2-Batterienkonzept bezeichnet. Durch dieses innovative Konzept der Hybridisierung kann der Otto-Motor elektrisch unterstützt werden, um den Fahrspaß möglichst hochzuhalten – aufgrund der Rekuperationseffizienz der 48-Volt-Anlage wird doppelt so viel der Bewegungsenergie zurückgewonnen, wie das GTC für das Bordnetz benötigt. Auch das sogenannte „Turboloch“ entfällt damit.
   
• E-Clutch von Schaeffler
  Bei der Entwicklung des GTC suchten Continental und Schaeffler nach den kostenggünstigsten Lösungen für die einzelnen Komponenten (Design-to-cost-Entwicklung), weshalb das GTC mit einem 6-Gang-Handschaltgetriebe ausgestattet ist. Dem Effizienzgedanken soll das jedoch keinen Abbruch tun, denn auch hier wurden energiesparende Maßnahmen integriert. Eines davon ist das Ausrollen ohne Gas, auch „Coasting“ genannt, das durch die elektrische Kupplung (E-Clutch) von Schaeffler möglich ist:
  • Befindet sich der Motor im Leerlauf, wird der Motor vom Antriebsstrang abgekoppelt.
  • In den Brennräumen muss nun keine Luft mehr verdichtet werden.
  • Die „freien Räume“ stehen für Rekuperationsenergie zur Verfügung.

  Das Plus an Rekuperationsenergie ist nun für energiesteigernde Lösungen nutzbar. Damit kann beispielsweise der Katalysator elektrisch beheizt werden, damit das GTC beim nächsten Motorenstart schneller auf Betriebstemperatur kommt.

Intelligentes Thermomanagement und Schalten für mehr Effizienz beim Fahren

Neben dem Continental 48 Volt Eco Drive System und der E-Clutch von Schaeffler ergriffen die Projekt-Schirmherren weitere Maßnahmen, die vor allem der Effizienz des GTCs auf die Sprünge verhalfen. Ein abgestuftes Thermomanagement, dank sogenannter Split-Cooling-Architektur mit Drehschieberventil von Schaeffler, ermöglicht beispielsweise ein schnelleres Aufheizen auf Betriebstemperatur. Ein großes Problem vieler Hybriden, das gelöst wird, indem der Motor zeitweilig vom Kühlmittelkreislauf getrennt wird. Das Ergebnis: Der Motor wird schneller warm und ist damit von weniger Reibungsverlusten betroffen, was die Effizienz des Antriebs erhöht. Dasselbe Prinzip kann auch während der Rekuperationsphase, beispielsweise bei Gefälle, angewandt werden, um auch hier Reibungsverluste zu minimieren.

Der Fahrer selbst trägt ebenfalls zur Effizienz des Fahrzeugs bei, insbesondere indem die optimalen Schaltzeitpunkte genutzt werden. Um diese zu identifizieren, gibt das GTC dem Fahrzeugführer Schaltpunktempfehlungen, um die Drehzahl zu senken (sogenanntes „Downspeeding“).

Das GTC zeigt der Automobilwelt, das es vor allem um die Kombination von einzelnen „Effizienz-Disziplinen“ geht, die dazu beitragen, die Effizienz weiter zu steigern. Zukünftige Gemeinschaftsprojekte von Autokonzernen und Zulieferunternehmen könnten zu einem echten Erfolgsgarant werden, wenn es darum geht, den Kraftstoffverbrauch und zu CO2-Emissionen zu senken, denn: Hier trifft geballtes Expertenwissen (auf ganz speziellen Gebiete) aufeinander. Und das kann den Unterschied machen.