Spectrum 34

Technologie - H ighlights aus dem FEV- Ar beits s pek tr um
A usgabe 34, April 2007
Detroit
Japan
Aachen
Thailand
Globale Powertrainintegration
für Ford Pickup
Im Autrag der Ford Motor
Company unterstützte FEV die
Integration eines mit einem
Automatikgetriebe gepaarten
Dieselmotors in ein leichtes
Nutzfahrzeug für den europäischen, asiatischen, afrikanischen
und australischen Markt.
f dem
1619 au
tand Nr.
S
n
re
e
s
n Sie un
Besuche
dem
und auf
it, USA
o
tr
e
D
07 in
April 20
16.- 19.
gress
n
o
C
d
l
r
SAE Wo
er ium
Wienm
y l 2p007os
s
n
e
r
o
t
Mo
27. Apri
26.-
INHALT
Seite 1 Globale Powertrainintegration
für Ford Pickup
Seite 4 Weltweite Fahrzeugflottentests
Seite 5 Elektrik/Elektronik Integration
Seite 7 400. Motor in der FEVReibungsdatenbank
34
Seite 8 Prüfstandslösungen für
Hybridkonzepte
http://www.fev.com
FEV war an der Konzeptentwicklung für den Antriebsstrang beteiligt, und in ein übergeordnetes Programm
zur Entwicklung einer überarbeiteten Modellversion auf
Basis der Ford Ranger und Ford Everest Serienfahrzeuge
eingebunden. Das Fahrzeug wird mittlerweile im FordMazda Werk in Thailand in Serie gefertigt und von dort
in über 100 Länder exportiert.
Die Hauptaufgabe der FEV bestand in der Integration
eines weltweit in verschiedenen Ford Fahrzeugen
eingesetzten 5-Gang Automatikgetriebes und des
exklusiv in diesem leichten Nutzfahrzeug verwendeten
Mazda W-Serie Dieselmotors. Im einzelnen gehörten
hierzu folgende Arbeitspakete:
■
■
Konzeptfindung, Wettbewerbsvergleich
und Zieldefinition
Konstruktion und Freigabe der für diesen
Antriebsstrang spezifischen Komponenten
FEV SPECTRUM
Zum Geleit
Sehr geehrte Leserinnen, sehr geehrte Leser,
die kontinuierlichen Schwankungen der
Ölpreise und die Berichte, dass die freiwillige Selbstverpflichtung der europäischen
Automobilhersteller zur CO2-Reduktion nicht
erreicht werden kann, haben die Diskussionen
über Kraftstoffverbrauchsgrenzwerte und
CO2-Grenzwerte wieder neu entfacht. Die
augenblicklichen EU-Diskussionen über
130 g/km, oder 120 g/km CO2 unter
Berücksichtigung von erneuerbaren Kraftstoffen erfordern signifikante Innovationen
im Bereich des Antriebstrangs.
In den USA haben die im Augenblick wieder gesunkenen
Kraftstoffpreise nicht zu einem erneuten Kaufanreiz für
die profitablen leichten Nutzfahrzeuge und SUV’s geführt.
Zusätzlich haben die geänderten Machtverhältnisse im
US-Kongress den neuerlichen Ruf nach einem deutlich
erhöhten CAFE-Limit für Kraftfahrzeuge unter Einhaltung
der strengen Abgasgrenzwerte hervorgebracht.
Gleichzeitig führt das Interesse an erneuerbaren
Kraftstoffen zu einer zunehmenden Komplexität in der
Forschung, der Vorentwicklung und der Serienplanung
von Kraftfahrzeugen. Hinzu kommt das zunehmende
Interesse an Hybridfahrzeugen, die Einführung von LightDuty Dieselfahrzeugen in den USA, sowie die allgemeinen
Herausforderungen der Firmen, die Entwicklungsbudgets
und die Fertigungskosten zu reduzieren. Es besteht kein
Zweifel, dass die Antriebstrangentwicklung auch in Zukunft
innovative Lösungen benötigt.
Als Antwort auf diese Herausforderungen fördern wir
das FEV Powertrain Innovation Forum auf dem 2007 SAE
International Congress in Detroit. Höchst interessante
Themen wie die Dieselentwicklung auf dem US-Markt, die
zunehmende Einführung der Hybridtechnologie, zukünftige
Technologien für Ottomotoren, und der expandierende
Einfluss der Nachrüster auf neue Produkte werden präsentiert. Kurz darauf wird FEV innovative Technologien
und Entwicklungsmethoden in technischen Präsentationen
und unserem Ausstellungsstand auf dem 28. Wiener
Motorensymposium vorstellen.
Bei beiden Veranstaltungen wird FEV ausserdem die neuesten Technologieentwicklungen bei Serien-DI-Ottomotoren,
leichten Dieselmotoren und Hybrid-Antriebsträngen an
unserem Ausstellungsstand darstellen. Wir laden Sie ein,
teilzunehmen und uns Ihre Gedanken über die Bedürfnisse
für zukünftige Innovationen im Antriebstrang mitzuteilen.
Mit besten Grüßen
Gary W. Rogers
Geschäftsführer, FEV Motorentechnik GmbH
President and CEO, FEV Engine Technology, Inc.
2
■
■
■
■
■
■
■
Konstruktive Integration der
Komponenten in das Fahrzeug
Bau und Betreuung der PrototypFahrzeugflotte
Integration des elektronischen Antriebs
strang-Management Systems
Motorkalibrierung und Emissionsverhalten
Mechanische Erprobung der AntriebsstrangSysteme
Integration des Antriebsstrangs im Hinblick
auf Schwingungsverhalten und Geräusch
Projektleitung
Um eine optimale Umsetzung des geplanten Entwicklungskonzeptes erreichen zu können, wurde in
Zusammenarbeit mit Ford eine Teamorganisation mit
hohem Integrationsgrad gebildet. Die Zusammensetzung des FEV Teams war dabei auf eine reibungslose
Integration in das bestehende Team aus Ford und
Mazda Ingenieuren ausgerichtet, das zu diesem
Zeitpunkt bereits im Rahmen des übergeordneten
Entwicklungsprogramms tätig war. Besondere Anforderungen an die Kommunikation innerhalb des
Projektteams ergaben sich aus der geografischen
Trennung der auf unterschiedlichen Kontinenten
befindlichen Teammitglieder, und den damit verbunden kulturellen Unterschieden und erheblich
verschiedenen Zeitzonen. Darüberhinaus war es im
Interesse einer kosteneffizienten Projektdurchführung
erforderlich, die Entwicklungseinrichtungen der Ford
Motor Company im Südosten Michigans zu nutzen.
Das Ford-Team setzte sich aus dem Base Vehicle
Engineering Team im Mazda-Entwicklunszentrum
in Hiroshima, Japan, dem Ford Automatic Transmission Engineering Team in Michigan, USA, und
der Ford Projektleitung in der Konzernzentrale in
Dearborn, Michigan zusammen. Zum FEV-Team gehörten Ingenieure an den Standorten in Michigan und
Deutschland, sowie mehrere Resident Engineers bei
Mazda in Hiroshima. Zusätzlich waren die Ford-eigene Getriebefertigung in Bordeaux, Frankreich, sowie
IT-Spezialisten in Bangalore, Indien in das Projektteam eingebunden. Die Komplexität dieser globalen
Teamstruktur wurde in den wöchentlichen Teambesprechungen, zu denen Teilnehmer aus Michigan,
Aachen, Bordeaux, Rayong (Thailand), Hiroshima
und Pune (Indien) gehörten, besonders deutlich.
Die für die zu entwickelnde Dieselmotor-GetriebeKombination spezifischen Komponenten, für deren Konstruktion und Freigabe FEV verantwortlich
war, umfassten im einzelnen:
■ Automatikgetriebe
■ 4x4 Verteilergetriebe
■ Schalthebel-System
FEV SPECTRUM
■
■
■
■
■
Motor- und Getriebelagerung
Antriebswellen
Elektronische Steuerungen für
Automatikgetriebe und Verteilergetriebe
Abgasanlage
Motor- und Getriebekühlung
Die enge Kommunikation mit Angehörigen des
Montagewerks in Thailand und die Nutzung von bestehenden Kontakten auf Seiten der Ford-Zulieferer
ermöglichten eine kosteneffiziente, lokale Beschaffung der meisten Antriebsstrang-Komponenten. In
den Fällen, in denen lokale Zulieferer nicht über die
erforderlichen Fertigungsmöglichkeiten verfügten,
oder Teile aus anderen Anwendungen übernommen
werden konnten, erfolgte die Beschaffung von internationalen Zulieferern aus Deutschland, Frankreich,
Indien und USA.
Fahrverhaltens nach allgemeinen Ford-Richtlinien
durchgeführt. Zu den Aufgaben des Projektteams gehörte die Erstellung des gesamten Entwicklungs- und
Erprobungsplans, wobei sich das Team auf vorliegende Erfahrungen stützen konnte. Die Fahrzeug-Erprobung wurde auf dem Ford-eigenen Prüfgelände in
Arizona durchgeführt. Die Hochtemperatur-Erprobung
erfolgte in klimatisierten Windtunneln der Ford Motor
Company, wobei die Ergebnisse in Erprobungsfahrten verifiziert wurden. Für die Design-Validierung und
Dauererprobung des Schalthebel-Baugruppe war FEV
verantwortlich. Die Versuche zur Verbrauchs- und
Leistungscharakteristik wurden auf dem Ford Versuchsgelände in Michigan durchgeführt. Die zunächst
am Prüfstand absolvierten Versuche zur Kaelte- und
Höhenerprobung wurden mittels Feldversuchen auf
öffentlichen Strassen in USA abgesichert.
FEV unterstützte den Beschaffungsprozess beginnend
mit dem Design-Konzept bis nach dem Serienanlauf.
Die FEV-Aktivitäten wurden innerhalb des weltweiten
Ford Qualitätssicherungs-Systems durchgeführt,
wobei die für wichtige Programm Milestones erforderliche Dokumentation erstellt und fortlaufend
aktualisiert wurde.
FEV baute und koordinierte die komplette Flotte
von Prototypfahrzeugen zur Durchführung der
Entwicklungsaktivitäten in USA. Als Basis für den
Bau der ersten Prototypen dienten Fahrzeuge mit
Schaltgetriebe, deren Serienanlauf der Variante mit
Automatikgetriebe um einige Monate vorausging.
Die Fahrzeuge wurden mit den für die Variante mit
Automatikgetriebe erforderlichen Komponenten
umgebaut. Um die Einbringung des Kabelbaums
zu ermöglichen, musste hierbei der Innenraum der
Fahrzeuge vollständig demontiert werden.
FEV war federführend bei der Integration des elektronischen Antriebsstrang-Managements. Ein vorhandenes Ford Getriebesteuerungsmodul wurde mittels
CAN Bus mit der Motorsteuerung des Dieselmotors
verknüpft, wobei die Antriebsstrang-spezifischen
Funktionen angepasst wurden. Für den Betrieb des
ersten Prototyp-Fahrzeugs wurde die CAN Kommunikation zwischen den Steuerungsmodulen mittels
eines Laptop PC ermöglicht.
Über die erforderliche Definition der Schnittstellen
zum Automatikgetriebe in der Motorsteuerung hinaus war FEV für die Anpassung der Motorkalibrierung für den Antriebsstrang mit Automatikgetriebe
verantwortlich. Die Kalibrierung des Common-RailEinspritzsystems wurde für den speziellen Betriebsbereich im Motorkennfeld optimiert. Zudem wurde
die fahrzeugseitige Kalibrierung zur Optmierung des
Das NVH Verhalten der Prototypfahrzeuge unterlag
einer fortlaufenden Beurteilung, mit dem Ziel, bei der
Konstruktion der Antriebsstrangkomponenten eine
geräusch- und schwingungsbezogene Optimierung
von vornherein zu berücksichtigen. Der gegenüber
der Ausführung mit Schaltgetriebene verschobene
Betriebsbereich des Motors im gleichen Fahrzeug
erforderte eigene konstruktive Maßnahmen, zu
denen beispielsweise eine veränderte Aufhängung
des Luftfiltergehäuses gehörte. Hierdurch wurde in
bestimmten Drehzahlbereichen eine Verminderung
der auf den Körperschall entfallenden Geräuschanteile erreicht.
Zu den von FEV durchgeführten Arbeiten zählte zudem
die Vorbereitung von Fahrzeugen zur Unterstützung
der Zertifizierungstests, die für die Homologation in
Australien und mehreren europäischen Ländern erforderlich waren. Die Zertifizierungstests für Emissionen
und Kraftstoffverbrauch, Vorbeifahrt-Geräusch, Genauigkeit des Fahrgeschwindigkeitsmessers, Steigvermögen und elektromagnetische Verträglichkeit
wurden von FEV koordiniert.
Der Serienanlauf des Antriebsstrangs konnte erfolgreich und termingerecht abgeschlossen werden.
[email protected]
3
FEV SPECTRUM
Weltweite Fahrzeugflottentests
Im Entwicklungsprozess heutiger Fahrzeug- und
Motorenentwicklungen steht die Sicherung der
Qualität für den Kunden an oberster Stelle. Deshalb
werden heutzutage Ausfallstatistiken als Grundlagen
genutzt, um den Kunden von der hohen Qualität des
eigenen Produkts zu überzeugen. In den USA werden
technisch auffällige Fahrzeuge bzgl. des Sicherheitsund Emissionssystems im Internet veröffentlicht
und somit der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.
Gleichzeitig werden mit zunehmend schärferen Abgasgesetzgebungen, getrieben durch die USA (EPA &
CARB) sowie der europäischen Union und steigenden
Anforderungen an den Dauerlaufnachweis die von den
Herstellern eingesetzte Technik sowie deren Sensorik
und Aktuatorik immer komplexer. Mit parallel zunehmender Globalisierung sollten die speziellen Eigenschaften eines jeden Marktes hinreichend abgeprüft,
analysiert und unter kundennahen Randbedingungen
die Robustheit des Systems abgesichert werden.
FEV hat im Zuge der jahrzehntelangen Inge
dienstleistung für weltweite Kunden ein g
Spektrum an Wissen angesammelt, das zu
vollen Planung und Umsetzung von Fahrze
tentests genutzt wird. Im Zuge der langjä
Fahrzeugapplikationserfahrung für weltweite S
applikationen ist ein fundiertes und ein sich ko
erlich ausbauendes Wissen über die Auffällig
sowie die speziellen Eigenschaften der ein
Märkte entstanden. Für die Hauptmärkte E
USA und China existieren Basisrouten, die sow
kundenrelevanten Themen, wie zum Beispiel u
schiedliche Fahrereigenschaften, Hitze, Kälte u
he als auch unterschiedliche Kraftstoffe in B
ziehen, wie in Abbildung 1 am Beispiel de
dargestellt. Die Routen können entsprechend dem
Kundenwunsch angepasst werden, wie z. B. die Verifikation der OBD Robustheit und die Überprüfung zur
Einhaltung der Abgasemissionen unter Betrachtung
der Komponentenalterung und des Brennverfahrens.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat
FEV in den genannten Ländern sowohl Zugriff auf
Fahrer, die die lokalen Gegebenheiten kennen, als
auch Zugriff auf prototypensichere Abgasrollen und
Werkstätten.
Workshop
Emission Lab
Abb. 1: FEV-Ressourcen für Flottentests in den USA
4
Als Bestandteil dieser Robustheitsprüfungen müssen
Themen wie z. B. Fahrereinfluss, Kraftstoffqualität,
geographische sowie temperaturbedingte Abhängigkeiten berücksichtigt werden. Diese Themen müssen
sowohl in der Entwicklungsphase des Fahrzeugs im
Zuge von Versuchsfahrten betrachtet und analysiert
werden, als auch über sinnvolle Fahrzeugflottentests
zum Ende eines Entwicklungsprojekts nochmals auf
Robustheit und unter Betrachtung der Qualität geprüft
werden.
Um die Aussagekraft der Fahrzeugflotte zu maximieren, können regelmäßig Kraftstoffproben und
Ölproben entnommen und vor Ort analysiert sowie
nach Kundenwunsch der Verschleiß von Motorenteilen bis hin zur Endoskopie von Brennraum-,
Ansaug- und Abgastrakt dokumentiert werden. Zur
notwendigen Analyse der Steuergerätegrößen, die
z. B. Aufschluss über das Adaptionsverhalten von
Sensoren und Aktuatoren geben, werden die Fahrzeuge mit Drive Rekordern ausgerüstet und mindestens
FEV SPECTRUM
© Google Earth Pro
Elektrik/Elektronik
Integration
Neben der Entwicklung elektronischer und mechatronischer Systeme hat FEV die Integration von
Antriebselektronik zu einem wichtigen Schwerpunkt
der Dienstleistungen im E/E-Bereich aufgebaut.
Die Spannweite reicht hierbei von DemonstratorFahrzeugen bis zu schlüsselfertigen Serienfahrzeugen
mit allen Varianten. In oft multinationalen Fahrzeugintegrationsprojekten arbeiten unsere Elektroniker
in interdisziplinären Teams mit Motorexperten und
Applikateuren eng zusammen, in der Regel direkt vor
Ort beim Kunden.
zweimal täglich der Fehlerspeicher ausgelesen. Die
Daten werden systematisch durch FEV dokumentiert,
analysiert und wöchentlich an den Kunden in einem
Wochenbericht zusammengefasst versandt. Auf
Wunsch des Kunden können bei Auffälligkeiten Verbesserungsvorschläge seitens FEV gemacht werden,
deren Umsetzung unverzüglich, auch durch FEV, möglich ist. Des Weiteren wird durch eine Hotlinefunktion
seitens FEV der ständige und weltweite Kontakt mit
unseren Kunden in deren Landesprache sichergestellt.
Die Vorteile des Fahrzeugflottentests bei FEV:
■ Weltweite Entwicklungszentren
■ Langjährige Erfahrung auf dem
Gebiet der Triebstrangapplikation
■ Dauerlauf- und Applikationskapazitäten in einem Team
■ direkter Zugriff auf Werkstatt- und
Ingenieursdienstleistung
■ weltweite Zusammenarbeit mit
Laboren zur Messung der Abgasemissionen, Analyse von Kraftstoffen
und Schmierstoffen
■ Fundiertes Wissen über die landesweit
auffälligen Regionen, wie z. B.
klimatische Bedingungen, Fahrzyklen,
Kraftstoffen, usw.
[email protected]
Für die Integration eines Antriebsstrangs muss
die Motorsteuerung an die komplexe elektronische Umgebung des neuen Fahrzeugs angepasst
werden. Die Arbeit der Elektroniker beginnt bei
der Spezifikation der Steuergeräte, der benötigten
Sensoren und Aktuatoren und des Kabelbaums.
In so genannten „cost packs" definieren die FEVExperten die Anforderungen für jede einzelne
Komponente. Diese sind die Basis für die Zuliefereranfragen. Es folgt die Überprüfung aller angebotenen Komponenten bezüglich Packaging, Funktion,
Leistungsfähigkeit, Lebensdauer und Kosten. Über
alle Entwicklungsstufen der Komponenten vom Abis zum D-Sample übernimmt FEV das komplette
Zulieferermanagement. Zusätzlich zur Spezifikation
des Leitungsstrangs gehört auch die Erstellung von
Musterleitungssätzen für die Inbetriebnahme der
Antriebe am Prüfstand wie auch für den Aufbau von
Prototypen zu den Kompetenzen von FEV.
Abb. 1: HiL-System
Die Einbindung der Antriebssteuerung in den komplexen Steuergeräteverbund des Fahrzeugs erfordert eine
Anpassung der Kommunikationsmatrix. Die entsprechende Änderungsspezifikation als auch die vollständige Überprüfung der Datenbuskommunikation (CAN,
FlexRay, LIN) von FEV. Diese erfolgt vorzugsweise
am Hardware-in-the-Loop-Prüfstand (HiL) (Abb. 1)
oder direkt im Fahrzeug. Hierbei können FEV eigene
5
FEV SPECTRUM
HiL-Systeme in Kombination mit einer fahrzeugspezifischen Restbus-Simulation verwendet werden.
Zur Sicherstellung der Kommunikation werden alle
Botschaften auf dem Bus und alle zugehörigen Label
im Steuergerät überprüft. Die Schnittstellenabstim
mung der Steuergeräte wie auch die Überprüfung
von Gateway-Funktionalitäten zwischen mehreren
Datenbussen sind weitere Aufgaben für die E/EIngenieure. Diagnosefunktionen überwachen die
Sensoren und Aktuatoren, erkennen einen kurzgeschlossenen oder offenen Eingang und plausibilisieren die Eingangssignale. Im Rahmen der
Fahrzeugintegration müssen diese Diagnosen z. B.
bezüglich plausibler Signalbereiche der eingesetzten
Sensoren angepasst und überprüft werden. Hierzu
werden Fehlerfälle simuliert und die entsprechenden
Fehlereinträge kontrolliert.
Phone System
Das Sicherheitskonzept besteht aus 3 Ebenen,
wobei die oberste Ebene der Momentenstruktur des
Steuergeräts entspricht. Die zweite Ebene (Abb. 2) bildet diese nochmals in vereinfachter Form ab und kann
somit Fehler bei der Momentenberechnung detektieren. Bei jeder Änderung in der Momentenstruktur
muss die 2. Ebene entsprechend korrigiert werden.
FEV hat hierzu ein Tool entwickelt, welches eine automatische Übertragung von Datenstandsänderungen in
die 2. Ebene des Sicherheitskonzepts erlaubt. Für die
Überprüfung des Sicherheitskonzepts hat FEV zudem
eigene Fahrzeugreaktionstests entwickelt.
MOST
Diagnostics
Tester Communication
Navigation
Temp.-Sensor 2
Entertainment
Temp.-Sensor 1
Air Conditioning
LIN
Gateway
Body CAN
Sunroof CU
Display Cluster
Door CUs
Engine CU
Powertrain CAN
Transmission CU
ABS / ESP
6
Ein weiteres Aufgabengebiet der Elektroniker liegt
in der Kommunikation zwischen den Steuergeräten
und den Diagnosetestern, wie sie im Servicebereich
zum Abfragen der Fehlereinträge eingesetzt werden.
Diese Kommunikation muss angepasst und getestet werden, sowohl für Service-Diagnosen als auch
für die gesetzesrelevanten OBD-Diagnosen. Große
Wichtigkeit kommt dem Sicherheitskonzept zugute,
welches sicherstellt, dass der Antrieb nur ein dem
Fahrerwunsch entsprechendes Moment aufbaut und
das Fahrzeug auch im Fehlerfall nicht eigenständig
beschleunigen kann.
Abb. 2: Sicherheitsbedatung
Die Elektronik ist ein zentraler Bestandteil von
Fahrzeugintegrationsprojekten. Unsere E/E-Experten
verfügen über langjährige Erfahrung aus vielzähligen
Serienprojekten und sind in den Prozessen unserer
Kunden zu Hause.
[email protected]
FEV SPECTRUM
FMEP [bar] - etc.
FMEP [bar] - Crankshaft
400. Motor in der
FEV-Reibungsdatenbank
FMEP [bar] - Valve Train
FMEP [bar] - Crank Train
3
FMEP Scatter Ranges
FMEP [bar] - Complete Engines
Scatter Range
2
Die Reibungsdatenbank von FEV ist derzeit die weltweit größte Datenbank mit Reibungsergebnissen
aus FEV-eigenen Untersuchungen und umfasst
seit Ende 2006 mehr als 400 Verbrennungsmotoren mit über 600 Untersuchungen inklusive der
Motorvarianten. Die registrierten Daten stammen
größtenteils aus geschleppten Reibungsmessungen
gemäß der „Strip-Methode”, wobei zur Messung
der Motorkomponenten der Motor schrittweise
demontiert wird. FEV hat hierzu eine eigene Methode
mit speziellen Prüfständen und hoch entwickelter
Messtechnik zum gezielten Reibungsbenchmark
entwickelt.
1
0
0
600
Abb. 1: Reibungsanalyse
mit der FEV-Reibungsdatenbank
Ziele bei der Nutzung der FEV Reibungsdatenbank:
Streubereichserstellung: zu Beginn eines Jahres werden die
Streubereiche neu erstellt um einen möglichst repräsentativen Vergleich der Komponentenreibwerte zu ermöglichen.
In der Regel beinhalten diese die letzten 5-6 Jahre für eine
Messtemperatur von 90°C.
■ Reibungsanalyse: Darstellung von Komponenten mit
günstigem oder ungünstigem Reibungsniveau und
der technischen Auffälligkeiten zu aktuellen Serienmotoren
inkl. Analyse der Designparameter und des Motordesigns.
■ Reibungsstudien: Darstellung von Entwicklungsund Technologietrends. Dabei werden die Reibdaten
der Motoren, Motorkomponenten und Nebentriebe zum
Beispiel über Modelljahr, Motorhubvolumen und -drehzahl grafisch aufgetragen. Alle Darstellungen werden dabei
anonym dargestellt, so dass eine Identifizierung der
Motoren anhand der Motorgeometrie nicht möglich ist.
■ Programm zur Reibungsabschätzung:
In Verbindung mit den geometrischen Bauteildaten der
Motorkomponenten konnten empirische Gleichungen und
vereinfachte Rechenansätze geschaffen und damit ein
Programm zur Reibungsabschätzung aufgebaut
werden. Die Reibungsverluste werden für alle reibungsrelevanten Motorkomponenten ermittelt.
■
Statistik zum Dateninhalt:
51% Serienmotoren, Rest Prototypen
76% Ottomotoren, Rest Diesel
59% 4-Zylinder, Rest 3, 5, 6, 8, 10
und 12-Zylinder-Motoren
■
■
■
[email protected]
Number of Friction Measurements
700
600
No. Measurements
Hubraumbereich:
Pkw:
■ Otto-Motoren 0.6L – 6L,
3- bis 12-Zylinder
■ Diesel-Motoren 1.1L – 4L,
3- bis 8-Zylinder
Nfz:
■ 9 Serienmotoren, 3L - 16L,
4- und 6-Zylinder; zusätzlich
37 Motoren geometrische Daten
Motorrad:
■ 5 Serienmotoren,
125 cc - 650 cc
400
Engine Speed
Die FEV-Reibungsdatenbank wurde im Jahre 1994
initiiert um der wachsenden Datenflut, welche seit
1991 stetig anstieg, Herr zu werden. Im Zeitraum
von 1987 bis 1991 wurden bei FEV 17 Motoren
vermessen, somit ca. 4 Motoren je Jahr. Mit dem
Beginn des Motoren-Benchmark im Jahre 1992 stieg
die Motorenzahl auf 10 pro Jahr. Im Jahre 2006 wurden insgesamt 43 Untersuchungen durchgeführt.
Heute sind dabei Prüfstandszeiten von 10 bis 20
Prüfstandstagen üblich, bei einem Pkw-Motor im
2-Schichtbetrieb.
■
200
500
400
300
200
100
0
1991
1994
1997
2000
2003
2006
Year
7
FEV SPECTRUM
Abb. 1:
Prinzipaufbau
Hybrid
Powertrain
IMPRESSUM
8
FEV Motorentechnik GmbH
Neuenhofstraße 181
52078 Aachen · Germany
Telefon +49 (0) 241/56 89 - 0
Fax
+49 (0) 241/ 56 89 -119
E-Mail [email protected]
Internet http://www.fev.com
FEV Engine Technology, Inc.
4554 Glenmeade Lane
Auburn Hills, MI 48326-1766 · USA
Telefon +1 (0) 248 / 373- 60 00
Fax
+1 (0) 248 / 373- 80 84
E-Mail [email protected]
Internet http://www.fev.com
3000
2000
1000
Nominal
Range
0
0
2000
4000
6000
8000
Speed [rpm]
Abb. 2: Asynchronmaschine für Hybridanwendung
Ein zentrales Element im Prüfstandumfeld ist das
Datenerfassungs- und Automatisierungssystem. Der
FEV TestCellManager erfüllt alle wesentlichen Anforderungen auch zur Anbindung der verschiedenen
Steuerungen von Motor, Getriebe und Elektromanagement. Die zertifizierte ASAM-ACI Schnittstelle
ermöglicht im Rahmen der Kalibrierung eine lückenlose Kommunikation zum Lesen und Schreiben in die
Motorsteuerung.
Somit steht im Bereich der Entwicklung von Hybridkonzepten FEV nicht nur als erfahrener Partner im
Bereich der Entwicklungsdienstleistung mit Simulation, Prüfstandskapazität und Fahrzeugintegration den
Kunden zur Seite, sondern bietet auf diesem Gebiet
auch flexible, schlüsselfertige Prüfstandslösungen
an.
[email protected]
n Sie
Besuche . 4300 auf der
r
Stand N
unseren
O
P
X
E
G
N
TESTI
tuttgart
007 in S
2
i
a
M
.
8.-10
FEV China Co., Ltd.
No. 35 Xinda Street Qixianling
High Tech Zone · 116023 Dalian · China
Telefon +86 (0) 411/84 82 - 16 88
Fax
+86 (0) 411/84 82 - 16 00
E-Mail [email protected]
Internet http://www.fev.com
Redaktion: A. Wittstamm Layout: C. ter Wey
Ein Hybridantrieb besteht
aus den wesentlichen Bestandteilen Verbrennungsmotor –
E-Maschine – Getriebe – Differenzial – Reifen (Abb. 1). Im
Aufbau am Prüfstand wird eine
entsprechende Belastungsmaschine in den Antriebstrang
eingesetzt. Hier kommt in aller
Regel eine Elektromaschine zum
Einsatz, um die unterschiedlichen Situationen im Fahrzyklus
darstellen zu können. Es werden
sehr hohe Ansprüche nicht nur
an das Spektrum von Leistung,
Drehmoment und Drehzahl gestellt. Insbesondere ist auch das
dynamische Regelverhalten in
Verbindung mit Getriebe und E-Maschine von entscheidender Bedeutung für die genaue Simulation der
Fahrzeugumgebung. Basierend auf der Standardreihe
der DynaCraft Asynchronantriebe bietet FEV hier spezielle Maschinen für den Einsatz am Hybridprüfstand
an. Diese können als Radmaschinen oder direkt hinter
dem Getriebe eingesetzt werden. Abbildung 2 zeigt
eine solche Maschine und das zugehörige Drehmomentdiagramm. Bei der Regelung der E-Maschine
ist die Möglichkeit der Fahrer-Fahrzeug-Simulation
schon fast als selbstverständlich anzusehen, da
Fahrzeug entsprechende Zyklen eine wesentliche
Entwicklungsgrundlage darstellen. Zusätzlich ist aber
als Lasteinflussfaktor auch die elektrische Belastung
mit eingekoppelt.
Overload
4000
1/2007 © FEV -- all rights reserved
Als großer Potenzialträger zur Reduzierung des
Kraftstoffverbrauchs und damit der CO2-Emissionen
sind in den letzten Jahren Hybridkonzepte in den
Vordergrund getreten. FEV hat bereits in den 90er
Jahren hieran Untersuchungen durchgeführt und
diese Aktivitäten kontinuierlich erweitert und vertieft.
Mittlerweile unterhält FEV ein eigenes Kompetenzzentrum für diese Aufgabenstellung und betreibt
mehrere Hybrid-Prüfstände. Außerdem werden diese
Prüfstandskonzepte im Bereich Test Systems auch
für externe Kunden realisiert.
Dies erfordert wesentlich komplexere Reglerstrukturen, die FEV im TestObjectManager TOM realisiert hat.
Als Modellierungswerkzeug für die Reglerstrukturen
wurde das in der Automobilindustrie weit verbreitete
System Matlab-Simulink ausgewählt. FEV kann diese
Strukturen somit flexibel an den jeweiligen (kundenspezifischen) Anwendungsfall adaptieren.
Torque [Nm]
Prüfstandslösungen für
Hybridkonzepte