Archiv der Kategorie ‘Entwicklung‘

In meinem jüngsten Beitrag zur Schaltstrategie gebrauche ich Worte wie „zügig“ und „rasch“. Das ist schon bezeichnend. Wir Automatik-Entwickler drücken halt gerne auf die Tube. Uns geht es um das Tempo, mit dem die Aktuatoren die Befehle der Getriebesteuerung umsetzen.

Zunächst einmal muss man zwischen der Reaktions- und der eigentlichen Schaltgeschwindigkeit unterscheiden. Wählt der Fahrer einen neuen Gang vor, etwa durch die ActiveSelect-Funktion oder per Kickdown, erwartet er „zeitnah“ eine Reaktion der Technik. Das sind in der Regel Drehzahl- und Drehmoment-Änderungen, die visuell (Drehzahlmesser), akustisch (Motorgeräusch) und per Popometer wahrgenommen werden. In diese Reaktionszeit spielt immer auch das Ansprechverhalten des Triebwerks mit hinein – andere Baustelle.

Die Schaltgeschwindigkeit bezeichnet den Zeitraum, in dem alle „Rädchen“ im Getriebe gestellt werden, bevor der Staffelstab an den Motor übergeht. Die Frage dabei lautet: Wie schaffe ich es, dass die last-, situations- und fahrerwunschabhängigen Prozesse möglichst schnell und gleichzeitig unmerklich, also weitgehend ruckfrei, weich und fließend ablaufen?

Wir sind also immer auf der Suche nach dem besten Kompromiss zwischen Tempo und Komfort. Um die Wandlerautomatik im Wettbewerb mit anderen Systemen fit zu halten, beziehen wir schon in der Konzeptphase alle Funktionsebenen in den Optimierungsprozess ein. Unser Hauptaugenmerk gilt dabei für gewöhnlich der Mechatronik und Hydraulik. Hier lassen sich dank der ständigen Fortschritte bei Materialien und Betriebsflüssigkeiten immer wieder Schätze heben. Aber auch die Kommunikation zwischen dem Motor- und dem Getriebesteuergerät funktioniert mit jeder Evolutionsstufe noch flinker und präziser.

Die absoluten Reaktions- und Schaltzeiten sind demnach abhängig vom grundsätzlichen Getriebedesign und von unseren Erfolgen bei der Abstimmung.

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Zu den vielen Checks, Prüfungen und Versuchen, die wir mit jedem neuen Modell durchführen, gehört auch der Static Air Leakage Test (SALT). Das lässt sich wohl am besten mit Luftleckmessung übersetzen. Und die gehört bei uns zum Standardprogramm am jeweiligen Produktionsstandort. Zusammen mit den Vauxhall-Kollegen unter der Leitung von Richie Moore rückte also das Team unseres Dichtungs-Experten Thomas Stoll dem Sports Tourer in Ellesmere Port auf die Pelle.

Mit SALT finden wir heraus, wie dicht die Rohkarosserie ist und welche Stellen wir uns gegebenenfalls noch mal vorknöpfen müssen. Hintergrund: In puncto Aerodynamik und Aeroakustik sowie Innenraumklima und -komfort erreichen wir die strengen internen Vorgaben nur dann, wenn definierte Strömungsverhältnisse vorherrschen. Leckagen verfälschen die Ergebnisse oder machen gar viele Bemühungen zunichte.

Entsprechend sorgfältig gehen wir bei SALT vor: Die Türen werden durch Plexiglas-Schablonen abgedeckt und alle regulären Luftdurchlässe abgeklebt. Dann pumpen wir Luft mit einem konstanten Druck in die hermetisch verschlossene Karosserie und messen den Luftstrom. Der Radfahrer kennt das vom Schlauchflicken: Das Loch verrät sich durch Blubbern unter Wasser. So erkennen auch die Prüfsensoren, ob, wo und in welchen Mengen der Luftüberdruck aus der Karosserie entweicht.

Der Sports Tourer bestand SALT mit Bravour. Den spätestens seit „Moby Dick“ bekannten Ruf „Wal – da bläst er!“ habe ich in Ellesmere Port nicht vernommen.

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Opel Astra 1.3 CDTI ecoFLEXDer Astra 1.3 CDTI ecoFLEX ist, wie schon im gleichnamigen Beitrag beschrieben, ein Auto mit der Lizenz zum Sparen. Kurz vor den Osterfeiertagen förderte die Typprüfung folgende „amtliche“ Einzelwerte zutage: innerstädtisch 129 g/km CO2 bzw. 4,9 l/100 km und außerstädtisch 97 g/km bzw. 3,7 l/100 km. Das ergibt im kombinierten MVEG-Zyklus 109 Gramm CO2 je Kilometer, was dem Verbrauch von 4,1 Litern Diesel pro 100 Kilometer entspricht.

Der Zyklus ist ein exakt vorgeschriebenes Fahrprofil mit definierten Schaltpunkten. In insgesamt 1.180 Sekunden läuft der Proband über 780 Sekunden hinweg im City- und 400 Sekunden lang im Überland-Modus. Auch die Rahmenbedingungen sind standardisiert. Zu den reproduzierbaren Konstanten gehören: Fahrzeugvorbereitung (Konditionierung), Zuladung, Starttemperatur, um nur einige zu nennen.

Unsere „konservative“, sprich, vorsichtige Vorab-Angabe, die im September 2009 erstmals kommuniziert wurde, lautete auf 4,2 Liter Gesamtverbrauch. Demgegenüber haben also die maßgeblichen Messungen in den Abgashallen unter Aufsicht des TÜV leichte Verbesserungen ergeben. Besser so als andersrum heißt da die Opel-Devise. Wir lassen uns halt gerne positiv überraschen.

Übrigens hat der Astra ecoFLEX auch bei der Höchstgeschwindigkeit – 175 statt 170 km/h – und bei der Beschleunigung von 0 auf 100 km/h – 14,5 statt 14,7 Sekunden – mehr zu bieten als vorab veröffentlicht. Leistung und Drehmoment sind unverändert: Der Euro-5-Common-Rail-Turbodiesel bietet 70 kW/95 PS bei 4.000 min-1 und wuchtet zwischen 1.750 und 3.250 min-1 ordentliche 190 Nm auf die Kurbelwelle.

Diagramm des Fahrzyklus Diagramm des Grundstadtfahrzyklus (Teil 1)

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Einmal Automatik, immer Automatik. Wer sich an den Komfort und die schnellen Reaktionszeiten der modernen Aggregate gewöhnt hat, empfindet das „Rühren“ im Handschaltgetriebe samt Kupplungskoordination als Anachronismus. „Von Hand schalten“ kann man im neuen Astra mit Sechsstufen-Automatik auch: Via ActiveSelect-Funktion lassen sich sequenzielle Gangwechsel am Schalthebel initiieren.

Was aber deutlich mehr zählt und den Automatik-Befürworter endgültig zum -Fan macht, ist die Qualität der Schaltstrategie. Und da entscheidet, wie so oft im Leben, der Kopf – in diesem Fall die adaptive elektronische Getriebesteuerung. Adaptiv bedeutet: Im Fahrbetrieb passt sich die große Auswahl vordefinierter Schaltmuster unter Berücksichtigung des Streckenprofils an die persönlichen Vorlieben und Gewohnheiten des Fahrers an.

Signifikant ist in den vergangenen zwei bis drei Jahren der Trend zur Ökonomie. Das heißt, dass Strategiemuster, die in Richtung niedriger Verbrauch und weniger Emissionen gehen, im Steuergerät stärker gewichtet sind. Dazu kommt auf der Hardware-Seite eine entsprechend „lange“ Übersetzungsauslegung. In Summe erreichen wir so das gewünscht niedrigere Drehzahlniveau im Alltagsbetrieb.

Bei den Applikationen für den Astra arbeiteten wir darauf hin, dass Wechsel in die nächsthöhere Schaltstufe möglichst früh erfolgen. Dies aber natürlich, ohne die Fahrbarkeit zu verschlechtern. Stattdessen sollte in jeder zu Grunde gelegten Fahrsituation ein munterer und kräftiger Antriebsstrangeindruck vermittelt werden.

Opel Automatik-SchaltkennlinienDen ursprünglichen Zielkonflikt haben wir durch eine clevere Schaltpunktauswahl gelöst. Ich will versuchen, das dahinter stehende, sehr komplizierte Programm auf einen möglichst einfachen Nenner zu bringen: Bei Konstantfahrt geht’s zügig rauf in die höchste Stufe. „Formuliert“ aber der Fahrer über das elektronische Gaspedal einen bestimmten Beschleunigungs-Anspruch, liest ihm die Getriebesteuerung dank feiner Sensorik und unserer ausgeklügelten Wenn/Dann-Vorgaben den Wunsch quasi vom rechten Fuß ab – und der Automat schaltet rasch die erforderliche Anzahl an Stufen runter.

Unsere intelligente Software erkennt übrigens auch, wenn in der Ruhe die Kraft liegt. Nervöses Hin- und Herschalten ist jedenfalls kein Phänomen, das der Astra Automatik-Fahrer kennt.

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Die Testfahrten mit dem Astra Sports Tourer haben noch nicht richtig begonnen, schon kursieren im WWW die ersten Erlkönig-Fotos. Mir steht ab sofort auch ein ST für Prüf- und Messfahrten zur Verfügung. Darüber werde ich demnächst ausführlicher berichten – mit Bildern, versprochen.

Hier schon mal ein Indiz auf „meinen“ Testwagen – kein klassisches Erlkönigmotiv, dafür sehr vielsagend. Besonders interessant ist die Prägung „PPV 1“ auf der Motorraum-Plakette. Das heißt: Vorserienfahrzeug mit einem Hinterbau aus dem ersten Satz. Die Heck-Blechteile sind also auf Prototypenanlagen produziert und ohne Rücksicht auf exakte Passungen montiert. Weil die „Fertigungsqualität“ sehr stark streut, ist das ein echtes Einzelstück. So ein Auto darf später nie in Kundenhand geraten. Deshalb wird es „gebrandmarkt“.

Das Schicksal dieses Exemplars ist vorgezeichnet: Wenn wir mit ihm fertig sind, wartet die Schrottpresse.

Opel Astra Sports Tourer PPV Opel Astra Sports Tourer PPV

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Uwe Ruster mit Rezyklat-Saugrohr„Aus alt mach neu“ lautet das Motto des Projektingenieurs Uwe Ruster. Er fördert die Karriere von Kunststoff-Rezyklaten. Ob Scheinwerfergehäuse oder Radhausverkleidungen – Opel setzt die umweltfreundlichen, weil ressourcenschonenden Materialien, deren Herstellung weniger CO2-intensiv ist, schon seit Anfang der 1990er Jahre ein. Im neuen Astra stecken über 250 Bauteile mit einem „Vorleben“ z. B. als PET-Flasche, Flaschenverschlussdeckel oder Computergehäuse. Mit der Rezyklat-Freigabe des Saugrohres für den 1.4 Turbo ging das Team um Uwe Ruster jetzt einen Schritt weiter – Recycling 2.0 sozusagen.

„Saugrohr? Was ist denn daran so besonders?“, frage ich den Kollegen. Der zählt daraufhin das Pflichtprogramm für den Rezyklat-Kandidaten auf: Vom Berstdruck-Test über Dauerläufe auf Motorprüfständen und in Prototypen bis hin zu Einbau- und Alterungsversuchen reicht das Spektrum. Nach zwei Jahren hat Ruster in Zusammenarbeit mit den Lieferanten Mann+Hummel und Pentac die richtige Lösung gefunden.

Rezyklat-Saugrohr Opel Astra 1.4 TurboDank der streng geheimen, optimalen Mischung aus Primär- und Sekundärstoffen in Verbindung mit neuen Stabilisationstechniken widersteht das Saugrohr den dynamischen Belastungen im Fahrbetrieb. „Da hängen Komponenten wie Einspritzleiste und -düsen, Drosselklappen oder Ventile dran“, betont Ruster. Das erfordert eine ausgeklügelte Kombination aus Stabilität und Elastizität. Anspruchsvoll ist auch das breite Temperatur-Funktionsfenster: „Minus 40 Grad in Nordschweden muss unser Saugrohr genauso aushalten wie plus 200 Grad, die bei der Abgasrückführung entstehen können.“

Ursprünglich machte den Recycling-Spezialisten jedoch etwas anderes zu schaffen: „Den Kunststoff-Rezyklaten haftet immer noch das ‚Gelbe-Sack-Image‘ an“, klagt Uwe Ruster. So musste er zunächst intern für das Projekt Saugrohr werben. Das Engagement hat sich gelohnt: Der neue Astra ist weltweit eines der ersten Automobile mit nachhaltig hergestelltem Saugrohr. So kann’s weiter gehen. Mission des Recycling-Teams: Mehret den gewichtsmäßigen Anteil von Rezyklaten im Fahrzeug.

Kunststoff-Rezyklate im Opel Astra

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Nach meinem ersten Blog-Beitrag gab es viele Fragen. Es trägt hoffentlich zur Klärung bei, wenn ich hier die wesentlichen Entscheidungskriterien für eine neue Automatik-Applikation nenne.

In der Regel unterscheiden sich unsere Getriebefamilien bezüglich des (Motor-)Drehmoments, das sie übertragen können. Wenn möglich, nehmen wir ein Aggregat aus dem Bestand, das zum Kraftpotenzial des fraglichen Triebwerks passt. Im Idealfall können wir eine Motor-Getriebe-Kombination 1:1 wiederverwenden. Beispiel: Die AF40-Automatik vom Diesel-Insignia war praktisch baugleich auch für den neuen Astra 2.0 CDTI freigabefähig. Im anderen Fall ist eine Neuentwicklung notwendig oder es bietet sich der Zukauf von Spezialisten an.

Opel Astra - Package AutomatikgetriebeKommt ein Getriebe von den Nennwerten her in Frage, muss es sich in den vorgegebenen Bauraum integrieren lassen. Wir nennen diese anspruchsvolle Disziplin „Packaging“. Diese Grafik vermittelt einen Eindruck von den mitunter doch recht komplexen „Nachbarschaftsverhältnissen“, die für unser Aggregat gelten.

Sobald wir den passenden Kandidaten gefunden haben, ist noch zu klären, ob die geplanten Stückzahlen lieferbar sind. Je nach Modell und Verbreitungsgebiet werden von wenigen hundert bis hin zu hunderttausenden von Einheiten benötigt. Dabei greift das betriebswirtschaftliche Gesetz: Je höher die Stückzahlen, desto niedriger die Kosten pro Einheit und desto rentabler eine Neuentwicklung.
GM/Opel Hydra-Matic 6T40
Im Rahmen der Applikationsarbeit definieren wir technische Spezifikationen wie Schaltgeschwindigkeiten und Schaltstrategien – alles abgestimmt auf den Fahrzeugtyp und dessen Einsatzspektrum laut Lastenheft. Das allein ist ein weites Feld, zu dem ich in den kommenden Beiträgen noch das eine oder andere erläutern kann.

Darüber hinaus gibt es natürlich viele Faktoren und Einflussgrößen, die in Summe zu einer bestimmten Automatikgetriebelösung führen. Entscheidend ist das Kriterium Fahrspaß. Wenn sich der Kunde mit seinem Antrieb wohlfühlt, haben wir unsere Sache gut gemacht.

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Opel Astra Blog - Georg BednarekUnsere neue 6-Stufen-Automatik kommt nicht nur im Opel Astra zum Einsatz, sondern auch bei Buick (USA, China) oder bei Holden (Australien). Das Aggregat muss auf jedem Kontinent unterschiedliche Ansprüche erfüllen. So fährt etwa der US-Amerikaner gerne mit dem Wohnmobil in Urlaub und hat dabei sein Auto im Schlepptau. In vielen asiatischen Metropolen wiederum ist stop-and-go die Regel. Das heiße Klima etwa im Nahen Osten stellt extreme Anforderungen an die Kühlung und die unlimitierte Fahrt auf Deutschlands Autobahnen verlangt einem Getriebe ganz andere Höchstleistungen ab.

Deshalb brüten Ingenieure in Amerika, Asien und Europa gemeinsam über maßgeschneiderten Lösungen für die regionsspezifischen Auslegungen. Angesichts der Zeitzonen planen wir Rüsselsheimer Telefon- und Online-Konferenzen nur um die Mittagszeit herum ein. Dann sind die Kollegen in Amerika schon auf den Beinen und in Asien sitzen sie noch nicht beim Abendessen. Dabei machen die kulturellen Unterschiede die Arbeit besonders spannend und sie führen zu neuen Ideen und Lösungswegen.

GM/Opel Hydra-Matic 6T40Mit der GF6-Automatik 6T40 bzw. 6T45 im Opel Astra erreichen wir eine Verbrauchssenkung bei gleichzeitiger Leistungssteigerung gegenüber den Vorgänger-Versionen. Dabei weist das neue Aggregat mit 6,1:1 ein großes Übersetzungsverhältnis auf, läuft im Leerlauf ohne Last, verfügt über eine elektronische Schlupf-Steuerung der Wandlerkupplung und ist auch mit Allradantrieb einsetzbar. Zudem bietet es maximale Leistung auf minimalem Bauraum dank Kraftübertragung per Kette, Planetensatz zur Achsübersetzung, kurz bauendem Drehmomentwandler, integrierter elektrohydraulischer Steuereinheit, einteiligem Gehäuse usw.

Im Praxisbetrieb mit dem neuen Astra wird deutlich: Der Aufwand hat sich gelohnt. Wie wir im Einzelnen zu unseren Lösungen gekommen sind, erkläre ich in den kommenden Beiträgen.

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Das Thema CO2 wird immer wichtiger – das Umweltbewusstsein und/oder der geldbeutelgesteuerte Wille zum Kraftstoffsparen sorgen für einen regelrechten Eco-Run. Es ist ja schon lange kein Geheimnis mehr: Auch unser neuer Astra wird als extra verbrauchsgünstiger und emissionsarmer 1.3 CDTI ecoFLEX erhältlich sein.

In dem Maße, wie bei den OPC-Modellen die Performance Priorität hat, werden beim ecoFLEX die Weichen konsequent in Richtung Sparsamkeit gestellt. So gesellt sich zu den innermotorischen Maßnahmen ein reibungsarmes 5-Gang-Getriebe. Dazu gibt es serienmäßig eine Schaltempfehlung – wie beim Insignia ecoFLEX. Aerodynamische Detailoptimierungen am Unterboden, die abgesenkte Karosserie und rollwiderstandsarme Reifen reduzieren die Fahrwiderstände zusätzlich. Ganz neu sind die automatischen Belüftungsregelklappen, wir nennen das Aero-Shutter, unten in der Frontschürze. Damit kommt der Motor schneller und zielgenauer ins ideale Betriebstemperaturfenster. Außerdem sinkt der Luftwiderstand vor allem bei Autobahnfahrten im Teillastbereich.

Alles in allem ein rundes Paket mit der Lizenz zum Sparen. Ehrgeizige Zielvorgabe: unter 110 g/km CO2, was weniger als 4,2 l/100 km Diesel entspricht. Die Typprüfung läuft derzeit in unseren Abgashallen – unter der Aufsicht des wachsamen TÜV.

Eine persönliche Einschätzung vorab: Das Auto fährt sich einwandfrei. Das sage ich, obwohl ich privat rasante Fahrzeuge bevorzuge. Bei der 100-Prozent-Fahrt Taunus – Region Frankfurt – Odenwald notierte ich zufrieden: 1.3 CDTI ecoFLEX – hängt gut am Gas, ordentlicher Durchzug, Gang-Anschlüsse stimmen, 180 km/h auf der Autobahn mühelos erreichbar. Auch am Vibrations- und Geräuschkomfort in allen Betriebssituationen gibt’s nichts auszusetzen.

Opel Astra ecoFLEX - 100-Prozent-Fahrt Opel Astra ecoFLEX - 100-Prozent-Fahrt
Opel Astra ecoFLEX - 100-Prozent-Fahrt Opel Astra ecoFLEX - 100-Prozent-Fahrt

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Opel Astra - Testauto Kombi-VarianteWas tun Chassis-Ingenieure, die das Fahrwerk für ein Auto entwickeln und abstimmen sollen, das es noch gar nicht gibt? Sie tun so als ob. Genau das haben wir gemacht, indem wir einen Fünftürer so konfigurierten, dass er der Kombi-Variante, die zu diesem Zeitpunkt noch lange nicht als Prototyp verfügbar war, möglichst genau entspricht.

Aus fahrdynamischer Sicht unterscheiden sich Limousine und Kombi vor allem in puncto Achslastverteilung, Schwerpunkthöhe und Trägheitsmomente. Da alle drei Einflussgrößen voneinander abhängen, war die Aufgabe nicht so ganz ohne.

Geholfen hat uns das Excel-Makro unserer Computer-Simulationsexperten, mit dem wir die Zusatz-Massen des Kombi – rund 40 Kilo – und deren exakte Position im Fahrzeug iterativ berechnen konnten. Wie das dann „in echt“ aussieht, zeigen die Fotos unseres „Kombi-Fünftürers“. Übrigens ein Erlkönig mit perfekter Tarnung – dem sieht auf der Straße niemand an, dass er was Besonderes ist.

Den Insignia-Check bestand die So-tun-als-ob-Methode mit Bravour: Eine gemäß Simulationstool-Angaben beaufschlagte Insignia-Limousine generierte genau die gleichen Messwerte und subjektiven Beurteilungen wie der identisch motorisierte und ausgestattete Insignia Sports Tourer.

Wir haben unsere Hausaufgaben gemacht und Fahrwerk-Abstimmungen gefunden, die zu den Astra Kombiheck-Varianten passen. So dürfte es demnächst, wenn wir mit den ersten richtigen Prototypen auf dem spanischen IDIADA-Testgelände unterwegs sind, keine Überraschungen mehr geben. Ich bin schon sehr gespannt!

Opel Astra - Testauto Kombi-Variante Opel Astra - Testauto Kombi-Variante Opel Astra - Testauto Kombi-Variante

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