Ottomotoren für Hybrid-Antriebe – Hochtechnologie oder Low-Cost Aggregate?

Autoren

Dr.-Ing. J. Scharf, Dipl.-Ing. J. Ogrzewalla, Dipl.-Ing. K. Wolff, Dr.-Ing. T. Uhlmann, Dr.-Ing. M. Thewes, Dr.-Ing. A. Balazs, Dr.-Ing. P. Grzeschik, Dipl.-Ing. M. Görgen, S. Yadla MSc, FEV Europe GmbH, Aachen; Dr.-Ing. H. Baumgarten, FEV Group GmbH, Aachen; Dr.-Ing. M. Wittler, FEV Consulting GmbH, Aachen; C. Nebbia MSc, FEV Italia, S.r.l., Rivoli

Jahr

2017

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 802

Zusammenfassung

Diese Publikation prognostiziert auf Basis einer Marktstudie für Europa, USA und China eine Verschiebung zu Gunsten ökologisch nachhaltiger Antriebe. Hierbei spielt die Elektrifizierung des Antriebsstrangs die Hauptrolle. So wird zwar in Europa auch in 2030 noch die Mehrheit aller verkauften Fahrzeuge einen Verbrennungsmotor besitzen (75 bis 85 %), doch ein hoher Anteil dieser Verbrennungsmotoren wird in hybridisierten Antriebssträngen betrieben. Die hier vorgestellten Ergebnisse beleuchten die Elektrifizierung des Antriebsstrangs aus Sicht des Ottomotors für ein D-Segment-Fahrzeug mit den Antrieben Mild-Hybrid mit 48V Riemenstartergenerator, Mild-Hybrid mit integriertem 48V Startergenerator, leistungsverzweigtem Voll-Hybrid und Plug-In-Hybrid und zeigen hierbei, dass vereinfachte 4-Zylinder-Saugmotoren sowie technologisch etwas stärker ausgestattete 3-Zylinder-Turbomotoren sich gleichermaßen für einen Kosten/CO₂-optimalen Einsatz in Hybrid-Antriebsträngen eignen. Mit zunehmendem Elektrifizierungsgrad nimmt der Einfluss des Verbrennungsmotors auf die CO₂-Emissionsreduktion ab und die Anforderung kompakter Bauform rückt in den Vordergrund. Stets niedrige Emissionen und niedrige Kraftstoffverbräuche unter realen Fahrbedingungen sprechen hierbei für eine besonnene Entfeinerung und maßvolle Wahl des Downsizinggrads. In einer parametrischen Package-Bewertung zeigen sich die kleineren 3-Zylinder-Turbomotoren insbesondere im Plug-In-Hybrid als besonders günstig und können durch recht einfache „On/Off“-Technologiepakete von Mild-Hybrid-Antriebssträngen auf stark elektrifizierte Antriebsstränge übertragen werden. In Kombination mit Einheitshubräumen zeigt sich eine fahrzeugsegmentübergreifende Übertragbarkeit. Bei der Auslegung der Abgasnachbehandlungssysteme von Verbrennungsmotoren für Hybridantriebsstränge wird empfohlen auf Vereinfachung zu verzichten, um auch unter realen Fahrbedingungen und variablem Nutzerverhalten niedrigste Emissionen sicherzustellen. Ein entsprechender Leitfaden zur Auslegung wird präsentiert.