EU-6-Motoren : Peugeot 208 Hybrid Air 2L

Die Benziner vom Typ PureTech und 1,6 l THP sind wie die BlueHDi-Diesel weitgehend mit dem Stop&Start-System ausgestattet. Sie kommen in Verbindung mit leistungsstarken und robusten Automatikgetrieben vom Typ EAT6 der 3. Generation zum Einsatz.Damit sinkt der gewichtete durchschnittliche CO2–Ausstoß der europäischen Fahrzeugpalette des französischen Herstellers weiter. Ende Mai 2014 lag er bei nur noch 111,2 g/km, 2013 standen noch 115,1 g/km zu Buche. So steht PEUGEOT gemeinsam mit den umweltfreundlichsten Marken Europas auf dem Podest in dieser Disziplin und bringt den Konzern PSA Peugeot Citroën zugleich an die Spitze des CAFE-Standards zur Luftreinhaltung (Clean Air for Europe).

Ganz bewusst stellt PEUGEOT auf dem Pariser Automobilsalon seinen neuen Technologieträger 208 HYbrid Air 2L zur Schau. Hierbei handelt es sich um ein Technologiepaket, das eine Lösung für das Regierungsprojekt eines 2-Liter-Autos bietet. Dieses Projekt birgt jedoch einen derzeit noch unberechenbaren Aspekt, denn die verwendeten Technologien müssen bis zum Jahr 2020 zu erschwinglichen Kosten serienreif sein.

Das mit diesem Technologieträger anvisierte Ziel ist also hoch gesteckt, geht es doch schlicht darum, den bereits sehr geringen Verbrauch eines 208 noch einmal zu halbieren.

Zur Erreichung dieses Ziels muss entlang mehrerer Entwicklungsachsen gearbeitet werden. Jedes Gramm CO2 ist in der Tat eine echte Herausforderung. Auf Basis des NEFZ entspricht die Einsparung eines Gramms CO2:

einer Gewichtsreduzierung von 10 kg;

oder einer Verringerung des Stromverbrauchs um 50 W;

oder einer Verringerung der Rollwiderstände um 6 N;

oder einer Verbesserung des effektiven Luftwiderstands (cw x A) um 0,03.

Auf der anderen Seite können durch eine Verbesserung des Motorwirkungsgrads um ein Prozent die CO2-Emissionen um ebenso viel gesenkt werden. Der Technologieträger 208 HYbrid Air 2L baut auf einem Serienmodell, dem 208 mit dem 1,2 l PureTech 82 und Fünfgang-Schaltgetriebe, mit folgenden Werten auf:

Verbrauch: 4,5 l/100km;

CO2-Ausstoß: 104 g/km;

Gewicht: 960 kg;

effektiver Luftwiderstand (cw x A): 0,65.

Um den Verbrauch auf 2,0 l/100 km zu drücken, haben die Ingenieure des Konzerns und die Projektpartner auf Technologien zugegriffen, die bisher dem Rennsport oder dem Luxussegment vorbehalten waren. Sie haben eine konsequente Auswahl getroffen und nur die Technologien berücksichtigt, die sich für die industrielle Fertigung mit hohen Stückzahlen in einem bereits bestehenden Produktionswerk eignen. Außerdem standen die Verbrauchssenkung ohne Beeinträchtigung der Fahrleistungen und ein ausdrucksstarkes Design sowie hochwertige Ausstattungen im Fokus.

In der Serie setzt der PEUGEOT 208 auf viel Stahl, einen Werkstoff, der hier für die Karosseriestruktur, aber auch die Außenbleche verwendet wird. Stahl weist eine Dichte von 7.850 kg/m3 auf. Die Verwendung von alternativen Werkstoffen, wie z. B. Verbundstoffen oder Aluminium, bietet daher ein großes Potenzial. So liegt die Dichte eines Karbonverbunds bei nur 1.200 kg/m3, die von Aluminium bei 2.700 kg/m3. Es ist allerdings nicht möglich, alle Stahlteile durchgängig durch Aluminiumteile zu ersetzen, da auch die mechanischen Eigenschaften und die Kosten der Werkstoffe ins Kalkül einbezogen werden müssen. Dieser Multiwerkstoffansatz ist eine Herausforderung, denn es müssen Stahl, Aluminium und Verbundstoffe in Mischbauweise zusammengebracht und neue Fügetechniken entwickelt werden. Das ist auch eine der Hauptentwicklungsachsen des Projekts.

Die Stahlstruktur erhält eine neue Bodengruppe aus Verbundmaterial, das bei einer eventuellen Kollision an der Energieaufnahme beteiligt ist. Da diese Baugruppe im Fertigungsprozess kathodentauchlackiert wird, besteht die Verbundstoff-Bodengruppe aus drei miteinander verklebten Bauteilen aus wärmeaushärtendem Kunststoff.

Die hohe Steifigkeit der Verbundstoffe wird auch genutzt, um die Konstruktion bestimmter Teile zu vereinfachen. So ist z. B. die Heckklappe ein so genanntes semi-strukturelles Bauteil, das sich aus einer Außenhaut und einem 1,5 mm dicken Innenblech zusammensetzt, das die Verwindungssteifigkeit gewährleistet. Durch die Optimierung der Karbonfaserrichtung in Abhängigkeit vom Kraftfluss macht diese Konstruktion Verstärkungen in den Planflächen überflüssig. Die Steifigkeit und das geringe Gewicht ermöglichen außerdem den Verzicht auf einen der beiden Hubzylinder, was ebenfalls zur Gewichtsersparnis beiträgt. Und bereits bei der Fertigung des Innenblechs wird eine Nut für den Kabelbaum eingeformt, damit weniger Befestigungsklammern benötigt werden.

Die Seitenwände und anderen Bleche der Rohkarosse, die Türen sowie das Dach sind ebenfalls aus Karbonverbundstoff. Das gilt auch für die Schraubenfedern der Aufhängung, bei denen sich der Einsatz von Verbundstoffen aufgrund der Verringerung der ungefederten Massen positiv auf die Fahrdynamik auswirkt.

Motorträger, Front- und Seitenlängsträger sind aus Aluminium, einem Metall mit spontaner Passivierung (kinetischer Schutz). Kommt Aluminium mit Sauerstoff in Berührung, so bildet sich in der Tat eine dünne Schicht Aluminiumoxid, die es vor Korrosion schützt. Außerdem lässt sich Aluminium recyceln, ohne dass sich seine mechanischen Eigenschaften verändern würden.

Das Streben nach Leichtbau konzentriert sich aber nicht nur auf die Verwendung neuer Werkstoffe, sondern auch auf die Neuauslegung bestehender Komponenten. So ermöglicht z. B. die Anpassung der Wandstärken in der Abgasanlage aus Edelstahl, das Gewicht dieses Teils um 20% zu senken.

Der von einem besonders leichten Serien-208 abgeleitete Technologieträger 208 HYbrid Air 2L zeichnet sich durch eine substanzielle Gewichtsersparnis aus. Durch die eingesetzten Werkstoffe sowie die Neukonzeption der Teile und neue Verfahren konnten 100 kg eingespart werden.

Serienmäßig wird der 208 1,2 l PureTech 82 von einem Benzinmotor angetrieben und verfügt über ein Fünfgang-Schaltgetriebe. Dieser Antrieb wird hier durch einen Hybrid-Antriebsstrang ersetzt, der Benzin und Druckluft miteinander verbindet. Die HYbrid-Air-Technologie kombiniert zwei Antriebsenergien für einen in jeder Fahrsituation optimalen Wirkungsgrad. So unterstützt der Druckluftantrieb den Benzinmotor oder ersetzt ihn sogar, um ihn vor allem in Übergangsphasen wie beim Beschleunigen und Anfahren in seinen effizientesten Betriebsbereich zu bringen.

Das System umfasst folgende Komponenten:

einen Energiespeicher, der Druckluft enthält und unter dem Ladeboden im Kofferraum verbaut ist,

einen Niederdruckspeicher auf Höhe des Hinterachs-Querträgers, der als Ausgleichsbehälter dient,

eine Hydraulikeinheit, bestehend aus einem Motor und einer Pumpe, die im Motorraum am Getriebe montiert ist.

Das Getriebe besteht aus einem gesteuerten Planetenradsatz, der den jeweiligen Anteil der beiden Antriebsenergien regelt. Es tritt an die Stelle des Schaltgetriebes und ermöglicht zudem automatisierte Schaltvorgänge. Die beiden nun im Heckbereich angeordneten Speicher besitzen eine Innenhülle aus Aluminium, die die Dichtheit sicherstellt, während die Außenhaut aus robustem Verbundstoff gefertigt ist. Je nach Fahrsituation wählt die Überwachungseinheit den Betriebsmodus aus, mit dem der beste Wirkungsgrad erzielt wird; dies erfolgt so diskret, dass der Fahrer den Wechsel gar nicht bemerkt.

Im Luftbetrieb (ZEV) wird das Fahrzeug ausschließlich durch die Energie aus der Druckluft angetrieben. Dieser Modus, in dem das Fahrzeug weder Kraftstoff verbrennt noch CO2 ausstößt, hat seinen Haupteinsatzbereich im Stadtverkehr. Im Benzinbetrieb wird das Fahrzeug nur von seinem Ottomotor angetrieben. Dieser Modus ist besonders für Fahrten mit konstanter Geschwindigkeit auf Landstraße und Autobahn ausgelegt. Der Mischbetrieb wiederum ist insbesondere für Übergangsphasen in der Stadt und auf Landstraßen (Anfahr- und Beschleunigungsvorgänge) gedacht. Dieser Modus kombiniert die beiden Antriebsenergien bei situationsgerechter Anpassung ihres jeweiligen Beitrags im Sinne eines optimalen Verbrauchs.

Der Energiespeicher wird entweder im Schubbetrieb (Bremen oder Gaswegnahme) wieder aufgeladen oder durch Abzweigen eines Teils der vom Dreizylinder-Benzinmotor abgegebenen Energie zur Erzeugung von Druckluft. In beiden Fällen wird der Druckluftspeichers äußerst schnell – in nur zehn Sekunden – bis zur maximalen Speicherkapazität aufgefüllt. Der Dreizylinder-Benziner der jüngsten Generation – 1,2 l PureTech 82 – wurde vor allem im Hinblick auf Reibungsverluste optimiert. Diese machen nämlich rund 20% der von einem Motor aufgenommenen Leistung aus. Zur Reduzierung dieser Verluste wurden die beiden Nockenwellen und die Kolben mit einer DLC-Beschichtung (Diamond Like Carbon) versehen.In Verbindung mit den neuen Polymer-Lagerschalen läuft der Motor mit einem Leichtlauföl mit extrem geringer Viskosität, damit er seinen optimalen Betriebspunkt so schnell wie möglich erreicht. Diese Maßnahmen bewirken eine Verbesserung des Motorwirkungsgrads um 4%.

Flüssige Linien gehören zum traditionellen Design der Marke, sie sind sozusagen genetisch bedingt. Das dadurch schon im Ursprung effiziente Design des 208 wurde nur an wenigen Stellen überarbeitet, um die Aerodynamik noch zu verfeinern. So machen die geringeren aerodynamischen Verwirbelungen den Vortrieb des 208 HYbrid Air 2L noch effizienter. Das Fahrzeug wurde etwas abgesenkt und ein gesteuertes Luftklappenmodul regelt den Luftstrom durch den Motorraum bedarfsgerecht.

Die Luftströmung wird auch durch zusätzliche Zierspoiler am Übergang zwischen A-Säule und Windschutzscheibe geglättet. Im Heckbereich wurde die Heckklappe mit einem integrierten Spoiler versehen, während die unter dem Fahrzeug dank Unterbodenverkleidung verwirbelungsfrei strömende Luft durch einen Diffusor unter der Heckschürze ausgeleitet wird.

An den Fahrzeugflanken fällt auf, dass die Sicht nach hinten nicht mehr durch einen in einem Gehäuse liegenden Spiegel sichergestellt wird, sondern durch eine Kamera, die auf einem windschnittig gestalteten Fuß gelagert ist. Die großzügig bemessenen Felgen besitzen aerodynamisch gestaltete Zierkappen.

Auch die Reifen tragen mit ihrem innovativen Aufbau zur Gesamtleistung bei. Durch die Auswahl der Werkstoffe und die Ausführung der Lauffläche war es möglich, geringe Breite mit großem Durchmesser zu kombinieren, was sowohl der Aerodynamik als auch dem Rollwiderstand der Reifen zuträglich ist.

Diese Konzeption hat noch weitere Vorteile: Die Reifen filtern Fahrbahnunebenheiten besser aus und zeichnen sich durch ein verbessertes Aquaplaningverhalten sowie einen höheren Geräuschkomfort aus. Der effektive Luftwiderstand (cw x A) macht einen regelrechten Sprung nach vorn. Die Entwicklungsingenieure und Designer erzielten eine Verbesserung von über 20% ohne Einbußen beim Raumkomfort und Kofferraumvolumen.

Die französische Automobilbranche – das sind die Hersteller, Lieferanten, Ausrüster, Vertriebsgesellschaften, Händler, Dienstleister, usw. – zählt rund 800.000 direkte Beschäftigte. Die öffentliche Hand ist sich der strategischen Bedeutung dieser Branche für die gesamte französische Wirtschaft bewusst und hat daher die Schaffung der so genannten Plateforme de la Filière Automobile (PFA – Plattform der Automobilbranche) unterstützt. Die Aufgaben der PFA liegen im Wesentlichen in der Entwicklung einer klaren Linie für die gemeinsamen mittel- und langfristigen Herausforderungen der gesamten Branche und der Organisation von Aktionen zur Bewältigung dieser Herausforderungen. Der Technologieträger 208 HYbrid Air 2L wurde in Zusammenarbeit mit den PFA-Partnern Faurecia, Michelin, Plastic Omnium und Valeo als ein Projekt realisiert, das genau in diesen Rahmen passt und die konzerneigenen Kompetenzen verdeutlicht.