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Möglichkeiten zur Effizienz-Steigerung moderner PKWs

Written by S. J. Munter

Paper category

Bachelor Thesis

Subject

Engineering

Year

2018

Abstract

Bachelorarbeit: Die Möglichkeit, die Effizienz moderner Autos zu verbessern Die Hauptteile gliedern sich in drei Teile: Karosseriestruktur, Motorentechnologie und Hybridantriebskonzept. Dies ist auf die gravierenden Auswirkungen der oben genannten Trennwände auf die Gesamteffizienz des Fahrzeugs zurückzuführen. Dies bezieht sich in diesem Papier hauptsächlich auf den Kraftstoffverbrauch und die daraus resultierenden Schadstoffemissionen. 2.1 Karosseriestruktur Stellen Sie zunächst kurz die Geschichte der Karosseriestruktur vor, und der Fokus wird sich bald auf Aerodynamik und Leichtbau richten – dies ist der Hauptfaktor, der die Karosseriestruktur beeinflusst, um Verbrauch zu sparen. 2.1.1 Historie Seit der Erfindung des Autos spielt natürlich auch das Aussehen eine wichtige Rolle bei der Kaufentscheidung für ein Auto. Obwohl die meisten der ursprünglichen Fahrzeuge noch modifiziert wurden und ein offenes Auto-Exterieur hatten, entwickelten sich die sogenannten Karosseriehersteller schnell. Damals lieferten die Automobilhersteller nur Fahrwerke und Antriebssysteme, und es war bei Aufbauherstellern üblich, den Rahmen nach Kundenwunsch mit Außenverkleidungen auszustatten. Daher haben gerade alte Autos mit gleichem Chassis oft ganz unterschiedliche Erscheinungsbilder. Anfangs wurde Holz aufgrund seiner einfachen Verarbeitung häufig in Aufbauten verwendet, später ersetzten jedoch Metallkonstruktionen aus Stahl oder Aluminium dieses Material schnell. Mit dem Fortbestand des Automobils nimmt der Anteil der Handarbeit im Karosseriebau aus Kosten- und Zeitgründen immer weiter ab. Dank kontinuierlich verbesserter Fertigungs- und Simulationstechnologien, wie nachfolgende Verbundwerkzeuge, Pressen oder Handhabungsroboter, lassen sich auch komplexe Karosseriestrukturen und -formen schnell und relativ kostengünstig herstellen. In puncto Designkomplexität hat sich die Karosseriestruktur im Laufe der Jahre stark verändert: Vergleicht man ein zehn Jahre altes Fahrzeug mit aktuellen Fahrzeugen, stellt man schnell fest, wie komplex moderne Karosserieformen geworden sind – nicht nur aus Design- und Sicherheitsgründen , aber vor allem wegen der enormen technologischen Fortschritte, die im Herstellungsprozess gemacht wurden. 2.1.2 Leichtbau Ein derzeit von Automobilherstellern häufig diskutiertes und vorhandenes Thema ist der Leichtbau. Innovative Materialien wie kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) oder Materialkombinationen in Sandwich-Strukturen tauchen nicht mehr nur im exklusiven Bereich, im Sportwagenbau oder im Rennsport auf, sondern suchen auch nach Einstiegsmöglichkeiten in die Volkswagen-Modelle. Ziel ist die ständige Gewichtszunahme durch hohen Komfort, um die Sicherheitsausstattung durch intelligente Bauweisen und Materialkombinationen zu kompensieren – und letztendlich den Verbrauch zu senken. 2.1.2.2 Karosseriestrukturmaterialien Automobilhersteller fördern neue Substitute für Karosseriematerialien. Von besonderem Interesse sind Materialien, die leicht, leicht zu verarbeiten und leicht zu recyceln sind, was einerseits das Fahrzeuggewicht reduziert und andererseits auch den wirtschaftlichen Anforderungen der Hersteller gerecht wird. In der Karosseriestruktur dominiert nach wie vor Stahl als am weitesten verbreiteter Werkstoff in der Blechbearbeitung – selbst an hochbelasteten Achsen und sicherheitsrelevanten Fahrgastraumbauteilen ist er derzeit zumindest in der Massenproduktion nur schwer zu ersetzen Auch die neuesten Entwicklungen im Bereich leichter Stahlkonstruktionen haben dies verstärkt, bei denen dünnwandige hoch- oder ultrahochfeste Stähle zum Einsatz kommen. Dadurch ermöglichen aktuelle Technologien (wie Dünnwandgussverfahren) leichte, stabile und wirtschaftliche Blechteile in der Karosseriestruktur – siehe untenstehende Gewichtsvergleichstabelle. Abschließend ist festzuhalten, dass Stahl nicht nur der wirtschaftlichste Werkstoff der Welt ist, sondern auch der Werkstoff mit der höchsten Recyclingquote weltweit. Dies allein unterstreicht auch sein Recht, einen Platz in der zukünftigen Automobilindustrie zu besetzen. 11 Stahl wird zunehmend durch Leichtmetalle wie Aluminium und verschiedene Kunststoffe ersetzt. Aluminium wurde in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts beispielsweise in Sportwagen weit verbreitet und findet sich heute in fast allen Fahrzeugen wieder. Mit der Einführung der serientauglichen Space-Frame-Technologie (ASF) des ersten Audi A8 im Jahr 1994 hat dieser Werkstoff bei Audi jedoch eine rasante Entwicklung erfahren. Seine selbsttragende Karosserie ist komplett aus Aluminium gefertigt, im Vergleich zu den Konkurrenten BMW 7er und Mercedes S-Klasse sind aufgrund des geringeren Gewichts sogar Verbrauch und Schadstoffemissionspunkte niedriger. Gewichtsreduktion erreichen kann. 12 Natürlich haben Münzen auch einen Nachteil: Wie die folgende Tabelle zeigt, benötigt die Aluminiumproduktion ein Vielfaches an Energie als die Stahlproduktion – was auch fast das Zehnfache des Kohlendioxid-Ausstoßes während des Produktionsprozesses widerspiegelt. Drittens nach der Stahl- und Leichtmetallsequenz Kunststoffe – darunter Duroplaste, Thermoplaste und faserverstärkte Kunststoffe wie CFK. Dieses Material wird hauptsächlich (bis zu 62 %) für Innenräume wie Armaturenbretter, Abdeckungen, Griffe, Knöpfe usw. verwendet. Äußerlich werden heute meist Stoßfänger, Bodenschutz, Einstiegsleisten, Scheinwerfer und diverse Verkleidungselemente daraus gefertigt. Read Less