Entscheidungsprozesse

• Urbanisation
• two global trends (passenger & freight traffic increase) --> the traffic problems get worse
  • PKW Produktion in China bis 2018 (28 million, Weltspitze; Europa bei 23 million; Weltweit 2010: 78 Mio. Fahrzeuge)
• Conflict of Objektives
  • Emissions (government)
  • CO2/Fuel Economy (customer/government)
  • Product (customer)
  • costs (industry)

1. Environment
2. Safety/Comfort
3. Limited Fossil Fuels
4. Information
5. Affordable Cars
6. Increasing Traffic/Urbanisation

Cities with more than 5 million inhabitants

• 1955: 11
• 1995: 35
• 2015: 60

Population

• 2013: 7 bn
• 2048: 9 bn

Stadtbevölkerung

• 2009: 50%

• Veränderung des Energiemixes hin zu erneuerbaren Energien
• Kraftstoffsorten
  • Crude Oil
  • Bio Fuels
  • Natural Gas
  • Hydrogen
  • Electricity
  • Synthetic Fuels

• Energy Source Selection
• Vehicle improvement (Fahrzeuggewicht, Luftwiderstand, Rollwiderstand)
• Powertrain improvement (Combustion, Friction, Boosting, Direct Injection, Downsizing)
• Traffic improvement (road Improvement, park and ride, Verkehrsführung)

1. aerodynamics
2. downsizing, DI
3. electrification of powertrain/hybrid
4. light weight construction
5. bio fuels
6. telematics
7. low rolling resistance tyres

innermotorisch:

• Downsizing (25%)
• Wärmemanagement
• Schmierung
• Nebenaggregate
• Ventiltrieb / variabler Ventiltrieb
• Kolbensystem
• Lagersysteme
• Pumpensysteme

Für jedes Teilproblem werden verschiedene Lösungsalternativen (bestehende oder völlig neuartige) gesucht und in einer Gesamt- bzw. Teillösungsmatrix (morphologischer Kasten) aufgelistet.

Die Gesamtproblemlösung wird durch anschließende Kombination der Lösungsalternativen und Berurteilung ihrer Wirkung im Hinblick auf die übergeordnete Zielsetzung des Fahrzeuges gesucht.

• Leistung P=n*Vh*pm/2 (W)
• Mitteldruck pm=W/Vh (N/m^2; bar)
• Drehmoment M=Vh*pm/4pi (Nm)

Downspeeding

• FE-Maßnahme (20% Drehzahlabsenkung) --> Last + 25%
• Betriebspunktverschiebung im Emissions- und Volllastbereich)

Downsizing

• Reduzierung des Hubvolumens
• Verschiebung zu höheren Mitteldrücken (Hochlastkonzept)
• Verschiebung zu höheren Drehzahlen (Hochdrehzahlkonzept) --> eher keine Verbrauchsminderung (n steigt --> Wirkungsgrad sinkt)
• mit Aufladung (in Kombination mit LLK) können kleinere Motoren gleiche Leistungen erreichen --> Ladungswechselverluste verringert
• Verringerung der Reibungs/Lagerverluste bei kleineren Motoren
• höhere spezifische Belastung --> besserer Wirkungsgrad --> Verbrauchsgünstigerer Bereich

• Abgasturbolader mit Wastegate
  • Turboloch: Verdichter erreicht seinen Regelladedruck erst ab bestimmter Drehzahl --> Mäßige Beschleunigung im unteren Drehzahlbereich (niedriges abgegebenes Drehmoment) --> Maßnahme variable Turbinengeometrie
• Verlustwärmerückgewinnung durch Thermogeneratoren (Seebeck-Effekt)