Hybrid-Technik Schaeffler und Conti entwickeln 48-Volt-Mild-Hybrid

Autor / Redakteur: Wolfgang Pester / Christian Otto

Den Spritverbrauch auf einen Streich um 17 Prozent zu senken, ist enorm. Das gelingt Continental und Schaeffler mit ihrem 48-Volt-Mild-Hybrid-Antrieb in einem Ford Focus1.0 EcoBoost. Der schon sparsame Dreizylinder schluckt nach Motor-Tuning und elektrischer Ertüchtigung nicht nur deutlich weniger als das Basis-Fahrzeug, sondern unterschreitet sogar leicht den kommenden CO2-Grenzwert von 95 g/km.

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Der Ford Focus mit Mild-Hybrid hatte schon vor der Modifikation einen sparsamem Dreizylinder. Nach Motor-Tuning und elektrischer Ertüchtigung verbraucht er aber nicht nur deutlich weniger als das Basis-Fahrzeug, sondern unterschreitet sogar leicht den CO2-Grenzwert von 95 g/km, der ab 2020 vorgeschrieben ist.
Der Ford Focus mit Mild-Hybrid hatte schon vor der Modifikation einen sparsamem Dreizylinder. Nach Motor-Tuning und elektrischer Ertüchtigung verbraucht er aber nicht nur deutlich weniger als das Basis-Fahrzeug, sondern unterschreitet sogar leicht den CO2-Grenzwert von 95 g/km, der ab 2020 vorgeschrieben ist.
(Foto: W. Pester)

Die Schraube beim Spritverbrauch muss weiter angezogen werden. Das ist zum einen der Umwelt geschuldet. Das erfordern aber auch die immer schärferen Emissions-Grenzwerte. Den Spritverbrauch auf einen Streich um ein Sechstel zu senken, scheint vor diesem Hintergrund eine beachtliche Leistung. Continental und Schaeffler haben das jetzt mit ihrem 48-Volt-Mild-Hybrid-Antrieb bewiesen und einen Ford Focus1.0 EcoBoost zum Sparfuchs gemacht. Der Golf-Konkurrent mit schon sparsamem Dreizylinder-Turbo-Direkteinspritzer verbraucht nach Motor-Tuning und elektrischer Ertüchtigung nicht nur deutlich weniger als das Basis-Fahrzeug, sondern unterschreitet sogar leicht den CO2-Grenzwert von 95 g/km, der ab 2020 vorgeschrieben ist.

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Die neue serienfertige Technik steckt im Demonstrationsfahrzeug "Gasoline Technology Car" (GTC). Mit dem Mild-Hybrid-Antrieb in 48-Volt-Technik und dem modifizierten 1.0-EcoBoost-Motor nebst spezieller Steuerung wurde aus der Serienversion des Focus einen Sparkünstler, und das unter Beibehaltung der Leistung von 92 kW/125 PS und dem maximalen Drehmoment von 170 Newtonmeter bei 1.500/min. So sinkt der Spritverbrauch des GTC im sogenannten „NEFZ“-Test „kombiniert“ von 5,0 l/100 km des Focus-Referenzfahrzeugs um 17 Prozent auf 4,1 l/100 km. Und entsprechend der CO2-Ausstoß von 114 g/km auf knapp unter 95 g/km. Im realen Stadtverkehr können laut Ingenieure bis 20 Prozent Benzin gespart werden. Was heißt, der GTC schluckt „innerorts“ mit rund 5,0 Liter weit weniger als der Referenz-Focus mit 6,3 Liter je 100 Kilometer. Darüber hinaus erfüllt der GTC die schärfste Abgas-Norm EU 6c, die erst 2017/2018 obligatorisch wird, der Focus 1.0 EcoBoost hat dagegen nur EU 5.

Gute Fahreigenschaften

Und wie fährt der GTC? Vorbildlich und komfortabler, wie die erste Probefahrt zeigte, die Continental und Schaeffler jetzt in Schlüsselfeld nahe Bamberg ermöglichte. Das Starten des Mild-Hybrid-Benziners übernimmt eine 48-Volt-Elektromaschine, die als zweiter Motor 14 kW/19 PS Leistung und 135 Newtonmeter ab der ersten Umdrehung der Kurbelwelle zum Antrieb beisteuert. Die elektrische Traktionseinheit „EcoDrive“ ist per Riementrieb mit der Motorkurbelwelle verbunden. EcoDrive ersetzt als Starter-Generator die Lichtmaschine sowie den Anlasser und unterstützt den Benzinmotor generell beim Start und beim Antrieb. Das geschieht üblicherweise im Fahrbetrieb bei niedrigen Drehzahlen (Downspeeding). Der Fahrzeugantrieb des GTC wirkt etwas direkter als beim Basis-Focus und das sogenannte „Turboloch“ ist damit passé.

Der 1,0-Liter-Basis-Dreizylinder wurde modifiziert. Er erhielt eine leistungsfähigere Benzineinspritzung, eine gekühlte Niederdruck-Abgasrückführung (AGR) und eine spezielle Motorsteuerung. Die managt die Zündung des Luft-Benzin-Gemischs derart, dass jeweils die tatsächliche Drehmoment-Anforderung beim Verbrennungsprozess berücksichtigt wird und so das Downspeeding optimiert. Die Kraftübertragung übernimmt ein 6-Gang-Handschaltgetriebe neuester Technik mit einem elektro-hydraulischen Kupplungsaktuator. Dies erlaubt Funktionen, die sonst Fahrzeugen mit Automatik-Getrieben vorbehalten sind, so die beiden Zulieferer.

Downspeeding zur Kraftstoffersparnis

Das Getriebe mit elektrifizierter Kupplung (E-Clutch) überzeugt bei der Kraftübertragung selbst im Betrieb nah an der Leerlaufdrehzahl durch sehr gute Schwingungsisolation - ein Rasseln im Getriebe tritt hier nicht auf. Als Grund führen die Ingenieure die Kombination eines sogenannten „Zwei-Massen-Schwungrades mit dem erstmaligen Einsatz von Fliehkraftpendeln“ bei einem Handschalt-Getriebe auf. Insgesamt veranschaulichte der GTC als 48-Volt-Mild-Hybrid mit dem modifizierten Betrieb des Downsizing-Motors, dass mit dieser Technik Pkw der Golfklasse nicht nur sparsam, sondern auch komfortabel fahren.

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Und wie spart der 48-Volt-Mild-Hybrid kräftig Kraftstoff? Hauptsächlich durch das Downspeeding (4,5 Prozent) und die Hybrid-Funktionen (7,0 Prozent), etwa Motor-Start-Stopp sowie die Energierückgewinnung beim Bremsen, zur der sich das durch die E-Clutch mögliche sogenannte „Segeln“ gesellt - Fuß vom Gas, der Wagen rollt weiter mit abgestellten Motor (48-Volt-Akku liefert Strom an die Verbraucher) und spart so Sprit. Das neuen Thermo- (1 Prozent) und Abgas-Management (1,5 Prozent) mindern ebenso den Durst, wie die Optimierung des 1.0-EcoBoost (0,5 Prozent). Aber dazu kommt ein Synergieeffekt von 2,5 Prozent, den die Ingenieure der ausgeklügelten Regelung zwischen dem Kühl-Heiz-System des Motors, der Hybridisierung und des Downspeedings gutschreiben.

Kaum Gewichtsplus

Wichtig ist auch der Generator in der 48-Volt-Technik. Er gewinnt doppelt so viel Energie zurück, als einer in 12-Volt-Ausführung, die ein 0,48-kWh-Lithium-Ionen-Akku speichert. Weil Anlasser und Lichtmaschine entfallen, wird die 12-Volt-Batterie kleiner dimensioniert, sodass die milde Hybridisierung das Autogewicht nahezu nicht erhöht. Darüber hinaus gewinnt die 48-Volt-Technik mehr Strom zurück, als im Bordnetz benötigt wird. Maximal 2 kW davon wird etwa zur Beheizung des Katalysators eingesetzt, wodurch der schnell seine Betriebs-Temperatur erreicht und so insgesamt die Schadstoff-Reduktion erhöht.

Continental und Schaeffler zeigen mit dem GTC, dass selbst bei bereits sparsamen Pkw mit Downsizing-Motoren wie dem Focus 1.0 EcoBoost durch 48-Volt-Mild-Hybrid-Technik die Spritverbrauchs-Schraube weiter stark angezogen werden kann. Aber auch, dass der Diesel eine starke Konkurrenz erhalten wird, bei zu erwarteten Kosten unter dem eines Pkw mit Selbstzünder-Aggregat.

Continental auf der IZB: Halle 2, Stand 2201

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