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- Die zweite Generation des Gasoline Technology Car (GTC II) von Schaffler und Continental in enger Zusammenarbeit mit Ford verspricht rund 25 Prozent Kraftstoffersparnis
- Umsetzung der hocheffizienten Betriebsstrategie in einem Wagen mit Handschaltgetriebe
- Neu: Innovative 48 Volt P2 Hybrid Architektur
- Erstmals im Fahr-Einsatz: Elektrisch heizbarer 48 Volt-Katalysator EMICAT®
Bereits das Gasoline Technology Car I (GTC I), das im Jahr 2014 in Wien auf dem Motorensymposium vorgestellt wurde, war mit einer um 17 Prozent besseren Effizienz im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) gegenüber dem Referenzfahrzeug und mit einem CO2-Ausstoß von nur noch knapp 95 g/km ein Paukenschlag. Das Referenzfahrzeug war ein bereits sehr effizienter Ford Focus mit aufgeladenem 3-Zylinderottomotor (GTDI), 1 l Hubraum und einem 12 V-Start-Stopp System.
Nun stellen die Projektbeteiligten Schaeffler und Continental in enger Zusammenarbeit mit Ford weltweit das erste Mal die zweite Generation des Gasoline Technology Car (GTC II) vor - erneut in Wien auf dem diesjährigen 37. Motorensymposium.
Das GTC II zeigt das Potenzial einer intelligenten 48 Volt-Hybridisierung der neuen Generation auf dem letzten Stand der Entwicklung. Gegenüber dem GTC I lässt das GTC II im NEFZ zusätzliche weitere rund 13 Prozent Kraftstoffeinsparung erwarten. Der augenfälligste Unterschied zum GTC I liegt darin, dass die elektrische Maschine beim GTC II hocheffizient zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe integriert ist (sogenannte P2-Architektur).
"Die zweite Generation des Gasoline Technology Car zeigt, welches enorme Potenzial im milden Hybrid steckt, wenn man das elektrische 48 V-System, den Verbrenner und die Betriebsstrategien konsequent im System optimiert", erläutert José Avila, Vorstandsmitglied von Continental und Leiter der Division Powertrain.
"Das GTC II ist, wie das GTC I, ein Meilenstein, weil es hier gelungen ist, hocheffiziente hybride Betriebsstrategien in einem Wagen mit Handschaltgetriebe umzusetzen. Die elektrifizierte Kupplung schafft im GTC II zusätzlich die Voraussetzung für Funktionen wie ein elektrisches Anfahren, elektrisches Stop-and-Go sowie eine Rekuperation bis fast in den Stand", so Prof. Dr.-Ing. Peter Gutzmer, Vorstandsmitglied und Leiter der Forschung & Entwicklung bei Schaeffler.
"Der Ford Focus mit seinem mehrfach als International Engine of the Year ausgezeichneten 1,0-Liter-Ecoboost-Motor ist ein sehr guter Ausgangspunkt für die Hybridisierung, weil er das Potenzial zeigt, das sogar auf dieser herausragenden Motorisierungsbasis noch möglich ist. Deshalb stand die Optimierung des gesamten Antriebstranges bei der Integration des GTC II Konzeptes im Vordergrund", sagt Carsten Weber, Manager Antriebsstrangsysteme, Forschung und Vorentwicklung Ford-Europa.
Effizienzsprung beim GTC - Generationswechsel 48 Volt
In Grundzügen hat das GTC II viel mit dem GTC I gemein: Beide veranschaulichen das Potenzial einer milden 48 V-Hybridisierung im Pkw mit hubraumreduziertem Benzinmotor. Es sind vor allem intelligente Wechselwirkungen zwischen den verbauten Technologien, die beide Fahrzeuge gegenüber dem Referenzmodell sparsamer machen. Die hybriden Betriebsstrategien beruhen auf einem umfassenden Integrationsansatz, bei dem das Ganze mehr ist, als die Summe seiner Teile.
Allerdings schöpft das GTC II Potenziale aus, die sich beim GTC I noch nicht realisieren ließen - und das gilt sowohl für die elektrische Antriebskomponente als auch für die verbrennungsmotorische.
Die elektrische Maschine ist beim GTC II mit einem Riemen zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe angebunden. Zwei Kupplungen, in Antriebsrichtung vor und hinter dem Riementrieb, erlauben es, den Verbrennungsmotor vollständig abzukoppeln und die elektrische Maschine komplett unabhängig vom Verbrennungsmotor zu nutzen. So ist beim GTC II ein elektrisches "Segeln", also eine elektrische Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit bei niedriger Teillast, ebenso möglich, wie ein elektrisches Anfahren, etwa im Stau.
Weil das Schleppmoment des Motors entfällt, kann in Verzögerungsphasen mehr kinetische Energie für die Rekuperation genutzt werden. Zusätzlich wird die Abkühlung des Verbrennungsmotors und der Abgasnachbehandlung durch die Vermeidung des verbrennungsmotorischen Schubbetriebes reduziert. Diesen Effekt unterstützt das bereits im GTC I bewährte Thermomanagement. Für den hohen Anteil von Motor-Aus-Phasen im Fahrzyklus eines Hybrids ist das ein großer Vorteil. Dank des konsequent genutzten elektrisch heizbaren, leistungsstarken 48 V-Katalysators EMICAT® von Continental setzt die Umwandlung von Rohemissionen im Katalysator auch nach langen Motor-Aus-Phasen sofort wieder ein. Diese Strategie trägt dazu bei, dass das GTC II die strengen Emissionsgrenzwerte der Abgasnorm Euro 6 c (2017/2018) erfüllt.
Höhere thermodynamische Effizienz Da ein Hybridfahrzeug zwei Energieformen für den Antrieb nutzt, wurde auch die thermodynamische Effizienz des Verbrennungsmotors im GTC II gezielt weiter gesteigert. Ein höheres Verdichtungsverhältnis und ein Ladungswechsel mit spätem Einlassventilschließen (Atkinson-Zyklus) senken hier den spezifischen Kraftstoffverbrauch. Gleichzeitig sorgt ein speziell an den Motor angepasster Turbolader von Continental mit radial-axialer Turbinentechnik für ein besonders schnelles Ansprechverhalten gerade im unteren Drehzahlbereich. Im Zusammenspiel mit der elektrischen Drehmomentunterstützung vergrößert das die Freiheiten bei der Definition der Betriebsstrategie und sorgt für mehr Fahrbarkeit, was wiederum der Akzeptanz zugute kommt.
- Die zweite Generation des Gasoline Technology Car (GTC II) von Schaffler und Continental in enger Zusammenarbeit mit Ford verspricht rund 25 Prozent Kraftstoffersparnis
- Umsetzung der hocheffizienten Betriebsstrategie in einem Wagen mit Handschaltgetriebe
- Neu: Innovative 48 Volt P2 Hybrid Architektur
- Erstmals im Fahr-Einsatz: Elektrisch heizbarer 48 Volt-Katalysator EMICAT®
Bereits das Gasoline Technology Car I (GTC I), das im Jahr 2014 in Wien auf dem Motorensymposium vorgestellt wurde, war mit einer um 17 Prozent besseren Effizienz im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) gegenüber dem Referenzfahrzeug und mit einem CO2-Ausstoß von nur noch knapp 95 g/km ein Paukenschlag. Das Referenzfahrzeug war ein bereits sehr effizienter Ford Focus mit aufgeladenem 3-Zylinderottomotor (GTDI), 1 l Hubraum und einem 12 V-Start-Stopp System.
Nun stellen die Projektbeteiligten Schaeffler und Continental in enger Zusammenarbeit mit Ford weltweit das erste Mal die zweite Generation des Gasoline Technology Car (GTC II) vor - erneut in Wien auf dem diesjährigen 37. Motorensymposium.
Das GTC II zeigt das Potenzial einer intelligenten 48 Volt-Hybridisierung der neuen Generation auf dem letzten Stand der Entwicklung. Gegenüber dem GTC I lässt das GTC II im NEFZ zusätzliche weitere rund 13 Prozent Kraftstoffeinsparung erwarten. Der augenfälligste Unterschied zum GTC I liegt darin, dass die elektrische Maschine beim GTC II hocheffizient zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe integriert ist (sogenannte P2-Architektur).
"Die zweite Generation des Gasoline Technology Car zeigt, welches enorme Potenzial im milden Hybrid steckt, wenn man das elektrische 48 V-System, den Verbrenner und die Betriebsstrategien konsequent im System optimiert", erläutert José Avila, Vorstandsmitglied von Continental und Leiter der Division Powertrain.
"Das GTC II ist, wie das GTC I, ein Meilenstein, weil es hier gelungen ist, hocheffiziente hybride Betriebsstrategien in einem Wagen mit Handschaltgetriebe umzusetzen. Die elektrifizierte Kupplung schafft im GTC II zusätzlich die Voraussetzung für Funktionen wie ein elektrisches Anfahren, elektrisches Stop-and-Go sowie eine Rekuperation bis fast in den Stand", so Prof. Dr.-Ing. Peter Gutzmer, Vorstandsmitglied und Leiter der Forschung & Entwicklung bei Schaeffler.
"Der Ford Focus mit seinem mehrfach als International Engine of the Year ausgezeichneten 1,0-Liter-Ecoboost-Motor ist ein sehr guter Ausgangspunkt für die Hybridisierung, weil er das Potenzial zeigt, das sogar auf dieser herausragenden Motorisierungsbasis noch möglich ist. Deshalb stand die Optimierung des gesamten Antriebstranges bei der Integration des GTC II Konzeptes im Vordergrund", sagt Carsten Weber, Manager Antriebsstrangsysteme, Forschung und Vorentwicklung Ford-Europa.
Effizienzsprung beim GTC - Generationswechsel 48 Volt
In Grundzügen hat das GTC II viel mit dem GTC I gemein: Beide veranschaulichen das Potenzial einer milden 48 V-Hybridisierung im Pkw mit hubraumreduziertem Benzinmotor. Es sind vor allem intelligente Wechselwirkungen zwischen den verbauten Technologien, die beide Fahrzeuge gegenüber dem Referenzmodell sparsamer machen. Die hybriden Betriebsstrategien beruhen auf einem umfassenden Integrationsansatz, bei dem das Ganze mehr ist, als die Summe seiner Teile.
Allerdings schöpft das GTC II Potenziale aus, die sich beim GTC I noch nicht realisieren ließen - und das gilt sowohl für die elektrische Antriebskomponente als auch für die verbrennungsmotorische.
Die elektrische Maschine ist beim GTC II mit einem Riemen zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe angebunden. Zwei Kupplungen, in Antriebsrichtung vor und hinter dem Riementrieb, erlauben es, den Verbrennungsmotor vollständig abzukoppeln und die elektrische Maschine komplett unabhängig vom Verbrennungsmotor zu nutzen. So ist beim GTC II ein elektrisches "Segeln", also eine elektrische Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit bei niedriger Teillast, ebenso möglich, wie ein elektrisches Anfahren, etwa im Stau.
Weil das Schleppmoment des Motors entfällt, kann in Verzögerungsphasen mehr kinetische Energie für die Rekuperation genutzt werden. Zusätzlich wird die Abkühlung des Verbrennungsmotors und der Abgasnachbehandlung durch die Vermeidung des verbrennungsmotorischen Schubbetriebes reduziert. Diesen Effekt unterstützt das bereits im GTC I bewährte Thermomanagement. Für den hohen Anteil von Motor-Aus-Phasen im Fahrzyklus eines Hybrids ist das ein großer Vorteil. Dank des konsequent genutzten elektrisch heizbaren, leistungsstarken 48 V-Katalysators EMICAT® von Continental setzt die Umwandlung von Rohemissionen im Katalysator auch nach langen Motor-Aus-Phasen sofort wieder ein. Diese Strategie trägt dazu bei, dass das GTC II die strengen Emissionsgrenzwerte der Abgasnorm Euro 6 c (2017/2018) erfüllt.
Höhere thermodynamische Effizienz Da ein Hybridfahrzeug zwei Energieformen für den Antrieb nutzt, wurde auch die thermodynamische Effizienz des Verbrennungsmotors im GTC II gezielt weiter gesteigert. Ein höheres Verdichtungsverhältnis und ein Ladungswechsel mit spätem Einlassventilschließen (Atkinson-Zyklus) senken hier den spezifischen Kraftstoffverbrauch. Gleichzeitig sorgt ein speziell an den Motor angepasster Turbolader von Continental mit radial-axialer Turbinentechnik für ein besonders schnelles Ansprechverhalten gerade im unteren Drehzahlbereich. Im Zusammenspiel mit der elektrischen Drehmomentunterstützung vergrößert das die Freiheiten bei der Definition der Betriebsstrategie und sorgt für mehr Fahrbarkeit, was wiederum der Akzeptanz zugute kommt.
