De ontwikkeling van voertuigen die minder brandstof verbruiken en lagere uitlaatgasemissies hebben, is met het oog op de klimaatverandering dringend noodzakelijk. Op verzoek van het Bondsministerie voor Economie en Technologie werken het Instituut voor verbrandingsmotoren en voertuigen (IVK) van de Universiteit Stuttgart, Adam Opel en Robert Bosch aan het prototype van een hybride voertuig met minimale CO2-emissies op basis van een Opel Astra Caravan.
De reductie van de CO2-emissies wordt bereikt door een hybride concept, dat zich onderscheidt van de bekende concepten door plaatsing van een kleine aardgasmotor met turbolader en een hybride concept met een voorspellende bedrijfsstrategie. Het streefgetal van ten hoogste 90 g CO2/km ligt duidelijk onder de vereiste norm van 120 g/km in 2010 voor nieuwe voertuigen. Beide waarden hebben betrekking op de gemodificeerde nieuwe Europese rijcyclus (GNER), waarbij de omstandigheden van het traject exact gedefinieerd zijn om meetwaarden te kunnen vergelijken.
In het kader van het project hebben de wetenschappers van IVK het optimaliseren van de verbrandingsmotor en het ontwikkelen van de specifieke software voor de hybride op zich genomen. Het onderzoek aan de verbrandingsmotor vinden plaats op een dynamische motorproefstand van het IVK, dat de instelling mogelijk maakt van verschillende vormen van een rijcyclus zoals de GNER.
Onderzoeksprogramma
Het team wetenschappers onderzoekt een lagedruk uitlaatgas recirculatiesysteem, dat moet zorgen dat de stikstofoxide grenswaarden (NOx) van de nieuwe uitlaatgasnormen worden gehaald voor bijvoorbeeld de Euro5 norm. Toekomstige uitlaatgaswetgeving vraagt bovendien om doorontwikkeling van de specifieke aardgascomponenten van de motor.
Verder willen de wetenschappers het mechanische en het softwarematige samenspel tussen verbrandingsmotor, elektromachine en de daartussen liggende koppeling op de proefstand optimaliseren. Tevens ontwerpen ze simulatiemodellen voor de verbrandingsmotor en de aandrijflijn. Deze dienen als basis voor de ontwikkeling en de controle van de software voor de bedrijfsstrategie, die de coördinatie tussen verbrandingsmotor en de elektromachine, een batterijlaadprogramma en een aan de hybridewerking aangepast schakelprogramma over neemt.
Verbruiksbeperking bij regelmatig gereden trajecten wordt gehaald uit de kennis over de eigenschappen van het komende traject, zoals stijging en bochten. In het voertuig aanwezige sensoren, zoals stuurhoeksensoren leveren de benodigde trajectdata. Deze in een databank opgeslagen gegevens staan dan bij het opnieuw rijden van het traject voor de software beschikbaar. Zo ontstaan geen kosten voor extra hardware en worden de data bij elke rit over het traject geactualiseerd. Daarmee worden twee hoofdproblemen van andere adaptieve systemen vermeden.
De resultaten van werkzaamheden aan proefstand en software tot nu toe worden in een prototype gerealiseerd, dat in het voorjaar moet worden getest. Parallel daaraan werken de onderzoekers verder aan proeven op de motorproefstand.
