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Testfahrt neuer Opel AstraWas haben wir Motorenentwickler noch auf der Straße zu suchen? Weshalb tingeln wir tausende von Kilometern und in Summe Jahre unseres Lebens durchs Gebirge? Wozu brauchen wir das von Chassis-Kollege Michael Harder beschworene Popometer? Berechtigte Fragen angesichts der beschriebenen Mess- und Regelgüte, die unsere Simulationsrechner und Prüfstände mittlerweile bieten.

Die Antwort ist relativ simpel: Wir entwickeln Autos für Menschen. Und wir wissen, dass jedes noch so ausgeklügelte, objektive Bewertungsverfahren die menschlichen Empfindungen und Befindlichkeiten nicht vollständig erfassen und adäquat berücksichtigen kann. Die Feinabstimmung ist nach wie vor Sache von (Sitz)Fleisch und Blut – selbstverständlich mit Unterstützung moderner Messtechnik.

Testfahrt neuer Opel AstraWas die Mitglieder des Motorsteuerungsteams auszeichnet, ist ein besonderes Gespür, beispielsweise für Drehzahländerungen bei Gangwechseln, für Lasteinflüsse bei der Zuschaltung von Verbrauchern wie Klimaanlage oder heizbare Heckscheibe… Auch für Phänomene wie Lastschlag und Abstellschütteln bei unterschiedlichen Temperaturen, Luftfeuchtigkeitswerten und Höhenlagen haben wir ganz empfindliche Antennen.

Darüber hinaus treiben uns Fragen um wie: Ist das Pedalkennfeld im Lastpunkt x bei Drehzahl y in Ordnung? Passt dieser Kennfeldlastpunkt zu dem von Georg Bednarek & Co. vorgeschlagenen Schaltkennfeld des Automatikgetriebes? Hier bestand die Herausforderung übrigens darin, einen sauberen Kompromiss zwischen Komfort (z.B. Rangieren bzw. Fahren in 30er-Zone) und Sportlichkeit zu finden.

Dieses Beispiel verdeutlicht den hohen Stellenwert des Faktors Mensch auch in der modernen Motoren- bzw. Automobilentwicklung. Denn: Seit wann können Computer und Prüfstände Kompromisse schließen? Und das auf hohem Niveau?

Testfahrt neuer Opel Astra Testfahrt neuer Opel Astra

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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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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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Neben den Erprobungsfahrten, der Validierung und der Simulation spielt bei der Motorenentwicklung das so genannte Packaging bzw. die Integration eine sehr wichtige Rolle. Mit Blick auf unseren 1.7 CDTI lautete die Frage: „Wie bekommen wir 125 Pferde unter die Haube?“

Noch bevor ein Aggregat im SSM, IV oder gar im PPV werkeln kann, müssen die Integrations- und DMU-Ingenieure (digital mock-up) schauen, ob und wie alles in den Motorraum passt. Wichtige Kriterien hierbei sind die Festlegung der Motorlage (Position, Winkel) und die Schnittstellen zu Motor und Getriebe wie Kühlwasser-, Treibstoff-, Strom-, und Reinluftversorgung, Ladeluftanschlüsse, Kabelsatz allgemein, Abgasanlage, Motorlagerung sowie die mechanische Leistungsübertragung. Weitere Stichworte in diesem Zusammenhang: Geräuschabstrahlung, Temperaturgrenzwerte, Druckverlustreduzierung, Service-Zugänglichkeit und Freigängigkeiten auch bei extremen Fahrmanövern.

Integration des 1.7 CDTI in den neuen Opel AstraDas Bild zeigt Karl Ludwig Klingelschmitt, Klaus Frondorf und mich (von links) beim Check der Einbauposition des neuen Turboladers. Wir mussten sicherstellen, dass der Abstand zu anderen Bauteilen auch dann groß genug ist, wenn der Aktuator der Turbinenleitschaufeln arbeitet. Der große Bildschirm hat sich übrigens auch bei der Fußball-WM bewährt…

Der „Rundflug“ um den 1.7 CDTI vermittelt einen Eindruck vom Motor-Puzzle, das wir täglich spielen.

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Hardware-in-the-Loop-Tests für den neuen Opel AstraIm Beitrag Sezierte Dauerläufer habe ich die Validierung „echter“ Motoren auf „echten“ Straßen vorgestellt. Parallel dazu setzen wir verstärkt auf Simulation. Beispiel HiL, ausgeschrieben „Hardware in the Loop“. Hier gaukeln die Computer (links im Schrank) dem „echten“ Motorsteuergerät mit Hilfe elektrischer Signale einen bestimmten Motor in einem bestimmten Auto auf einer bestimmten Strecke in Fahrt vor. Dazu spielen wir via MATLAB und CANoe (rechts im Bild) eine praxisnahe Netzwerkstruktur um das Steuergerät herum ein.

Ein Riesenvorteil von HiL ist, dass der Testkandidat auf verschiedene Motor- und Fahrzeugzustände (auch Grenzbereiche) hin schnell und reproduzierbar überprüft werden kann. So validieren wir sehr früh neue Entwicklungen wie Diagnosefunktionen oder das Zusammenspiel von Motorsteuergerät und ABS/ESP, ohne jedes Mal ein „echtes“ Auto bestücken und auf die Teststrecke schicken zu müssen.

Das Motorsteuergerät ist schon eine sehr komplexe Komponente, an die hohe Anforderungen gestellt werden. Dies sind:

  • Die sehr hohe Anzahl elektrischer Ein-und Ausgänge für Stromversorgung, Sensoren und Aktuatoren – beim 1.7 CDTI über 150.
  • Die einwandfreie Funktion bei Wind, Wetter und Vibrationen. So reicht zum Beispiel das Spektrum der tolerablen Umgebungstemperaturen von unter -35 °C bis über 100 °C.
  • Die Zuverlässigkeit in der Kombination mit anderen Steuergeräten (CAN = Controller Area Network). Temporäre extreme Signalstärkenschwankungen wie im WLAN oder im Mobiltelefonnetzwerk sind keine Option.

Im Bild von links Karsten Brosseit, Thorsten Michel und ich bei letzten Checks.

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Wir Motorentester ziehen gerne etwas hinter uns her. In meinem ersten Blog-Beitrag war der Astra mit Bremsanhänger dran. Diesmal hatten wir ein Vehikel am Haken, in dem sich unterschiedliche Gewichte von Wohnanhängern mit dem guten alten Sandsack-System simulieren lassen. Das Team Mechnical Integration/Drive Quality um Herbert Schimanski führt ein komplexes Testprogramm mit unserem Astra 1.7 Diesel am Mont Ventoux in Frankreich durch. Dazu gehören maximale Anhängelast, Anfahrverhalten am Berg, die Fahrbarkeit (performance) im Hänger-Bergbetrieb sowie die Ganganschlüsse.

Warum Mont Ventoux? Radsportfans wissen, dass es kaum eine üblere Steigung in Europa gibt – nicht umsonst werden hier Bergetappen der Tour de France ausgetragen. Hier trennt sich die Spreu vom Weizen, die Belastung für das Fahrzeug und den gesamten Antriebsstrang sind extrem. Neben dem 1.7 CDTI testen und bewerten die Ingenieure Alexander Puschke und Erich Bertleff auch andere Astra-Motorkombinationen sowie Opel-Fahrzeuge anderer Projekte. So erhalten wir eine Vergleichbarkeit der einzelnen Applikationen/Motoren bei definierten Bedingungen.

Auf dem linken Bild der neue Astra mit „meinem“ 1,7-Liter-Dieselmotor kurz vor der Abfahrt. Er hat alle Tests sehr gut bestanden, bei der definierten Maximalmasse (gross combined vehicle weight) musste der Motor inklusive Kühlungssystem nicht an seine Grenzen gehen.

Dass die Astra-Dichte am Mont Ventoux zeitweise recht hoch ist, zeigt ein Blick in unseren „Parc Fermé“, eine von uns gemietete Garage. Man beachte links im Bild den einzigen Nicht-Opel, unseren „Rotweintransporter“ im Retrodesign.

Neuer Astra mit Bremsanhänger vor Sandsacklager Prototypen des neuen Astra

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Müsst ihr denn immer noch so oft unterwegs sein, um eure Motoren zu testen? Kann man das mittlerweile nicht alles auf diesen modernen, computergesteuerten Prüfständen machen?

Diese oft gestellten Fragen lassen sich mit einem Ja und einem Nein beantworten. Ja, es gibt immer bessere Möglichkeiten dank unserer modernen Einrichtungen im Rüsselsheimer Entwicklungszentrum. Nein, wir sind nach wie vor der Meinung, dass die Validierung auf echten Straßen nicht vollständig ersetzt werden kann. Daher testen wir unsere Motoren wie den 1.7 CDTI sowohl auf dem Prüfstand als auch in den unterschiedlichen Astra-Vorstufen SSM, IV und PPV.

Mit umfangreichen Prozeduren stellen wir möglichst reale Kundenbedingungen bis hin zu Worst Case-Szenarien nach. Bei x Lastzuständen über y Distanzen hinweg müssen sich die Probanden bewähren. Auch unter dem Einfluss extremer Temperaturen oder in großen Höhen nehmen wir bis hin zum Abgasverhalten alles unter die Lupe.

Am Ende eines Programms werden die Triebwerke routinemäßig zerlegt, die Motorkomponenten begutachtet und daraufhin beurteilt, ob sie die vorher definierten Anforderungen erfüllt haben. Neben Sichtkontrollen finden Messungen in unseren Labors und bei Lieferanten statt.

Kolben-Messung beim neuen Opel Astra Das Bild zeigt von links Marcus Weinbeck (Dauerlaufplanung), Mechaniker Fabio Schmidt, Matthias Burkhard (Validierung und Analyse) und mich bei der Kolben-Messung nach einem Marathon im Fahrzeug. Man sieht zufriedene Gesichter: Die Motorteile haben ihre Eignung als Dauerläufer eindrucksvoll nachgewiesen.

Übrigens: Wem unsere Rüsselsheimer Arbeits-atmosphäre nicht exotisch genug ist, muss sich bis zu meinem nächsten Beitrag gedulden. Dann gibt es Infos und Fotos vom Test am Tour-de-France-erprobten Mont Ventoux in Südfrankreich.

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Dr. Wagner in einem IV des neuen Opel AstraEinen existierenden Dieselmotor wie den 1.7 CDTI in den neuen Astra packen – klingt unspektakulär. Kaum jemand kann sich vorstellen, was hinter der Motor-Optimierung und -Anpassung steckt. Wir hatten einen sehr breiten Ansatz gewählt, denn es galt, neue Motortechnik-Trends einzubinden sowie die Entwicklungserfahrungen unserer ecoFLEX-Projekte und die technischen Möglichkeiten des neuen Astra zu berücksichtigen.

So hält die reibungsoptimierte Wasserpumpe des ecoFLEX-Modells serienmäßig im 1.7 CDTI Einzug. Weitere Beispiele sind die Strömungsoptimierung des Abgasrückführungs-Kühlers, die Abstimmung des EMS (Engine Management System – Motorsteuerung) auf die optimierte Lichtmaschine und die Reduzierung der Druckverluste im Luftansaugsystem.

Dr. Thomas Wagner (rechts), Gunnar Hold (links) und Klaus BaudischMit den beiden Applikationen 110 PS und 125 PS ist uns eine gute Balance zwischen Sparsamkeit, Fahrspaß und Komfort gelungen. 260 Nm maximales Drehmoment schon ab 1.700 min-1 beziehungsweise 280 Nm ab 2.000 min-1 (bisher: 2.300) sind deutlich spürbare Verbesserungen. Genaue Verbrauchsangaben kann ich leider noch nicht machen, denn wir ermitteln gerade die offiziellen Werte. Sie werden gut sein, sehr gut.

Das Bild zeigt mich mit den Kollegen Klaus Baudisch am Handy und Gunnar Hold am Laptop bei einer der letzten Abstimmungsfahrten im Taunus.

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Astra-Prototyp bei Versuchsfahrt mit Bremsanhänger in SpanienEinspritzdruck, Turbo-Turbinendrehzahl, Kühlleistung des Abgasrückführungs-Kühlers, Plateau-Drehmomentkurve, CO2-Faktoren, Dauerhaltbarkeit, Euro 5 – das ist meine Welt, meine berufliche Welt. Mein Name ist Dr. Thomas Wagner und ich bin für das Entwicklungsprojekt 1.7 CDTI im Astra zuständig – ein Motoren-Mann also.

Ich möchte hier darüber berichten, wie unser Team den Astra-Diesel in den vergangenen Jahren vom Lastenheft über den Prüfstand bis zum fertigen Fahrzeug begleitet hat. Mein Schreibtisch steht im Rüsselsheimer Entwicklungszentrum, aber wir sind auch oft unterwegs – zum Beispiel mit den einzelnen Versuchsgruppen bei Winter-und Sommertestfahrten.

Zuletzt ging es nach Spanien. Das Foto entstand bei einer Versuchsfahrt mit einem Vorserienfahrzeug – Höhenabstimmung auf etwa 2.000 Metern bei 18°C. Der etwas skurril wirkende „Campingwagen“ hinten dran hilft uns bei den Messungen, weil er als Bremsanhänger höhere Lasten am Fahrzeug simulieren kann. So besteht die Möglichkeit, bestimmte Motorkennfeldpunkte auf der Straße anzufahren. Der Freizeitwert des Vehikels ist leider gleich null – es eignet sich nicht mal zum Biertransport, weil durch die Bremswirkung sehr viel Wärme produziert wird.

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