EUROPA-FACHBUCHREIHE

für Kraftfahrzeugtechnik

FachkundeKraftfahrzeugtechnik

A 31. neubearbeitete Auflage als Ausgabe für Österreich

Bearbeitet von Berufsschullehrern, Ingenieuren und Meistern

Lektorat: R. Gscheidle, Studiendirektor, Winnenden – Stuttgart

Das Unterrichtsmittel „Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik“ ist gemäß § 9 Abs. 1 und 2 der Verordnung zur Eignungserklärung von Unterrichtsmitteln, BGBI. Nr. 248/98, § 14 Abs. 2 und 5 sowie § 15 des Schulunterrichtsgesetzes, BGBI. Nr. 52/2010, und gemäß den derzeit gelten-den Lehrplänen als für den Unterrichtsgebrauch an Berufsschulen für den modularen Lehrberuf Kraffahrzeugtechnik in den Unterrichtsgegenständen des Fachunterrichts und an gewerblichen, technischen und kunstgewerblichen Fachschulen und höheren Lehranstalten, Fachrichtung Fahrzeugtechnik für die 1. – 4. Klasse bwz. III. – IV. Jahrgang approbiert.

Appr.Z.: BMBF-5.012/00012-B/8/2015, 5.012/0012-IT/3/2016

Repräsentanz für Österreich

FS FACHBUCHVerlag und Vertriebs Gesellschaft mbH, Wien

Buch-Nr.: 0125 Fachkunde KFZ ISBN 978-3-7585-2030-3Buch-Nr.: 176 177 Fachkunde KFZ & E-Book ISBN 978-3-7585-2031-0

Autoren der Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik:

Brand, Mona Studiendirektorin München

Fischer, Richard Studiendirektor Polling – München

Gscheidle, Rolf Studiendirektor Winnenden – Stuttgart

Gscheidle, Tobias Dipl.-Gwl., Studiendirektor Filderstadt – Sindelfingen

Heider, Uwe Kfz-Elektriker-Meister, Trainer Audi AG Neckarsulm – Ellhofen

Hohmann, Berthold Oberstudiendirektor Eversberg

Keil, Wolfgang Oberstudiendirektor München

Lohuis, Rainer Dipl.-Ingenieur, Oberstudienrat Hückelhoven – Aachen

Mann, Jochen Dipl.-Gwl., Studiendirektor Schorndorf – Stuttgart

Renz, David M. Sc., Oberstudienrat Gomaringen – Stuttgart

Schlögl, Bernd Dipl.-Gwl., Studiendirektor Rastatt – Gaggenau

Wimmer, Alois Oberstudienrat Berghülen

Leitung des Arbeitskreises und Lektorat:

Rolf Gscheidle, Studiendirektor, Winnenden – Stuttgart

Bearbeiter der Ausgabe für Österreich:

Leherbauer, Johann BEd, Berufsschullehrer OberösterreichOfner, Adolf BEd, Dipl.-Päd. Ing. Berufsschullehrer Steiermark

Bildbearbeitung:

Zeichenbüro des Verlags Europa-Lehrmittel, Ostfildern

Alle Angaben in diesem Buch erfolgten nach dem Stand der Technik. Alle Prüf-, Mess- oder Instandsetzungs-arbeiten an einem konkreten Fahrzeug müssen nach Herstellervorschriften erfolgen. Der Nachvollzug der be-schriebenen Arbeiten erfolgt auf eigene Gefahr. Haftungsansprüche gegen die Autoren oder den Verlag sind ausgeschlossen.

31. Auflage 2020Druck 5 4 3 2 1Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druckfehlern unterein-ander unverändert sind.

Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden.

© 2020 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruitenwww.europa-lehrmittel.de

Satz: Satz+Layout Werkstatt Kluth GmbH, 50374 Erftstadt Umschlag: braunwerbeagentur, 42477 Radevormwald Umschlagfotos: Audi AG, Ingolstadt; BMW AG München; © Polina Krasnikova – shutterstock.com; KTM Mattighofen, Austria; Daimler AG, Stuttgart; Dr. Ing. H.C. Porsche AG, Stuttgart; TOYOTA Deutschland GmbH, Köln; Volkswagen AG, Wolfsburg; Magna Steyr Fahrzeugtechnik, GrazDruck: mediaprint solutions GmbH, 33100 Paderborn

VORWORT ZUR 31. AUFLAGE

Die Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik soll den Lehrlingen des Kraftfahrzeugwesens eine Hilfe beim Verstehen von technischen Vorgängen und Systemzusammenhängen sein. Mit diesem Buch kann das nötige theoretische Fach-wissen für die praktischen handwerklichen Fertigkeiten erlernt werden. Die neuesten Normen wurden, soweit erforderlich, eingearbeitet. Verbindlich sind jedoch die gesetzlichen Vorgaben und die in Österreich geltenden Normen.

Dem Facharbeiter, Meister und Techniker des Kraftfahrzeughandwerks sowie dem Studierenden der Fahrzeug-technik soll das Buch als Nachschlagewerk, zur Informationsbeschaffung und zur Ergänzung der fachlichen Kenntnisse dienen. Allen an der Kraftfahrzeugtechnik Interessierten soll das Werk eine Erweiterung des Fachwis-sens durch Selbststudium ermöglichen.

Diese 31. Auflage wurde aktualisiert und durch neueste kraftfahrzeugtechnische Entwicklungen ergänzt:

• Einteilung, Aufbau, Bedienung und Instandhaltung von Kraftfahrzeugen• Motorschmier- und Motorkühlsysteme• Motormanagementsysteme Ottomotor und Dieselmotor, Abgasnachbehandlung• Alternative Antriebskonzepte wie z.B. Brennstoffzellenantrieb, Elektro- und Gasantriebe• Reifendruckkontrollsysteme • Komfort- und Sicherheitssysteme wie z. B. Rückhalte- und Gurt-Pre-Crash- und Post-Crash-Systeme• Scheinwerfersysteme, Sensoren, Elektrische Mess- und Diagnosetechnik• Zweirad- und Nutzfahrzeugtechnik

Dieses Standardwerk der Kraftfahrzeugtechnik ist in 23 Kapitel unterteilt. In dieser Ausgabe für Österreich ist der Lehrstoff entsprechend der modularen Ausbildung in Grundmodul-, Hauptmodul- sowie Spezialmodul-Inhal-te schwerpunktmäßig in Kapiteln zusammengefasst. Technische Zusammenhänge wurden jedoch, wo es das bessere Verständnis erforderte und um Stoffverdoppelungen zu vermeiden, nicht vollständig dieser modularen Gliederung unterworfen. Aus der Fülle des Stoffes wurden Sachgebiete im Umfang und Inhalt so ausgewählt, dass sie den Anforderungen des neuen Lehrplanes mit kompetenzorientiertem Unterricht entsprechen. Die Sei-ten 4 und 5 geben Hinweise, wie die Fachbuchreihe, insbesondere das Fachkundebuch, im kompetenzorientierten Unterricht eingesetzt werden kann. Die Autoren haben Wert auf eine klare und verständliche Darstellung gelegt, die sich durch zahlreiche mehrfarbige Bilder, Skizzen, Systembilder und Tabellen auszeichnet. Dadurch wird das Erfassen und Durchdringen des komplexen Stoffes der gesamten Kraftfahrzeugtechnik erleichtert.

Modulare Ausbildungskombinationen zum Lehrberuf Kraftfahrzeugtechnik

Grundmodul 2 Jahre Grundmodul 2 Jahre Grundmodul 2 Jahre

plus plus plus

Hauptmodul 1,5 Jahre Hauptmodul 1,5 Jahre Hauptmodul 1,5 Jahre

plus ein weiteres plus

Hauptmodul 0,5 Jahre Spezialmodul 0,5 Jahre

Lehrzeit 3,5 Jahre Lehrzeit 4 Jahre Lehrzeit 4 Jahre

Hauptmodule: Personenkraftwagen-, Nutzfahrzeug-, Motorradtechnik

Spezialmodule: Systemelektronik, Hochvoltantriebe

Die Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik bildet mit den auf Seite 5 dargestellten Büchern der Fachbuchreihe des Verlages eine Einheit.

Als separat erhältliche Software bietet SimKfz EFA mit Simulationen, Animationen und Drag&Drop-Zuordnungs-aufgaben vielfältigen digitalen Mehrwert. In den Bildern dieser Fachkunde sind die interaktiven Inhalte durch das SimKfz EFA-Symbol SimKfz

EFA gekennzeichnet. Zusätzlich sind in SimKfz EFA ausgewählte Bilder und Tabellen aus dem Tabellenbuch Kraftfahrzeugtechnik enthalten. Diese Software mit Animationen und die auf Seite 5 angeführten Werke sind unter www.fs-fachbuch.at zu beziehen.

Das in enger Zusammenarbeit mit Handwerk, Gewerbe und Industrie entstandene Werk wurde von einem Team pädagogisch erfahrener Berufsschullehrer, Ingenieuren und Meistern erstellt.

Die Autoren und der Verlag sind für Anregungen und kritische Hinweise dankbar.

Wir danken allen Firmen und Organisationen für ihre umfangreiche Unterstützung mit Bildern und technischen Unterlagen.

Die Autoren des Arbeitskreises Kraftfahrzeugtechnik Frühjahr 2020

3

Hinweise zur Verwendung der Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik bei der Ausbildung zur

Kraftfahrzeugtechnikerin bzw. zum Kraftfahrzeugtechniker.

Die Verfasser haben die Inhalte des Fachkundebuches unter sachlogischen Gesichtspunkten strukturiert. Dabei wurden alle Inhalte des aktuellen Rahmenlehrplanes und der Ausbildungsordnung entsprechend dem Berufsbild für Kraftfahrzeugtechnik abgedeckt.

Vom Autorenkreis wurde eine Sammlung von Aufgaben- und Problemstellungen in Form von Lernfeldern in drei Arbeitsbüchern zusammengefasst. Mit diesen drei Arbeitsbüchern können im Sinne des kompetenzorientierten Unterrichtes Lernsituationen gezielt erkannt und bearbeitet werden.

Nachfolgende Übersicht zeigt die schwerpunktmäßige Zuordnung der einzelnen Kapitel des Fachkundebuches zu den Aufgaben- und Problemstellungen (Kompetenzen bzw. Lernfeldern).

Im Fachunterricht werden vier Kompetenzbereiche unterschieden:

• Service, Wartung und Inspektion • Diagnose • Reparatur • Um- und Nachrüstung

Kompetenzen/Lernfelder (Kompetenzbereiche)

Kapitel im Fachkundebuch

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1 Fahrzeuge und Systeme nach Vorgaben warten und inspizieren (Service, Wartung und Inspektion)

v v v v v v v

2 Einfache Baugruppen und Systeme prüfen, demontieren, austauschen und montieren (Diagnose, Reparatur)

v v v v v v v v v

3 Funktionsstörungen identifizieren und beseitigen (Diagnose, Reparatur)

v v

4 Umrüstarbeiten nach Kundenwünschen durchführen (Um- und Nachrüstung)

v v v

5 Inspektionen und Zusatzarbeiten durchführen (Service, Wartung und Inspektion)

v v v

6 Funktionsstörungen an Bordnetz-, Ladestrom- und Startsystemen diagnostizieren und beheben (Diagnose, Reparatur)

v v v v

7 Verschleißbehaftete Baugruppen und Systeme instand setzen (Reparatur)

v v

8 Mechatronische Systeme des An-triebsmanagements diagnostizieren (Diagnose)

v v v v v

9 Serviceaufgaben an Komfort- und Sicherheitssystemen durchführen (Service, Wartung und Inspektion)

v

10 Schäden an Fahrwerks- und Bremssystemen instand setzen (Reparatur)

v

11 Vernetzte Antriebs-, Komfort- und Sicherheitssysteme diagnostizieren und instand setzen (Diagnose, Reparatur)

v v

12 Fahrzeuge für Sicherheitsprüfungen und Abnahmen vorbereiten (Service, Wartung und Inspektion)

v

13 Antriebskomponenten reparieren (Reparatur)

v

14 Systeme und Komponenten aus-, um- und nachrüsten (Um- und Nachrüstung)

v v v v v v

Schwerpunkt Karosserietechnik v v v

Schwerpunkt Motorradtechnik v v

Schwerpunkt Nutzfahrzeugtechnik v

4

Fachbuchreihe Kraftfahrzeugtechnik des Verlags Europa-Lehrmittel

berufstypische Probleme erfassen, bearbeiten, auswerten und lösen

Prüfungsvorbereitung:Wissen sichern, Gelerntes wiederholen

Wissen vertiefen

Informationen beschaffen

5

5.5 Trennen durch Zerteilen . . . . . . . . . . . . . . . 137

5.6 Fügen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

5.7 Beschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

5.8 Sonderfertigungs verfahren . . . . . . . . . . . . 161

6 Werkstofftechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

6.1 Werkstoffeigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . 162

6.2 Einteilung der Werkstoffe . . . . . . . . . . . . . . 166

6.3 Aufbau der metallischen Werkstoffe . . . . 167

6.4 Eisenwerkstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

6.5 Nichteisenmetalle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

6.6 Kunststoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

6.7 Verbundwerkstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

7 Aufbau und Wirkungsweise des Viertaktmotors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

7.1 Einteilung der Ver brennungsmotoren . . . 186

7.2 Ottomotor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

7.3 Dieselmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

7.4 Merkmale von Viertakt- Motoren

(Saugmotoren). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

7.5 Arbeitsdiagramm (p-V-Diagramm) . . . . . . 193

7.6 Steuerdiagramm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

7.7 Zylindernummerierung, Zündfolgen . . . . 195

7.8 Motorkennlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

7.9 Hubverhältnis, Hubraum leistung,

Leistungsgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

8 Motormechanik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

8.1 Kurbelgehäuse, Zylinder, Zylinderkopf. . . 199

8.2 Kurbeltrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

8.3 Schwungrad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

8.4 Zweimassen schwungrad . . . . . . . . . . . . . . 225

8.5 Motorschmiersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . 227

8.6 Motorkühlsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

8.7 Motorsteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

8.8 Füllungsoptimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

INHALT

1 Kraftfahrzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.1 Entwicklung des Kraftfahrzeugs . . . . . . . . . 11

1.2 Einteilung der Straßenfahrzeuge. . . . . . . . . 12

1.3 Aufbau eines Kraft fahrzeugs . . . . . . . . . . . . 12

1.4 Technisches System Kraftfahrzeug . . . . . . 14

1.5 Bedien- und Anzeige komponenten. . . . . . . 16

1.6 Instandhaltung von Kraftfahrzeugen . . . . . 18

1.7 Überprüfung und Begutachtung. . . . . . . . . 21

1.8 Filter, Aufbau und Wartung. . . . . . . . . . . . . . 24

1.9 Fahrzeugpflege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1.10 Betriebsstoffe, Hilfsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . 32

2 Autohaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

2.1 Umweltschutz im Kfz-Betrieb. . . . . . . . . . . . 48

2.2 Arbeitnehmerschutz und Unfallverhütung 54

2.3 Betriebsorganisation, Kommunikation . . . 57

3 Steuerungs- und Regelungstechnik. . 78

3.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

3.2 Aufbau und Funktions einheiten von

Steuer einrichtungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

3.3 Steuerungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

4 Prüftechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

4.1 Grundbegriffe der Längenprüftechnik. . . . 95

4.2 Messgeräte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

4.3 Lehren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

4.4 Toleranzen und Passungen. . . . . . . . . . . . . 103

4.5 Anreißen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

5 Fertigungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

5.1 Einteilung der Fertigungsverfahren . . . . . 107

5.2 Urformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

5.3 Umformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

5.4 Trennen durch Spanen . . . . . . . . . . . . . . . . 121

88

9 Motormanagement Ottomotor . . . . . 264

9.1 Grundlagen der Gemischbildung . . . . . . . 264

9.2 Grundlagen der Benzineinspritzung. . . . . 266

9.3 Aufbau und Funktion der elektronischen

Benzineinspritzung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

9.4 Kraftstoffversorgungsanlagen bei Ottomotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

9.5 Saugrohreinspritzung am Beispiel einer ME- Motronic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274

9.6 Benzin-Direkteinspritzung . . . . . . . . . . . . . . 286

9.7 Duale Einspritzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

9.8 Zündanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

10 Schadstoffminderung. . . . . . . . . . . . . . . 312

10.1 Abgasanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312

10.2 Schadstoffminderung beim Ottomotor. . 316

11 Motormanagement Dieselmotor. . . . 330

11.1 Gemischbildung bei Dieselmotoren. . . . . 330

11.2 Maßnahmen zur Verbesserung der Gemischbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

11.3 Einspritzanlagen für Pkw-Dieselmotoren 336

11.4 Schadstoffminderung bei Dieselmotoren 352

12 Otto-Zweitaktmotor, Kreiskol-benmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358

12.1 Zweitaktmotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358

12.2 Wankelmotor, Kreiskolbenmotor (KKM) . 365

13 Alternative Antriebskonzepte. . . . . . . 367

13.1 Alternative Energieträger . . . . . . . . . . . . . . 367

13.2 Teil- und Voll elektrische Antriebe . . . . . . . 368

13.3 Funktionen von Teil- und Vollelekt-rischen Antrieben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

13.4 Teilelektrische Antriebe. . . . . . . . . . . . . . . . 371

13.5 Vollelektrische Antriebe. . . . . . . . . . . . . . . . 379

13.6 Antriebe mit Brennstoffzellen . . . . . . . . . . 382

13.7 Energiespeicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

13.8 Leistungselektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

13.9 Ladesteckertypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

13.10 Ladebetriebsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394

13.11 Elektrische Antriebsmotoren . . . . . . . . . . . 395

13.12 Ar beiten an Hochvolt-Fahrzeugen. . . . . . . 400

13.13 Sicherheitslinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402

13.14 Wartungsstecker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402

13.15 Hochvolt-Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403

13.16 Isolationsfehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403

13.17 Fehler Potenzial ausgleich . . . . . . . . . . . . . . 405

13.18 Arbeiten unter Spannung . . . . . . . . . . . . . . 406

13.19 Erdgasantrieb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408

13.20 Flüssiggasantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410

13.21 Sicheres Arbeiten an Fahrzeugen mit Gas antrieben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

13.22 Prüfungen an Gas anlagen . . . . . . . . . . . . . 414

14 Antriebsstrang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415

14.1 Antriebsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415

14.2 Kupplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417

14.3 Wechselgetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425

14.4 Handgeschaltete Wechselgetriebe . . . . . . 426

14.5 Automatische Getriebe . . . . . . . . . . . . . . . . 431

14.6 Automatische Kupplungssysteme mit Doppelkupplungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

14.7 Gestuftes Automatik-Getriebe mit hydrodynamischem Drehmoment-wandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

14.8 Gelenkwellen, Antriebswellen, Gelenke . 458

14.9 Achsgetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

14.10 Ausgleichsgetriebe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464

14.11 Ausgleichssperren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

14.12 Allradantrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470

15 Fahrwerk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475

15.1 Fahrdynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475

15.2 Grundlagen der Lenkung . . . . . . . . . . . . . . 477

15.3 Lenkgetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478

15.4 Hilfskraftlenksysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . 478

15.5 Radstellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487

15.6 Fahrwerksvermessung . . . . . . . . . . . . . . . . 490

15.7 Radaufhängungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495

15.8 Wälzlager und Dichtungen . . . . . . . . . . . . . 500

15.9 Federung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503

15.10 Active Body Control (ABC) . . . . . . . . . . . . . 515

15.11 Räder und Reifen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518

15.12 Bremsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533

INHALTSVERZEICHNIS 9

16 Fahrzeugaufbau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563

16.1 Fahrzeugaufbau/Karosserie . . . . . . . . . . . . 563

16.2 Korrosionsschutz an Kraftfahrzeugen . . . 578

16.3 Fahrzeuglackierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579

17 Komfort- und Sicherheitssysteme . . 583

17.1 Fahrzeugsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583

17.2 Fahrerassistenzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . 595

17.3 Infotainmentsysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

17.4 Komfortsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612

17.5 Belüftung, Heizung, Klimatisierung . . . . . 617

17.6 Diebstahlschutzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . 627

18 Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635

18.1 Grundlagen der Elektrotechnik . . . . . . . . . 635

18.2 Anwendungen der Elektrotechnik. . . . . . . 667

19 Elektrische Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . 682

19.1 Beleuchtung im Kfz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682

19.2 Spannungsversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . 694

19.3 Bordnetzmanagement. . . . . . . . . . . . . . . . . 712

19.4 Elektrische Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714

19.5 Sensoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721

20 Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 731

20.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731

20.2 Datenübertragungs systeme im

Fahrzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735

20.3 Hochfrequenztechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . 749

21 Elektrische Mess- und Diagnosetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756

21.1 Elektrische Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . 756

21.2 Diagnose. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 759

22 Zweiradtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 764

22.1 Kraftradarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 764

22.2 Kraftradmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 768

22.3 Gemischbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 768

22.4 Abgasanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770

22.5 Motorkühlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770

22.6 Motorschmierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770

22.7 Kupplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771

22.8 Antriebsstrang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772

22.9 Elektrische Anlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774

22.10 Fahrdynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 777

22.11 Motorradrahmen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 778

22.12 Radführung, Federung und Dämpfung . . 779

22.13 Bremsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 781

22.14 Räder, Reifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783

23 Nutzfahrzeugtechnik . . . . . . . . . . . . . . . 786

23.1 Einteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 786

23.2 Abmessungen von Nfz . . . . . . . . . . . . . . . . 787

23.3 Zulässige Massen von Nfz . . . . . . . . . . . . . 787

23.4 Beladungsvorschriften . . . . . . . . . . . . . . . . 787

23.5 NKW-Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788

23.6 Einspritzanlagen für Nkw-Dieselmotoren 789

23.7 Antriebsstrang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798

23.8 Fahrwerk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802

23.9 Startanlagen für Nutzfahrzeuge . . . . . . . . 819

24 Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823

10 INHALTSVERZEICHNIS

1.1 ENTWICKLUNG DES KRAFT-FAHRZEUGS

1860 Der Franzose Lenoir baut den ersten mit Leuchtgas betriebenen Verbrennungsmotor. Wirkungsgrad etwa 3 %.

1867 Otto und Langen zeigen auf der Pariser Welt-ausstellung einen verbesserten Verbren-nungsmotor. Wirkungsgrad etwa 9 %.

Marcus Wagen, 1870Zweitakt-Benzin-Verpuffungsmotormit Vergaser (keine Vorkompression)elektromagnetische HochspannungszündungAntrieb durch Schwungräder des Motors.

Bild 1: Marcus-Wagen

1870 Der Österreicher Marcus baut einen einfachen Kraftwagen mit Zweitaktmotor (Bild 1).

1873 Christian Reitmann, geb. Österreicher, entwi-ckelte erstmals einen Viertakt-Gasmotor.

1876 Erster Gasmotor in Viertakt-Arbeitsweise von Otto und erster Gas-Zweitaktmotor des Eng-länders Clerk.

1883 Daimler und Maybach entwickeln den ersten schnelllaufenden Viertakt-Benzinmotor mit Glührohrzündung.

1885 Erstes Automobil von Benz (1886 patentiert). Erstes motorgetriebenes Zweirad von Daim-

ler.

1886 Erste Vierradkutsche mit Benzinmotor von Daimler (Bild 2).

1887 Bosch erfindet die Abreißzündung.

1889 Der Engländer Dunlop stellt erstmals pneuma-

tische Reifen her.

1893 Maybach erfindet den Spritzdüsenvergaser.Diesel patentiert das Arbeitsverfahren für Schwerölmotoren mit Selbstzündung.

1897 MAN stellt den ersten betriebsfähigen Diesel-motor her.

1897 Erstes Elektromobil v. Lohner-Porsche (Bild 2).

Daimler Motorwagen, 18861 Zylinder, Bohrung 70 mmHub 120 mm, 0,46 ä0,8 kW bei 600 min–1, 18 km/h

Elektromobil, 1897System Lohner-Porsche Transmissionsloser Antriebmit Radnaben-Elektromotor

Bild 2: Daimler Motorwagen und erstes Elektromobil

Ford T-Modell, 1908, 2,9 l,

15,7 kW bei 1600 min–1, 70 km/h

VW-Käfer, 1938, 985 cm3,

17,3 kW bei 3000 min–1, 100 km/h

Bild 3: Ford T-Modell und VW-Käfer

1913 Einführung der Fließbandfertigung des T-Mo-

dells (Tin-Lizzy, Bild 3) durch Ford.

1916 Bayerische Motorenwerke gegründet.

1923 Erste Lastkraftwagen mit Dieselmotoren von Benz-MAN (Bild 4).

1936 Daimler-Benz baut serienmäßig Pkw mit Die-

selmotoren.

1938 Gründung des VW-Werkes in Wolfsburg.

1949 Erster Niederquerschnittsreifen und erster Stahlgürtelreifen von Michelin.

1954 Wankel baut den Kreiskolbenmotor (Bild 4).

Benz-MAN Lastwagen, 5 K 31. Diesel-LKW, 1923

NSU-Spider mit Wankelmotor,1963, 500 cm3, 37 kW bei6000 min–1, 153 km/h

Bild 4: Lkw mit Dieselmotor, Pkw mit Wankelmotor

1966 Elektronisch gesteuerte Benzineinspritzung

(D-Jetronic) von Bosch eingeführt.

1970 Sicherheitsgurte für Fahrer und Beifahrer.

1978 Das Anti-Blockiersystem (ABS) für Bremsen wird erstmalig von Mercedes-Benz eingebaut.

1984 Einführung von Airbag und Gurtstraffer.

1985 Einführung von geregelten Katalysatoren

(Lamdasonde) für bleifreies Benzin.

1997 Elektronische Fahrwerk-Regelsysteme (ESP). Toyota baut ersten Pkw mit Hybridantrieb. Alfa Romeo führt das Common-Rail Direct In-

jection (CDI)-System bei Dieselmotoren ein.

2000 Einführung von Fahrerassistenzsystemen wie z. B. Abstandsregelassistenten.

2008 Einführung von Elektrofahrzeugen in Großserie.

2014 Einführung von Brennstoffzellenfahrzeugen

in Großserie bei Toyota.

2015 Einsatz von Fahrzeugen für Autonomes Fah-

ren im Straßenverkehr.

1 KRAFTFAHRZEUG

11 11

1.2 EINTEILUNG DER STRASSENFAHRZEUGE

• Gelenk-Deichselanhänger

• Starr-Deichselanhänger

Krafträder

z.B.:

• Motorräder

• Motorroller

• Fahrräder mit

Hilfsmotor

• E-Bike und

Pedelec

Personenkraft-

wagen

z.B.:

• Coupé

• Kombi

• Cabriolet

• Limousine

• Sportwagen

Nutzkraftwagen

z.B.:

• Kleintransporter

• Kleinbus

• Lastkraftwagen

• Omnibus

• Sattelzug-

maschine

Sonder- und

Kommunalfahrzeuge

z.B.:

• Abfallsammel-

fahrzeuge

• Einsatzfahrzeuge

• Straßen-

reinigungs-

fahrzeuge

Selbstfahrende

Arbeitsmaschinen

z.B.:

• Abschleppwagen

• Erntemaschinen

• Autokran

• Straßenwalze

• Schneepflug

Einspurige

Kraftfahrzeuge

Mehrspurige

Kraftfahrzeuge

Straßenfahrzeuge

Anhängefahrzeuge z.B.

Bild 1: Übersicht Straßenfahrzeuge

Straßenfahrzeuge sind alle Fahrzeuge, die zum Be-trieb auf der Straße vorgesehen sind, ohne an Gleise gebunden zu sein.

Kraftfahrzeuge besitzen immer einen maschinellen An-trieb und können in ein- und mehrspurige Kraftfahrzeu-ge eingeteilt werden (Bild 1).

■ Einspurige Kraftfahrzeuge

Krafträder sind einspurige Kraftfahrzeuge, deren Rä-der hintereinander angeordnet sind. Sie können einen Beiwagen mitführen. Die Eigenschaft als einspuriges Kraftrad bleibt erhalten, da die hinteren Räder nicht mit einer Achse verbunden sind. Auch das Ziehen ei-nes Anhängers ist möglich. Zu den Krafträdern zäh-len:

• Motorräder. Sie zeichnen sich durch ein niedriges Leistungsgewicht aus und verfügen über bis zu zwei Sitzplätze.

• Motorroller. Sie verfügen über einen freien Durch-stieg zwischen Lenker und Sattel. Die Füße stehen auf einem Bodenblech und sind durch eine Verklei-dung vor Schmutz geschützt.

• Fahrräder mit Hilfsmotor. Sie haben Merkmale von Fahrrädern, z. B. Tretkurbeln, fehlende Signalanlage (Mofa, E-Bike, Pedelec).

■ Mehrspurige Kraftfahrzeuge

• Personenkraftwagen (Pkw). Sie sind hauptsächlich zum Transport von Personen, deren Gepäck oder von Gütern bestimmt. Sie können auch Anhänger ziehen. Die Zahl der Sitzplätze ist einschließlich Fah-rer auf neun beschränkt.

• Nutzkraftwagen (Nkw). Sie sind zum Transport von Personen, Gütern und zum Ziehen von Anhängefahr-zeugen bestimmt.

• Sonder- und Kommunalfahrzeuge. Sie sind hoch-spezialisierte Fahrzeuge, gebaut für einen bestimm-ten Einsatzzweck, z. B. Einsatzfahrzeuge für Polizei und Feuerwehr.

• Selbstfahrende Arbeitsmaschinen. Sie besitzen fest mit dem Fahrzeug verbundene Einrichtungen zur Verrichtung von Arbeiten, z. B. Fahrzeuge für den Straßenbau oder Erntemaschinen.

■ Anhängefahrzeuge

Sie verfügen über keinen eigenen Antrieb und dienen zum Transport von Gütern. Sie sind mit einer Deichsel über die Anhängekupplung mit einem Zugfahrzeug verbunden.

1.3 AUFBAU EINES KRAFT-FAHRZEUGS

Ein Kraftfahrzeug besteht aus mehreren Baugrup-pen, deren Teilsystemen und einzelnen Bauteilen. Sie wirken funktional zusammen und bilden eine Einheit.

Baugruppen. Die Festlegung der Baugruppen und die Zu-ordnung von Baugruppen zueinander sind nicht eindeutig festgelegt. So kann z. B. das Getriebe als eigene Baugrup-pe gelten oder als Unterbaugruppe dem Antriebsstrang zugeordnet werden. Eine mögliche Zuordnung der Haupt-baugruppen ist im Bild 1, Seite 13, dargestellt.

Folgende sechs Hauptbaugruppen werden unterschie-den: Antriebseinheit, Antriebsstrang, Komfort- und Sicherheitssysteme, Fahrzeugaufbau, Fahrwerk und elektrische Anlage.

1

12 1 KRAFTFAHRZEUG

Teilsysteme. Sie sind Systeme die aus einzelnen Bau-teilen bestehen und den Funktionsablauf der Baugrup-pen unterstützen.

Folgende Teilsysteme können den Baugruppen zuge-ordnet werden:

Antriebseinheit

Verbrennungsmotor. Er stellt die Antriebsenergie für die Bewegung des Kraftfahrzeugs bereit. Teilsys-teme des Verbrennungsmotors sind z. B.: Motorschmierung, -küh-lung, -steuerung und -elektrik, Ab-gasanlage.

Elektroantrieb. Er wird bei Hybrid-fahrzeugen zur Antriebsunterstüt-zung und bei Elektrofahrzeugen als Hauptantrieb eingesetzt. Teilsyste-me des Elektroantriebs sind z. B.: E-Maschine, Hochvoltbatterie und Leistungselektronik.

Antriebsstrang. Er dient zur Über-tragung der Antriebsenergie auf die Antriebsräder. Teilsysteme des Antriebsstrangs sind z. B.: Kupp-lung, Getriebe, Achsgetriebe sowie Gelenk- und Antriebswellen.

Fahrzeug-aufbau

Komfort- undSicherheitssysteme

FahrwerkElektrischeAnlagen

AntriebsstrangAntriebseinheit

Bild 1: Mögliche Zuordnung der Hauptbaugruppen am Beispiel eines Hybrid-Kraftfahrzeugs.

SimKfz

EFA

Komfort- und Sicherheitssysteme. Sie dienen zur Unterstützung und zum Schutz des Fahrzeugführers. Teilsysteme davon sind z. B.: Assis-tenzsysteme, Klimaanlage, Info-tainment und Rückhaltesysteme (z. B. Airbag und Gurtstraffer).

Fahrwerk. Es ist verantwortlich für die Fahrdynamik, den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit eines Kraft-fahrzeugs. Teilsysteme eines Fahr-werks sind z. B.: Lenkung, Radauf-hängung, Federung, Bremsen und Räder.

Fahrzeugaufbau. Er bildet das Grundgerüst des Fahrzeugs und übernimmt die Tragfunktion aller Baugruppen. Außerdem dient er dem Schutz der Fahrzeuginsassen vor Umwelteinflüssen und Unfäl-len.

Elektrische Anlagen. Sie dienen z. B. der Bereitstellung der elektri-schen Energie sowie der Steuerung und Regelung. Teilsysteme sind z. B.: Datenübertragungssysteme, Generator und Beleuchtungsan-lage.

1 KRAFTFAHRZEUG 13

1

1.4 TECHNISCHES SYSTEM KRAFTFAHRZEUG

Jede Maschine bildet ein technisches Gesamtsystem.

Für jedes Teil- und Gesamtsystem gilt das EVA-

Prinzip:

• Eingabe (Eingangsgrößen, Input) von außerhalb der Systemgrenze.

• Verarbeitung innerhalb der Systemgrenze.• Ausgabe (Ausgangsgröße, Output), die über die

Systemgrenze an die Umgebung geht.

Grafisch wird ein technisches System durch ein Recht-eck dargestellt. Die Eingangs- und Ausgangsgrößen werden als Pfeile gekennzeichnet. Die Anzahl der Pfei-le hängt von der Anzahl der jeweiligen Eingangs- bzw. Ausgangsgrößen ab.

Das Rechteck bildet die Systemgrenze, welches ein technisches System nach außen hin abgrenzt (Bild 1

und 2). Je enger die Systemgrenzen gezogen werden, desto kleiner werden die Teilsysteme. Diese bestehen aus einzelnen Bauteilen.

EingabeE

VerarbeitungV

AusgabeA

Verbrennungsmotor

Systemgrenze

Kraftstoff

Bewegungs-energie

Abgas

Wärme

Luft

Bild 1: Teilsystem Verbrennungsmotor

■ Teilsystem

Eingabe. Auf der Eingangsseite eines Verbrennungs-motors wird dieser mit Luft und Kraftstoff versorgt.

Verarbeitung. Im Verbrennungsmotor wird das Luft- Kraftstoffgemisch verbrannt.

Ausgabe. Auf der Ausgangsseite werden Bewegungs-energie als nutzbare Energie, sowie Wärme und Abgas als Verlustenergie abgegeben.

Das Teilsystem Verbrennungsmotor ist über weitere Teilsysteme wie z. B. Kupplung, Getriebe, Achsgetrie-be, Antriebswellen mit den Antriebsrädern verbunden.

Damit ein Kraftfahrzeug seine Hauptfunktionen erfül-len kann, müssen alle Teilsysteme funktional zusam-menwirken. Nur so ist eine vollständige und korrekte Funktionsweise gewährleistet.

■ Gesamtsystem

Alle Teilsysteme zusammen bilden das Gesamtsystem Kraftfahrzeug. Das EVA-Prinzip lässt sich auch auf Ge-samtsysteme anwenden (Bild 2).

Elektrofahrzeug

Systemgrenze

Bewegungs-energie

Wärme

ElektrischeEnergie

Bild 2: Gesamtsystem Kraftfahrzeug

Werden die Systemgrenzen um das Kraftfahrzeug ge-legt, so wird es in der Systembetrachtung gegen die Umwelt wie Luft und Fahrbahn abgegrenzt.

Bei einem Elektrofahrzeug überschreitet Eingangssei-tig z. B. nur elektrische Energie die Systemgrenze und ausgangsseitig die Bewegungs- sowie Wärmeenergie (Bild 2).

■ Einteilung technischer Systeme nach der

Verar beitung

Technische Systeme werden nach Art der Verarbeitung innerhalb ihrer Systemgrenze unterschieden (Bild 3):

• Stoffumsetzende Systeme, z. B. Schmier- und Kühl-system eines Verbrennungsmotors.

• Energieumsetzende Systeme, z. B. Verbrennungs- und Elektromotor.

• Informationsumsetzende Systeme, z. B. Datenüber-tragungssysteme und Steuergeräte.

Informations-umsetzung

Energie-umsetzung

Stoff-umsetzung

Bild 3: Systeme unterteilt nach Art der Verarbeitung

■ Stoffumsetzende Systeme

Bei stoffumsetzenden Systemen werden Stoffe so verändert, dass sie eine Form erhalten (Formände-rung) oder sie werden von einem Ort zum anderen transportiert (Lageänderung).

1

14 1 KRAFTFAHRZEUG

3 STEUERUNGS- UND REGELUNGSTECHNIK

3.1 GRUNDLAGEN

Steuerungs- und Regelungssysteme sorgen für das Zusammenwirken von Teilsystemen innerhalb eines Gesamtsystems. Außerdem sorgen sie für das Wirken der Systeme nach außen. Im Kraftfahrzeug laufen stän-dig eine Vielzahl von solchen Steuerungs- und Rege-lungsvorgängen ab.

Beispiele für Steuerungsvorgänge

• Gaswechselsteuerung durch Öffnen und Schließen von Ventilen durch einen Nocken.

• Lenken eines Fahrzeugs durch Einschlagen der Räder.

Beispiele für Regelungsvorgänge

• Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auf einen bestimmten Wert z. B. auf λ = 1

• Fahrgeschwindigkeitsregelung (Tempomat)• Bremskraftregelung durch Antiblockiersystem (ABS)• Kühlmitteltemperaturregelung durch Thermostat

3.1.1 STEUERN

Das Steuern (oder: die Steuerung) ist der Vorgang in einem System, bei dem eine oder mehrere Ein-gangsgrößen systembedingt die Ausgangsgrößen beeinflussen. Die Steuerung kontrolliert nicht, ob der Istwert der Ausgangsgröße mit dem Sollwert der Eingangsgröße übereinstimmt.

Kennzeichnend für das Steuern ist der offene Wir­

kungsablauf längs einer Steuerkette.

Steuerstrecke

Störgröße

MassestromEnergiefluss

Stellglied

Ausgangsgröße

Steuerglied

Steuereinrichtung

Stellort Stellgröße

Eingangsgröße

Bild 1: Steuerkette

Steuerkette (Bild 1). Sie wird gebildet von den Bauglie-dern der Steuerung, die in Kettenstruktur, von Bauglied zu Bauglied, aufeinander wirken. Die Steuerkette wird unterteilt in Steuereinrichtung und Steuerstrecke.

Beispiel für Fahrgeschwindigkeitssteuerung1) (Bild 2).

Ein Pkw mit Ottomotor soll mit gleichbleibender Ge-schwindigkeit von 80 km/h gefahren werden.

Gemischbildungseinrichtung

Drosselklappe

Fahrpedal

Fahrgeschwindigkeit: 80 km/h

Bild 2: Fahrgeschwindigkeitssteuerung

■ Steuerungsgrößen (Bild 3)

Die Geschwindigkeit 80 km/h stellt die Aufgabengrö­

ße dar. Um sie unter gegebenen Fahrzuständen zu erreichen, muss dem Motor eine bestimmte Gemisch-menge zugeführt werden. Der Fahrer bringt dazu das Fahrpedal in eine entsprechende Stellung. Der Pedal-

AufgabengrößeFahrgeschwindigkeit

Störgrößen (z)SteigungWind

Steuergröße (x)

Stellort

Führungsgröße (w)Fahrpedalweg

Stellgröße (y)Drosselklappenöffnung

Bild 3: Physikalische Größen bei der Fahrgeschwindig-keitssteuerung

1) Der Mensch als möglicher Regler ist bei Betrachtung dieser Steuerungssysteme nicht mit einbezogen.

7878

weg ist somit die Führungsgröße (w) (Eingangsgröße). Durch das Fahrpedal wird die Drosselklappe im Sau-grohr in eine bestimmte Stellung gebracht. Die Dros-selklappenöffnung ist die Stellgröße (y) für die benö-tigte Gemischmenge.

Steuereinrichtung (Bild 1). Zu ihr gehören Steuerglied und Stellglied. Dies sind die Bauglieder, die unmittel-bar für die aufgabengemäße Beeinflussung der Steu-erstrecke erforderlich sind.

Steuereinrichtung

Ausgangsgröße fürFahrgeschwindigkeit= Steuergröße (x) (Gemischmenge)

SteuergliedFahrpedal

SteuerstreckeGemischbildungs-

einrichtung

StellgliedDrosselklappe

Bild 1: Steuerkette der Fahrgeschwindigkeitssteuerung

Steuerglied ist das Fahrpedal. Stellglied ist die Dros-selklappe. Die Führungsgröße w (Pedalweg) ist die Eingangsgröße der Steuereinrichtung. Die Stellgrö­

ße y (Drosselklappenöffnung) ist die Ausgangsgröße der Steuereinrichtung und zugleich Eingangsgröße der Steuerstrecke.

Steuerstrecke. Sie umfasst den Teil der Anlage, der be-einflusst werden muss, um die erforderliche Aufgaben-größe, Fahrgeschwindigkeit, zu erreichen. Die Steuer-strecke ist also die Gemischbildungseinrichtung, da sie die erforderliche Gemischmenge für die gewünschte Geschwindigkeit liefert. Die Ausgangsgröße der Steu-erstrecke wird als Steuergröße x bezeichnet.

Die Geschwindigkeit 80 km/h wird jedoch nur solan-ge eingehalten, wie keine Störungen auf das System einwirken. Kommt der Pkw z. B. an eine Steigung, so vermindert sich die Geschwindigkeit. Die Steigung stellt steuerungstechnisch eine Störgröße z dar. Sie kann von der Steuerung nicht berücksichtigt werden, da die veränderte Aufgabengröße Geschwindigkeit nicht selbsttätig auf die Führungsgröße (Pedalweg) bzw. Drosselklappenöffnung zurückwirkt. Die Steue-rung hat also einen offenen Wirkungsablauf. Fällt die Störgröße wieder weg, stellt sich die vorgesehene Ge-schwindigkeit wieder ein.

Um die Einwirkung der Störgröße (Steigung) zu kor-rigieren, muss der Fahrer der Steuereinrichtung eine geänderte Führungsgröße (Pedalweg) eingeben. Da-durch wird über das Steuerglied und Stellglied (Fahrpe-dal und Drosselklappe) in der Steuerstrecke (Gemisch-bildungseinrichtung) eine andere Ausgangsgröße

(Gemischmenge) bewirkt. Die Aufgabengröße (Ge-schwindigkeit = 80 km/h) kann wiederherstellt werden.

3.1.2 REGELN

Das Regeln ist ein Vorgang in einem System, bei dem die Regelgröße als Istwert fortlaufend erfasst und mit dem Sollwert verglichen wird. Bei Abwei-chungen vom Ist- zum Sollwert wird in einem Regler der Istwert selbsttätig an den Sollwert angeglichen.

Kennzeichnend für das Regeln ist der geschlosse­

ne Wirkungsablauf (Regelkreis).

Regelkreis (Bild 2). Er wird von den Baugliedern gebil-det, die am geschlossenen Wirkungsablauf der Rege-lung teilnehmen. Der Regelkreis besteht aus Regelein­

richtung und Regelstrecke.

MassestromEnergiefluss

Regel-größe

Regelstrecke

Stör-größe

Istwert

StellgrößeStellort

ReglerSollwert-Istwert-

Vergleicher

Regel-einrichtung

Führungsgröße (Sollwert)

Stellglied

Bild 2: Regelkreis

Beispiel Fahrgeschwindigkeitsregelung

Ein Pkw mit Ottomotor soll mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit von 80 km/h (Bild 3) gefahren werden. Er ist dazu mit einer Fahrgeschwindigkeitsregelung (Tempomat) ausgerüstet.

Gemischbildungs-einrichtung

Drosselklappemit Stellmotor

Fahrgeschwindigkeit: 80 km/h

Regler Eingabeteil (Tempomat)

Drehzahlgeber

Bild 3: Fahrgeschwindigkeitsregelung

3 STEUERUNGS- UND REGELUNGSTEchNIK 79

3

13ALTERNATIVE ANTRIEBSKONZEPTE

Alternative Antriebskonzepte haben das Ziel, den Verbrauch an fossilen Energieträgern zu verringern sowie Schadstoff- und Geräuschemissionen zu mi-nimieren.

Als alternative Antriebskonzepte werden Antriebe be-zeichnet, welche …

• in herkömmlichen Verbrennungsmotoren den Be-trieb von alternativen Kraftstoffen, z. B. Biodiesel/Rapsölmethylester (RME), ermöglichen oder

• alternative Antriebsarten, z. B. Brennstoffzellenan-triebe, vorsehen.

13.1 ALTERNATIVE ENERGIETRÄGER

Sie werden sowohl aus erschöpflichen und/oder er-neuerbaren Energien hergestellt (Bild 1).

Neben den aus erschöpflichen Energien hergestellten Kraftstoffen Benzin und Diesel können die folgenden al-ternativen Kraftstoffe bzw. Energien verwendet werden:

• Erdgas• Wasserstoff• Elektrische Energie• Treibstoffe aus Biomasse

Erdgas kann außerdem zur Erzeugung von syntheti-schen Kraftstoffen dienen (Gas to Liquid/GtL). Diese Kraftstoffe verfügen über einen reduzierten Anteil an Schwefel und Aromaten.

Zwischen-produkteund Um-wandlungs-verfahren

Erschöpfliche Energien Erneuerbare Energien

Sonne, Wind, Wasser BiomasseKernbrennstoffe

ElektrizitätGasto

LiquidGtL

Konvertierungmit CO2

Methanisierungmit CO2

ErdgasErdöl, Kohle

Kategorie

Ressourcen

Kraftstoffe Benzin Diesel Erdgas Wasserstoff Batteriestrom Pflanzenöl RME Ethanol

Wasser-stoff-

elektro-lyse

Wasser-stoff

Bio-mass

toLiquid

BtL

Elektrizität

Bild 1: Energien für den Antrieb von Fahrzeugen

Die Erzeugung von elektrischer Energie kann durch …

• Kernbrennstoffe,• Sonne, Wind oder Wasser sowie• Erdöl, Kohle oder Erdgas erfolgen.

Elektrische Energie kann auf zwei Arten verwendet werden:

• Sie wird im Fahrzeug mithilfe von Batterien bzw. Ak-kumulatoren gespeichert und für den Elektroantrieb verwendet.

• Sie dient im Rahmen der Wasserstoffelektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff. Der Wasserstoff kann im Fahrzeug gespeichert werden. Er wird mithilfe ei-ner Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewan-delt und für den Elektroantrieb genutzt.

Der durch die Elektrolyse erzeugte Wasserstoff kann für die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen ver-wendet werden.

• Synthetisches Erdgas (CNG) entsteht durch die Me-thanisierung von Wasserstoff und Kohlendioxid aus der Umwelt.

• Synthetischer Diesel- und Benzinkraftstoff entsteht durch Konvertierung bzw. Chemische Synthese von Wasserstoff und Kohlendioxid aus der Umwelt.

Als Biomasse bezeichnet man Holz, Stroh, pflanzliche Abfälle und ähnliche natürliche Stoffe. Sie kann für die Herstellung von Pflanzenöl, RME/Biodiesel (Raps-ölmethylester) sowie Bioethanol verwendet werden. Die Erzeugung von Kraftstoffen aus Biomasse (BtL/Biomass to Liquid bzw. BCO/Bio Crude Oil) ist ebenso möglich.

367

13.2 TEIL- UND VOLL-ELEKTRISCHE ANTRIEBE

Sowohl vollelektrische als auch teilelektrische Antriebe nutzen elektrische Energie für den Fahrzeugantrieb mit dem Ziel, den Kraftstoffverbrauch und den CO2-Aus-stoß zu verringern.

Vollelektrischer Antrieb. Der Antrieb erfolgt aus-schließlich durch Elektromotoren.

Teilelektrischer Antrieb (Hybridantrieb). Er ist eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor und ei-nem oder mehreren Elektromotoren.

Die Übersicht (Bild 1) unterscheidet die folgenden Sys-teme:

• Micro-Hybrid (ohne elektrischen Antrieb) • Mild-Hybrid• Full-Hybrid• Plug-in-Hybrid • Extended Range Electric Vehicle (EREV)• Battery Electric Vehicle (BEV)

Die Systeme unterscheiden sich anhand der folgenden Funktionen:

• Regeneratives Bremsen• Start-Stopp• Drehmomentunterstützung• Elektrisches Fahren

Micro-Hybrid. Die Energieeinsparung erfolgt durch die Start-Stopp-Funktion sowie durch Rekuperation bzw. Bremsenergierückgewinnung (Umwandlung von

Teilelektrische AntriebeOhne elektri-

schen Antrieb

RegenerativesBremsen

RegenerativesBremsen

RegenerativesBremsen

RegenerativesBremsen

RegenerativesBremsen

Start-Stopp Start-Stopp Start-Stopp Start-Stopp

Drehmoment-unterstützung

Drehmoment-unterstützung

Drehmoment-unterstützung

RegenerativesBremsen

ElektrischesFahren

ElektrischesFahren

ElektrischesFahren

ElektrischesFahren

Vollelektrischer

Antrieb

Micro-Hybrid Mild-Hybrid Full-Hybrid Plug-in-HybridEREV

(Extended RangeElectric Vehicle)

BEV(Battery

Electric Vehicle)

Bild 1: Teil- und Voll elektrische Antriebe

Bewegungsenergie in elektrische Energie). Die elektri-sche Energie wird in der Bordnetzbatterie gespeichert und entlastet somit den Generator und damit den Verbrennungsmotor. Der Micro-Hybrid benötigt keine Hochvolt-Batterie.

Mild-Hybrid. Er besitzt eine kleine Elektro-Maschine, die den Verbrennungsmotor in bestimmten Fahrsitu-ationen unterstützt. Die Leistung der Elektro-Maschine sowie die Batteriekapazität reichen für rein elektrisches Fahren nicht aus.

Full-Hybrid. Er ermöglicht das Fahren ausschließlich mit Benzin- oder Elektromotor oder ggf. auch die Kom-bination beider Antriebsquellen.

Plug-In-Hybrid. Er verfügt über eine Batterie, die zu-sätzlich über das Stromnetz geladen werden kann. Die Batterie des Plug-In-Hybrid verfügt über eine größere Kapazität als die Batterie eines Full-Hybrid-Fahrzeu-ges.

Extended Range Electric Vehicle (EREV). Unter ihnen versteht man Elektrofahrzeuge, die über einen zusätz-lichen Verbrennungsmotor verfügen. Der Motor dient ausschließlich der Erzeugung elektrischer Energie, falls die Kapazität der Batterie nicht ausreicht. Damit kann die Reichweite des Fahrzeugs verlängert werden.

Battery Electric Vehicle (BEV). Diese Fahrzeuge ver-fügen über keinen Verbrennungsmotor und werden ausschließlich rein elektrisch betrieben. Die Reichwei-te des Fahrzeugs hängt neben der Fahrweise auch von der Kapazität der Batterie ab.

13

368 13 ALTERNATIVE ANTRIEBSKONZEPTE

22 ZWEIRADTECHNIK

22.1 KRAFTRADARTEN

Krafträder sind einspurige Fahrzeuge mit zwei Rä-dern. Man darf mit ihnen auch Anhänger ziehen. Sie können Beiwagen mitführen, wobei die Eigenschaft als Kraftrad erhalten bleibt. Krafträder müssen mit Sturzhelm gefahren werden.

Man unterscheidet:

• Fahrräder mit Hilfsmotor, z. B. Pedelec

• Kleinkrafträder, z. B. Roller, S-Pedelec, Elektroscooter

• Leichtkrafträder

• Krafträder, z. B. Motorroller

• Motorräder, Motorräder mit Beiwagen

22.1.1 FAHRRÄDER MIT HILFSMOTOR

Es sind ein- oder zweispurige Fahrzeuge deren Mo-torhubraum 50 cm3 nicht überschreiten darf und deren maximale Fahrgeschwindigkeit auf 25 km/h begrenzt ist.

Sie können sowohl durch einen Motor als auch mit Tretkurbeln angetrieben werden. Gemäß Kraftfahrge-setz und Straßenverkehrsordnung gelten sie nicht als Kraftfahrzeuge, sondern als Fahrräder.

Motoren. Es werden vorwiegend gedrosselte 1-Zylin-der-2T-Hubkolbenmotoren mit Leistungen von 0,5 kW bis 3,7 kW, bei Drehzahlen von bis zu 6000 1/min ein-gesetzt.

■ Pedelec

Es wird auch E-Bike oder Elektrofahrrad genannt und ist ein Fahrrad mit Elektromotor, der bis 25 km/h mit nicht mehr als 600 W unterstützt. Es besteht zum Füh-ren kein Mindestalter, keine Helm- und Führerschein-pflicht.

22.1.2 KLEINKRAFTRÄDER (§ 2 KFG, KLASSE L1e) (BILD 1, 2 UND BILD 3)

Es sind einspurige Fahrzeuge deren Motorhubraum auf 50 cm3 begrenzt ist. Die maximale Fahrgeschwin-digkeit von 45 km/h darf nicht überschritten werden.

Der Antrieb erfolgt durch 2- oder 4-Taktmotoren, die luft- oder wassergekühlt sind. Sie erzeugen eine Leis-tung von ca. 1,5 kW … 3,3 kW bis 4,7 Nm Drehmoment, bei Drehzahlen bis 8500 1/min. Zum Fahren wird benö-tigt: Betriebserlaubnis, Führerschein Klasse AM (ab 15 Jahre), Helm und Versicherungskennzeichen.

Bild 1: Kleinkraftroller Bild 2: Kleinkraftrad

■ Enduro Kleinkraftrad (Bild 2)

Diese Zweiradvariante hat die gleichen Motorvarianten wie die Roller. Das 5- oder 6-Gang-Getriebe ist manuell über Fußrasten zu schalten.

■ S-Pedelec (Pedal Electric Cycle)

Es gilt als Kleinkraftrad, wenn die Nennleistung max. 4 kW beträgt und der Elektromotor bis zu einer max. Geschwindigkeit von 45 km/h unterstützt. Zum Fahren wird benötigt: Führerschein Klasse AM oder Klasse B, Betriebserlaubnis und Versicherungskennzeichen.

■ Elektro-Scooter (Bild 3)

Es ist ein Roller mit Elektroantrieb, der eine max. Ge-schwindigkeit bis 45 km/h erreichen darf.

Aufbau. Die Batterie mit 48-V-Spannung besitzt eine Kapazität von bis zu 3,7 kWh. Sie versorgt den im Hin-terrad angebrachten Elektro-Nabenmotor, der bis zu 1,8 kW leistet. Ein Controller regelt, angesteuert vom Drehgriff, die Drehzahl des Motors. Die Reichweite be-trägt mit einem Akku ca. 50 km. Die Ladezeit beträgt ca. 2–3 Stunden. Ein Anzeigeinstrument informiert über Fahrgeschwindigkeit, gefahrene Wegstrecke und Ladezustand.

Bild 3: Elekto-Scooter mit 1,8 kW Leistung

764

22.1.3 LEICHTKRAFTRÄDER (KLASSE L3e-A1)

Es sind ein- oder zweispurige Fahrzeuge mit zwei oder drei Rädern. Diese Motorräder oder Motorrol-ler dürfen maximal 125 cm3 und eine maximale Leis-tung von 11 kW besitzen.

Der Antrieb erfolgt meist mit 1-Zylinder-4-Taktmoto-ren, die mit Luft oder Wasser gekühlt werden. Weiter können sie mit ABS oder einer Kombibremse (CBS) ausgestattet sein. Die Kraftübertragung erfolgt i.d.R. über Kette mit einem manuell zu schaltenden 5- oder 6-Gang-Getriebe. Diese Fahrzeuge sind betriebserlaub-nis-, zulassungs- und haftpflichtversicherungspflichtig. Sie müssen ein amtliches Kennzeichen haben und sind deshalb nach KFG § 57a überprüfungspflichtig. Zum Fahren ist die Fahrerlaubnis der Klasse A1 notwendig. Diese kann ab dem 16. Lebensjahr erworben werden. Sie werden in allen Zweiradvarianten, z. B. als Cruiser, Tourer, Enduro, Supermoto oder als Sportmotorräder (Bild 1) angeboten.

Bild 1: Leichtkraftrad, Sportmotorrad, 125 cm3, 9,8 kW

22.1.4 MOTORROLLER

Es sind 1- oder 2-spurige Fahrzeuge mit zwei oder drei Rädern. Sie werden als Motorroller oder Motor-dreiräder (Bild 2) mit Motorhubraum > 50 cm3 und einer Fahrgeschwindigkeit > 45 km/h angeboten.

Bei Motorrollern ist das Triebwerk verkleidet und es be-findet sich im hinteren Teil des Fahrzeugs oder in dem als Triebsatzschwinge (Bild 3) ausgeführten Motor- und Getriebegehäuse. Sie werden je nach Verkleidung und Ausführung als City-, Fun-, Sport-, Klassik-, Allround- oder Komfortroller angeboten.

Bild 2: Kraftroller, 350 cm3, 25 kW, 7500 1/min

Motoren. Es werden vorwiegend 1-Zylinder-2- oder 4-Taktmotoren verwendet.

Motordaten:

Hubraum Leistung Drehzahl

bis 125 cm3 bis 10,6 kW 9200 1/min

bis 745 cm3 bis 41 kW 7000 1/min

Antriebsstrang. Die Kraftübertragung erfolgt meist über eine kompakte Triebsatzschwinge auf die Hinter-räder. Sie besteht aus:

• Motor • Variator• Kupplung • Hinterradgetriebe

Triebsatzschwinge (Bild 3). Sie ist meist als zweiteili-ges Motor- und Antriebsgehäuse ausgeführt und ist im Rahmen schwenkbar gelagert. Sie dient gleichzeitig als Schwinge zur Führung des Hinterrades und Auf-nahme des Feder-Dämpferelements. Die Kurbelwelle ist mit dem treibenden Riemenscheibenpaar (Variator) verbunden.

Schwenk-lager

Keilriemen

Variator

Motor

BefestigungFederelement

Getriebe

Bild 3: Triebsatzschwinge

SimKfz

EFA

Variator (Bild 4). Er besteht aus einem treibenden und getriebenen Riemenscheibenpaar, das seinen Durch-messer variieren kann (stufenlose Übersetzung).

Wirkungsweise. Beim Anfahren hat das Antriebsschei-benpaar wegen der innen anliegenden Gleitrollen im Variator einen kleineren wirksamen Scheibendurch-messer. Das hintere Scheibenpaar hat einen großen Durchmesser (große Übersetzung ins Langsame). Steigt die Antriebsdrehzahl, werden die Gleitrollen durch die Fliehkraft im Variator nach außen gedrückt und der wirk-same Durchmesser vergrößert sich. Die Übersetzung verringert sich und die Abtriebsdrehzahl steigt.

Anfahrkupplung. Sie sitzt auf der Abtriebswelle und ist als Fliehkraftreibungskupplung ausgeführt.

Zahnradgetriebe. Es befindet sich auf der Abtriebswel-le und übersetzt ins Langsame.

AntriebAbtrieb

großerDurch-messer

Fliehkraft-kupplung

kleinerDurch-messer

Zahnrad-Getriebe

KeilriemenGleit-rollen

Variator

RadAnfahren

Bild 4: Übersetzungen beim Anfahrvorgang

22 ZWEiRADTECHNiK 765

22

23NUTZFAHRZEUGTECHNIK

23.1 EINTEILUNG

Nutzfahrzeuge lassen sich nach ihrem Verwendungs-zweck einteilen:

Kleintransporter (Bild 2). Mit geschlossenem Kasten oder Pritsche mit Einfach- bzw. Doppelkabine dienen sowohl zum Personen- als auch zum Gütertransport.

Bild 2: Kleintransporter

Vielzwecklastkraftwagen (Bild 3). Mit ihm können Gü-ter auf einem offenen Aufbau, z. B. Pritsche, oder ge-schlossenem Aufbau, z. B. Kasten, transportiert werden.

Bild 3: Vielzwecklastkraftwagen

Spezialkraftwagen (Bild 4). Diese Fahrzeuge haben ei-nen besonderen Aufbau. Weiter können auch spezielle Einrichtungen oder Ausrüstungen vorhanden sein, die vom Einsatzzweck bestimmt werden, z. B. Tank oder Silowagen, Müllfahrzeuge.

Bild 4: Speziallastkraftwagen

Kraftomnibus (Bild 5). Je nach Ausführung kann er als Reisebus, Linien- oder Spezialbus verwendet werden.

Bild 5: Reisebus

Zugmaschinen (Bild 6). Sattelzugmaschinen sind mit Sattelkupplungen zur Aufnahme eines Sattelanhän-gers ausgerüstet. Beide zusammen bilden das Sattel-kraftfahrzeug. Zugmaschinen werden nur zum Ziehen von Anhängerfahrzeugen verwendet.

Bild 6: Zugmaschinen

Kleintransporter

zum Personen- und Gütertransport

Zugmaschine

zum Ziehen von Anhängefahrzeugen

Kraftomnibus

zur Personenbeförderung

Lastkraftwagen

zum Gütertransport

Nutzkraftwagen (Nkw)

sind zum Transport von Personen, Gütern und zum Ziehen von Anhängefahrzeugen bestimmt

Bild 1: Einteilung der Nutzkraftwagen

786

23.2 ABMESSUNGEN VON NFZ

Die wichtigsten Abmessungen wie z. B. Breite, Höhe und Länge eines Nfz sind in Österreich gesetzlich durch die KDV, die der EU-Richtlinie 96/53/EG entspricht, fest-gelegt (Bild 1).

Abmessungen, die nicht direkt durch Gesetze festge-legt werden, sind z. B. Radstand, Rahmenhöhe und -länge, Überhanglänge und Bodenfreiheit.

Höhe und Breite. Die maximal zulässige Breite von Nfz beträgt innerhalb der EU 2,55 m, außerhalb der EU 2,50 m. Die maximale Höhe von Nfz ist in Europa (ohne England) auf 4 m beschränkt.

12m 2,55m

4m

18,75m

EUROPA

Bild 1: Max. Höhe, Breite und Länge

Länge. Einzelfahrzeuge dürfen eine maximale Länge von 12 m haben. Die maximal zulässige Gesamtlänge für Gliederzüge beträgt 18,75 m, für Sattelzüge 16,50 m.

23.3 ZULÄSSIGE MASSEN VON NFZ

Zulässige Achslast. Sie bezeichnet die Gesamtlast ei-ner Achse oder Achsgruppe, die nicht überschritten werden darf.

Die zulässigen Achslasten eines Nfz bestimmen sein zulässiges Gesamtgewicht bzw. die Gesamtmasse und somit die maximal mögliche Zuladung.

Zulässige Gesamtmasse ist die Masse eines Fahrzeugs oder einer Fahrzeugkombination, die nicht überschrit-ten werden darf. Es setzt sich zusammen aus der Sum-me von Leergewicht und maximaler Zuladung des Fahrzeugs (Bild 2).

Mindestmotorleistung. Um bei maximaler Zuladung ein ausreichendes Beschleunigungsvermögen zu ge-währleisten, schreibt der Gesetzgeber eine Mindest-motorleistung vor.

Gemäß § 1b KDV muss die Motorleistung von Om-nibussen, Lkw, Sattel- und Gliederzügen mehr als 5 kW (6,0 PS) pro Tonne der zulässigen Gesamtmas-se betragen.

Einachsanhänger

Anhänger mit 2 Achsen

Anhänger mit 3 Achsen

Motorwagen mit 2 Achsen

Motorwagen mit 4 odermehr Achsen

Sattelzug mit 5 oder 6 Achsen, Sattelzugmaschinemit mindestens 3 Achsen

mit 40-Fuß-ISO-Containerim kombinierten Verkehr

Gliederzug mit 5 oder 6 Achsen

10 t + zus. Stütz-last Anhänger-

kupplung

18 t

24 t

18 t

25 t

26 t

32 t

40 t

44 t

40 t

Motorwagen mit 3 Achsen

wenn Antriebsachse mitDoppelbereifung und Luft-federung bzw. als gleich-wertig anerkannte Feder-ung ausgerüstet ist

Bild 2: Zulässige Gesamtmassen in der EU

23.4 BELADUNGSVORSCHRIFTEN

Nach § 101 KFG ist die Ladung ausreichend zu si-chern. Bei einer Vollbremsung oder einem plötzli-chen Ausweichmanöver darf sie weder verrutschen noch umfallen.

Dabei sind die anerkannten Regeln der Ladungssi-cherung zu beachten.

Nach § 101(1a) KFG ist der Fahrzeugführer dafür verant-wortlich, dass der Lastzug und die Ladung vorschrifts-mäßig sind. Die Verkehrssicherheit des Fahrzeugs darf durch die Ladung nicht beeinträchtigt werden.

Über die vordere Fahrzeugbegrenzung darf generell keine Ladung hinausragen. Nach hinten darf sie bis zu 1,5 m hinausragen. Bei einer Wegstrecke von weniger als 100 km, darf die Ladung bis zu 3 m hinausragen. Es muss generell eine rote Kennzeichnung (Fahne oder Schild 30 cm × 30 cm) angebracht sein.

Daraus leiten sich folgende Pflichten des Fahrzeugfüh-rers ab:

• Er muss vor Fahrtantritt den verkehrssicheren Zu-stand seines Fahrzeugs kontrollieren.

• Er muss den verkehrssicheren Zustand der Ladung kontrollieren bzw. herstellen.

• Er darf bei einem Mangel die Fahrt nicht antreten, wenn dieser die Verkehrssicherheit beeinträchtigt.

23 NUTZFAHRZEUGTEcHNiK 787

23

23.5 NKW-MOTOREN

Bild 1: Motor für schwere Nutzfahrzeuge

Anforderungen an moderne Nutzfahrzeugmotoren sind:

• geringer Verbrauch• geringer Schadstoffausstoß• hohe Lebensdauer• gleichbleibend hohes Drehmoment über dem nutz-

baren Drehzahlbereich• große Wartungsintervalle• wartungsfreundlicher Aufbau.

in Nutzkraftwagen kommen heute wegen des besse-ren Wirkungsgrades und dem daraus resultierenden geringeren spezifischen Verbrauch, fast ausschließlich aufgeladene Dieselmotoren zum Einsatz.

in Tabelle 1 sind beispielhaft Kenngrößen von Pkw- und Nkw-Motoren gegenübergestellt.

Tabelle 1: Vergleich von Pkw- und Nkw-Motoren

Otto-Motor Turbo-Diesel-Motor

Pkw Nkw

Mind. Laufleistung

200 000 km 250 000 km 1,5 Mio.

Volllastanteil 5–10 % 5–10 % ~30 %

Literleistung 25–100 KW 25–100 KW 10–45 KW

Nenndrehzahl 5000–7500 1/min

3500–5500 1/min

1700–3500 1/min

Motor- Bremsleistung

10–15 % 10–20 % 60–100 %

Hubraum 1–6 l 1–6 l 3–14 l

Ladedruck … 1,5 bar … 2 bar … 2,8 bar

Leistungs-gewicht

1,3–5 kg/KW

1,8–5 kg/KW

2,5–8 kg/KW

Wirkungsgrad bis ~35 % bis ~45 % bis ~45 %

Verbrauch 3 … 20 l/100km

3 … 15 l/100km

25 … 40 l/100 km

Während bei den Kleintransportern modifizierte Pkw-Dieselmotoren bis 3-l-Hubraum als Antrieb die-nen, werden bei mittelschweren und schweren Nutz-fahrzeugen je nach zulässigem Gesamtgewicht und Einsatz des Fahrzeugs, Motoren bis 14-l-Hubraum ver-wendet.

Dies führt dazu, dass Nutzkraftwagen ein Höchst-drehmoment von 1500 Nm bis 3000 Nm abgeben kön-nen. Das Motordrehmoment bleibt über ein breites Drehzahlband nahezu konstant hoch.

Häufig haben die Motoren 6 bzw. 8 Zylinder und sind als Reihen- bzw. V-Motoren ausgeführt.

Moderne Nutzkraftwagen-Dieselmotoren arbeiten sehr verbrauchsgünstig mit Volllastwerten des spezifischen Kraftstoffverbrauchs unter 200 g/kWh. Lastzüge und Sattelkraftfahrzeuge kommen damit bei 40 t Gesamt-gewicht auf mittlere Kraftstoff-Streckenverbräuche von etwa 25 l/100 km … 40 l/ 100km bei Laufleistungen von weit über 1 000 000 km ohne größere instandsetzung.

Motorkennlinen. Bild 2 zeigt die Motorkennlinien eines 6-Zylinder-Reihenmotors mit common-Rail-Einsprit-zung und Abgasturboaufladung mit zwei Einlass- und zwei Auslassventilen je Zylinder.

Leistung

250

210

190

170

150

130

110

90

70600 900 2400min–11200 1500 1800

250KW

213KW

184KW

KW

Drehzahl

Bild 2: Leistungskennlinie von Lkw-Motoren

Je nach Anforderung, wie z. B. Einsatz bei Kurz-, Mit-tel-, Langstrecke oder Schwerlastverkehr, gibt es ver-schiedene Motorversionen, wobei die Komponenten der Motormechanik (Rumpfmotor) meist unverändert bleiben.

Die Leistungs- und Drehmomentabstufung erfolgt durch eine Veränderung an folgenden Systemen:

• Gemischaufbereitung• Ladersystem• Motorsteuergerät (Kennfeld)• Abgasnachbehandlungssystem.

23

788 23 NUTZFAHRZEUGTEcHNiK