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Moderne Fahrzeugantriebe
Präsentation von Axel Rombach RST, Klasse 9c 2006
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Inhaltsverzeichnis

• Historie des Automobils
• Verbrennungsmotoren
• Erdgas Antrieb
• Elektro- Antrieb
• Hybride Antrieb
• Abschluss Brennstoffzellen Antriebe
• Umweltvergleich verschiedener Energieträger

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1. Historie des Automobils
Das erste Auto von Karl Benz um 1886, mit einem 1
Zylinder Vier-Takt-Motor
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Meilensteine
1860 Jean Joseph Étienne Lenoir konstruiert den
ersten Gasmotor. 1885 Carl Benz konstruiert
einen Dreiradkraftwagen mit Viertaktbenzinmotor.
1886 Gemeinsam mit Wilhelm Maybach baut
Daimler den ersten Vierradkraftwagen. 1890
Rudolf Diesel lässt sich seine theoretischen
Arbeiten für einen Verbrennungsmotor patentieren.
1913 Beginn der Fließbandproduktion von Henry
Fords "Model T". 1933 Felix Wankel baut den
ersten funktionstüchtigen Drehkolbenmotor 1952
Erste Benzineinspritzanlage für Viertaktmotoren
1967 Einführung der ersten elektronischen
Benzineinspritzsysteme 1998 Erste serienmäßige
Produktion von Fahrzeugen mit Hybridmotoren durch
Toyota
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Aufbau eines Kraftfahrzeugs
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2. Verbrennungsmotoren
Ottomotor Erfinder Nikolaus August Otto
konstruierte gemeinsam mit E. Langen einen
Gasmotror aus dem kurz danach der
Viertaktverbrennungsmotor hervorgieng. Merkmale -
Hohe Leistungsdichte - einfacher Aufbau
Dieselmotor -Erfinder Rudolf Christian Karl
Diesel (1858-1913) Er erfand den Dieselmotor der
später nach ihm benannt wurde Merkmale -Selbstzü
ndung -hoher Wirkungsgrade (geringerer
Verbrauch) -lange Lebensdauer
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Vergleich Otto und Dieselmotor
Wichtige Leistungsdaten Ottomotor Dieselmotor
Zündung Fremdzündung (über Zündkerzen!) Selbstzündung
Verdichtungsverhältnis 18-23 8-12
Wirkungsgrad 26-30 33-37Kammermotoren 35-45Direkteinspritzung
Abgastemperatur 700-1000 500-600
Drehmoment hoch niedrig
Partikel-Emission niedrig hoch
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Erdgasantrieb
Vorteile -Geringere Schafstoffbelastung -kostengü
nstig (nur geringe Änderungen an Otto-Motoren
notwendig)
Vergleich Auf deutschen Straßen waren Anfang
2000 rund 6000 Erdgasbetriebene Autos unterwegs
(Italien 250000). Nutzfahrzeuge Deutsche
Bushersteller bieten Erdgasbetriebene Busse zum
Verkauf an (Mercedes, MAN, Neoplan). PKW und
Kleintransorter in bivalenter oder monovalenter
Ausführung z.B. -Mercedes C-Klasse bivalent
-Fiat Multipla sowohl monovalent (Bluepower) als
auch bivalent (BiPower) an. -Ford (bivalent)
-Honda Civic GX (monovalent) -VW (bivalent)
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Mono- und bivalenter Betrieb
Bivalente Erdgasantrieb Diese umgebauten
Motoren nutzen die spezifischen Vorteile (hohe
Klopffestigkeit, schadstoffarme Verbrennung) des
Erdgases jedoch nicht voll aus! Vorteil
Umschaltung zwischen Benzin und
Erdgas Monovalente Erdgasantrieb Antriebe die
ausschließlich für Erdgas konzipiert sind werden
Vorteil hoher Wirkungsgrad, geringe
Schadstoffbelastung
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Vergleich mit anderen Gaskraftstoffen
Flüssiggas (LPG) Erdgas Biogas
Hauptbestandteile Propan und Butan Methan (CH4) Methan (65)
Weitere Bestandteile Erdöl, CO2 CO, NOx CO2, Stickstoff, Schwefelwasserstoff
Herstellung Aus Hydrierprozessen Nebenprodukt der Erdölgewinnung Muss nur gefördert werden Naturprodukt,
Vorteil Größere Reichweite Sehr sauber Nachwachsender Rohstoff
Nachteil Kaum Infrastruktur, nicht ganz so sauber Keine erneuerbare Energie, lange Tankzeit Kann den Bedarf nicht decken
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Elektroantrieb

• Seit Beginn der Fahrzeugtechnik ist man immer
  wieder bestrebt, den Verbrennungsmotor durch den
  Elektromotor zu ersetzen
• Probleme
• -Speicherkapazität und Lebensdauer der Batterie
• -Die Batterie muss aufladbar sein
• Hohe Anforderungen an Umweltbedingungen an
  Batterie (Temperatur, Vibration)
• Je höher die Energiedichte desto mehr elektrische
  Arbeit kann verrichtet werden, folgende Werte
  haben Batteriesysteme
• Bleisäure System 25...30 Wh/kg
• Nickel Systeme 35.100 Wh/kg
• Lithium-System 60...150 Wh/kg
• Natrium- System 90...200 Wh/kg
• Elektromotoren
• Drehstrommotoren
• Asynchronmotor
• Synchronmotor

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Vergleich gegenüber konventionelle Fahrzeuge

• Die Kosten sind höher als im Vergleich zu einem
  herkömmlichen Auto, folgende Daten werden
  angegeben
• Ca. 500 DM/kWh (Bleibatterie)
• Ca. 1300 DM/kWh (Nickelbatterie)
• Ca. 6000 DM/12kWh (Golf- City Stromer)
• Vor- und Nachteile im Überblick

Vorteile Nachteile
Lokale Emissionsfreiheit Geringer Lärmpege Wartungsarmer Betrieb Senkung der globalen Umweltbelastung durch Schadstoffe wie CO, HC, NOX mit Ausnahme von SO2 Lösung vom Primärenergieträger Öl im mobilen Sektor Niedrige Energiedichte der Batterie Geringe Reichweite Geringe Nutzlast Hoher Preis Eingeschränkte Verfügbarkeit durch lange Aufladezeiten
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Hybride-Antrieb
Antriebe in Kombination mit Verbrennungs- und
Elektromotor werden als Hybride-Antriebe
bezeichnet.

• Vorteile
• - Man kann die begrenzte Reichweite des
  Elektromotors vergrößern
• Die Energiespeicher (Batterie, Kondensator) wird
  bei Bewegung (Bremsenergie..) wieder aufgeladen

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Der Vollhybrid (Toyota-Aufbau)
Bremsen Allradamtrieb
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Aufbau Toyota Prius
Otto-Motor / 1,5ltr-58PS und Elektromotor mit
40PS
Batterie-Bank
Spezielle Kapazitäten
Benzintank
CVT / stufenloses Getriebe
Starterbatterie für Ottomotor
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Der milde Hybrid
Der Milde Hybride von Honda braucht stehts den
Verbrennungsmotor.
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Versuch zum Hybridantrieb
Generator-betrieb Umwandlungmechanische (Motor)
in elektrische Energie (Kondensator)
Motorbetrieb Umwandlungelektrische
(Kondensator) in mechanische Energie (Motor)
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Abschluss Brennstoffzellenantrieb
Mercedes-Benz / Studie F 600 HY-Genius, der
Antrieb besteht aus Wasserstofftank Brennstoffze
lle Elektromotor elektronischem
Turbolader Lithium-Ionen-Batterien
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Zero Emission Vehicle mit Brennstoffzellen,
chemische Reaktion von Wasserstoff und
Sauerstoff erzeugt Strom und treiben damit
einen Elektromotor an
Anodenreaktion 2 H2 2 O2- ? 2 H2O 4
e-. Kathodenreaktion O2 4 e- ? 2 O2-.
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Umweltvergleich verschiedener Energieträger
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Ende