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Herkunft: Hagenberg
Scharfe Kurven
Mit moderner Elektronik und Embedded Software werden Serienmotoren leistungsfähiger und ökologischer. Wir waren bei unserem Industriepartner Steinbauer Tuning Technologies in Enns (OÖ) zu Besuch, um einen Einblick in das Spannungsfeld aus Leistung, Verbrauch und Emissionen zu bekommen.
Nur 25 km von der Fachhochschule in Hagenberg entfernt befindet sich die Firma Steinbauer Tuning Technologies, die in Enns/OÖ ihren Sitz hat. Dort begrüßt uns DI (FH) Michael Schifko, der selbst Absolvent vom Studiengang HSSE ist und dort seit mehreren Jahren als Entwickler im Hard- und Software-Bereich tätig ist. Beim Rundgang durch die Firma erzählt er uns, welche Bedeutung die Kombination aus Hard- und Software heute bei den Fahrzeugmotoren hat.
"Ökologie und Leistungssteigerung von Verbrennungsmotoren lässt sich heute nur mehr durch den Einsatz von Embedded Systems erreichen. Verbrennungsmotoren werden durch moderne Hardware (Elektronik) und Software gesteuert. Das Potenzial der Verbrennungsmotoren ist hier noch lange nicht erschöpft", erzählt Schifko.
Nicht nur PKW-Motoren
Dabei sind es längst nicht mehr nur PKW-Motoren. Inzwischen werden für Traktore die Motorleistungen optimiert, um schwere Geräte im Gelände leichter handhaben zu können. So kommt man mit der geringeren und günstigeren Motorisierung bei der Anschaffung aus, ohne später Leistungseinbußen zu haben.
Aber auch LKW-Motoren sind ein wichtiges Geschäftsfeld. Hier spielt Ökologie und Verbrauchsoptimierung eine entscheidende Umwelt- und Wettbewerbsrolle. Wenn man bedenkt, dass ein 40-Tonner einen Verbrauch von rund 35 Liter auf 100km hat und dabei einige Millionen Kilometer im Laufe des gesamten LKW-Lebens zurücklegt, ist das ein enormes Sparpotential. "Die Umweltbelastung eines LKWs kann hier deutlich gesenkt werden, momentan liegen wir bei einer Einsparung von 3 Liter pro 100 km", erklärt er uns.
Darüber hinaus erstreckt sich die Palette der Optimierungen auf Wohnmobile, Transporter und Motorräder bis hin zu Booten. Ein breites Spektrum, von dem wir uns die PKW-Sparte nun näher ansehen.
Leistungsoptimierung bei PKW-Motoren
Ein PKW-Motor hält heute problemlos 500.000 km, eine regelmäßige Wartung vorausgesetzt - das kennt man von den Taxis. Nur wird diese Laufleistung selten erreicht, weil andere Verschleißteile oder schlichtweg die Korrosion dem Autoleben ein Ende setzt. Im Schnitt kommen die Fahrzeuge bei 250.000 km auf den Friedhof, hier hat der Motor erst die Hälfte seiner Laufleistung erreicht.
"Wir führen bei den PKW-Motoren eine Leistungsoptimierung von 20 % durch, also 20 % mehr Drehmoment und 20 % mehr Leistung. Dabei testen wir jedes Fahrzeug einzeln und übernehmen auch die Garantie dafür", erklärt Schifko und ergänzt noch, dass bislang noch kein Garantiefall eintrat.
Rollenprüfstand zur Leistungsmessung
Wichtig für die Tests und die generelle Entwicklung der Motorsteuerungen ist der Leistungsprüfstand. Während in den Automobilwerken die Motore noch vor dem Einbau in die Karosserie relativ einfach getestet werden können, muss für die Leistungsmessung im verbauten Zustand das Fahrzeug auf einen Rollenprüfstand gefahren werden.
Um dort die reine Motorleistung zu ermitteln, müssen die Verluste die zwischen Motor und der abgegeben Leistung an den Rollen des Prüfstands (Antrieb, Getriebe, Reifen, etc.) berücksichtigt werden. Die eigentliche Motorleistung wird dann daraus zurückgerechnet.
Um das zu demonstrieren, zeigt uns Schifko den hauseigenen Rollenprüfstand. "Wir haben einen der wenigen Allrad-Prüfstände. Die sind teurer, weil die Rollen nicht fix montiert werden können sondern je nach Radstand des Fahrzeuges justiert werden müssen. Deswegen kommen andere Firmen immer wieder zu uns ins Testen", erzählt er.
Fahrzeug beim Leistungstest
Und so einen Leistungstest bereitet er nun vor. Dazu nimmt er ein Entwicklungs-Fahrzeug aus der aktuellen Fahrzeugpalette der Firma. Bei diesem Entwicklungs-Fahrzeug -- einem Audi A4 Avant quattro -- werden immer wieder verschiedene Tuning-Maßnahmen getestet, sodass er uns momentan gar nicht sagen kann, welche Leistung das Fahrzeug gerade hat. "Die angeschriebenen 315 PS sinds jedenfalls momentan nicht. Wir haben einiges wieder ausgebaut. Doch das werden wir gleich wissen", versichert uns Schifko, steigt in das Auto ein und fährt es auf den Prüfstand.
Festgezurrt und mit eingeschalteten Fahrtwindgebläse zur Kühlung geht es los. Dabei muss er beim Test ein Szenario einhalten. Er beschleunigt das Fahrzeug über die ersten 4 Gänge und muss es im vorletzten Gang über das gesamte Drehzahlband bei Vollgas ausdrehen. Der Rollenprüfstand misst hier die abgegebene Leistung an den Rädern.
Danach wird ausgekuppelt und so die Verlustleistung ermittelt. Jetzt misst der Rollenprüfstand die nötige Leistung, die für das Antreiben der Räder und des Antriebsstrangs nötig ist. Diese Leistung wird am Prüfstand mit negativem Vorzeichen ausgewiesen, weil sie einen Verlust darstellt, den der Motor aufbringen muss. Die Gesamtleistung des MotorsPmax ergibt sich aus der Summe von RadleistungPrad (gemessen in der Beschleunigungsphase) und VerlustleistungPverl (gemessen in der Auslaufphase). Zusätzlich kommt noch ein Korrekturfaktor hinzu, der eine Umrechnung auf Normalbedingungen (Druck und Temperatur) durchführt.
Bevor er den Test beginnt, drückt er uns noch einen Gehörschutz in die Hand. "Den werdet ihr brauchen", sagt er mit leichtem Grinsen im Gesicht. Ein guter Rat. Mit ohrenbetäubendem Lärm beschleunigt er das Allrad-Fahrzeug auf über 220 km/h bis in den Drehzahlbegrenzer. Der Boden vibriert. Die Rollen des Prüfstands zischen beim Auslaufen auf beiden Achsen, bis schließlich das System wieder zum Stillstand kommt. Ein durchaus beeindruckendes Erlebnis.
Die Testergebnisse
Mit dem ausgewiesenen Messergebnis ist er allerdings nicht zufrieden. Dabei sind die gemessenen 211 kW (287 PS) nicht das Problem. Er identifiziert ein Abstimmungsproblem im oberen Drehzahlbereich. "So würden wir das Auto nicht ausliefern", erzählt Schifko. "Es ist aber auch ein Testfahrzeug, wo wir deutlich über die 20 % Leistungssteigerung hinausgegangen sind und viele Dinge einfach ausprobieren, die beim Kunden noch nicht zur Anwendung kommen." Er schaut in den Unterlagen für diesen Motor nach und gibt uns ein Testprotokoll der finalen Version (-> siehe Anlage).
Auf unsere Frage, ob ihm die Arbeit Spaß macht und er seine Ausbildung im HSSE-Studium aus heutiger Sicht empfehlen kann, meinte er, dass es ein wirklich spannendes Gebiet ist und der Job sehr viel Abwechslung mit sich bringt. "Software Entwicklung einerseits, Hardware-Entwurf andererseits und dazwischen wieder mal eine Testfahrt am Prüfstand oder auf der Autobahn - zum Standort nach Deutschland."
Zur Person:
Michael Schifko hat das Bundesrealgymnasium in Graz besucht und danach das Studium HSSE in Hagenberg/OÖ begonnen, welches er 2004 abgeschlossen hat. Sein Berufspraktikum hat er bereits bei der Firma Steinbauer Tuning Technologies absolviert, wo er auch seine Diplomarbeit erstellt hat.
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Es folgt ein Film von der Leistungsmessung des Entwicklungsfahrzeuges (Audi A4 Avant 3,0 TDI V6 quattro S line) am Rollenprüfstand von Steinbauer TT:
Aufbau & Justierung der Rollen
Leistungsmessung
Auswertung des Messergebnisses
Die Testfahrt am Prüfstand führt unser Interviewpartner Michael Schifko selbst durch.
