"Trends haben immer mit Elektronik und Software zu tun"

Auf der IAA 2002 in Hannover stellt DaimlerChrysler den neuen Mercedes-Benz Actros für den Fernverkehr vor, der seinen Vorgänger von 1996 ablöst. Der Verteiler-Lkw Axor ist bei einer Leserwahl erst kürzlich als bestes Fahrzeug seiner Klasse ausgezeichnet worden. Die ATZ sprach mit Dr.-Ing. Hartmut Marwitz, Leiter Entwicklung Mercedes-Benz Lkw bei der DaimlerChrysler AG, über aktuelle Fahrzeuge und zukünftige Entwicklungen.

Herr Dr. Marwitz, der Actros setzte 1996 technische Maßstäbe. Was waren die Gründe dafür?
Der Actros hat aus unserer Sicht tatsächlich Maßstäbe gesetzt, denn wir haben erstmals die – natürlich bekannte – Technik durchgängig in Serie gebracht. Dazu gehören ABS und EPS, also die elektronisch-pneumatische Schaltung, sowie die Scheibenbremsen. Wir haben nicht damit gewartet, bis der Kunde es abkauft, sondern diese Merkmale in die Serie eingebracht, um ihnen zum Durchbruch zu verhelfen.

Welche Möglichkeiten sehen Sie für weitere Verbesserungen der Baureihe und wie beeinflusst seine Konstruktion andere Lkw-Entwicklungen?
Weitere Trends der nächsten Zeit haben eigentlich immer etwas mit Elektronik, Software und Systemtechnik zu tun: Das betrifft unter anderem die Motoren, und hier vor allem die Gestaltung des Einspritzgesetzes, das immer mehr verbessert wird, sei es bei Pumpe-Leitung-Düse oder bei Common Rail. Eine große Herausforderung ist die vor uns liegende Abgasgesetzgebung nach Euro 4, die bei vernünftigen Verbräuchen nicht mehr innermotorisch abzuarbeiten ist, sondern nur noch extern. In diesem Bereich bin ich durchaus mit der Politik einig, die eine optimale Verbrennung wünscht, das heißt verbrauchsgünstig mit möglichst hohen Temperaturen und damit optimalen Prozesswirkungsgraden. Im Gegenzug entstehen jedoch hohe NOx-Anteile, die nur extern abgearbeitet werden können. Und hier kommt natürlich wieder die Elektronik ins Spiel, zum Beispiel im Hinblick auf die Steuerung der richtigen Einspritzmenge. Die beiden großen Herausforderungen bei der Nachbehandlung sind immer Partikel und NOx. Die Partikel kann man bei hohen Drücken und Temperaturen niedrig halten, aber das sich gegenläufig verhaltende NOx nur durch den Zusatz von beispielsweise Harnstoff, der nach Bedarf eingedüst wird.

Welche Entwicklungen wird es im Bereich der Sicherheit geben?
Wir glauben, dass wir bereits heute die Instrumentarien haben, um einen Fail-Safe-Truck zu bauen, der im Bedarfsfall in der Lage ist, selbstständig auf der Straße zu bleiben und rechtzeitig anzuhalten. Mithilfe eines Radarsystems kann er bis zum Stillstand abbremsen, und zwar mit einer größeren Verzögerung als heute. Heute sind nur etwa 2,5 m/s2 möglich, da eine automatische Bremsung zum Beispiel auch auf Eis funktionieren muss. Wir gehen nun den Weg, dass in einer Situation, in der sich ein Unfall wirklich nicht mehr vermeiden lässt, mit voller Kraft abgebremst wird, selbst wenn der Untergrund nicht optimal ist. Eines unserer Forschungsgebiete hierbei ist es, den Untergrund im laufenden Betrieb zu identifizieren. Im Grunde ist das relativ einfach, denn der tatsächliche Grenzreibwert ist dabei nicht entscheidend – eigentlich reichen uns zehn Klassen, die man mit bestehenden Mitteln identifizieren kann. Ob es regnet, lässt sich mit einem Regensensor ermitteln, die Art des Untergrunds lässt sich akustisch sensieren. Insgesamt kann man also ziemlich genau eine Reibwertkategorie ermitteln und dies in die Bremsstrategie einbringen.
Ein System, das wir noch weiterentwickeln werden, ist der Spurwächter, der die Straße abtastet und feststellt, ob man von der Straße abkommt. Im Actros sind bereits rund 1.000 Spurwächter im Einsatz.
In einigen Jahren werden wir sicherlich auch Steer-by-Wire-Systeme haben. Viele finden das nach wie vor erschreckend, aber in Wirklichkeit können wir unseren Fahrern damit eine höhere Sicherheit bieten. Tatsächlich können wir mit unseren Steer-by-Wire-Systemen sogar eine höhere Ausfallsicherheit garantieren als heute. Dies ist beispielsweise durch redundante Funktionen möglich, die so bei einer mechanischen Lenkung nicht machbar sind. Übrigens haben wir bereits heute eine Betriebserlaubnis für ein solches System in unserem Unimog.

Machen solche Systeme denn nicht nur dann Sinn, wenn es alle machen?
Nein, bestimmte Maßnahmen machen tatsächlich nur bei massenhafter Verbreitung Sinn, das betrifft zum Beispiel das Thema Abgasgesetzgebung, auch wenn die Umsetzung viele Jahre dauert. Bei einem solchen Sicherheitssystem ist das anders, denn es bedeutet für Sie als Fahrer oder Fuhrunternehmer sofort eine Reduzierung der Gefahr. Wir gehen davon aus, dass es möglich sein müsste, solche Systeme über die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung – vor allem über die Reduzierung von Versicherungsprämien – zu realisieren und zu verkaufen.

Inwieweit akzeptieren die Fahrer solche Systeme?
Das ist tatsächlich ein Problem. Uns stellt sich die Frage, wie wir verhindern, dass der Fahrer solche Systeme abschaltet, weil sie ihm möglicherweise läs-tig sind. Deswegen sind wir ständig dabei, noch intelligentere Systeme zu entwickeln. Solch ein System ist zum Beispiel dazu in der Lage, in Abhängigkeit zum Lenkverhalten festzustellen, ob ein Fahrer müde ist – denn das Lenkverhalten müder Menschen weicht vom Normalverhalten ab. Damit der Fahrer dieses zugegebenermaßen lästige System – den Spurwächter – nicht abschaltet, könnte man dafür sorgen, dass es sich nicht deaktivieren lässt oder sich immer wieder einschaltet. Wir wollen dem Fahrer jedoch nicht die Verantwortung abnehmen. Je stärker man entlastet ist, desto überraschter ist man, wenn man plötzlich reagieren muss. Es kommt darauf an, den Konflikt zu lösen zwischen Entlastung einerseits und der nach wie vor notwendigen Konzentration des Fahrers andererseits.

Ihr Telligent-Bremssystem erfordert eine geeignete Ausrüstung auch bei Aufliegern und Anhängern, um voll wirksam zu sein. Inwieweit passt sich die Anhängerindustrie dieser Technik an?
Zum Glück ist dieses System vom Auflieger unabhängig. Sicherlich werden Sie heute Auflieger finden, deren elektronische Steuerung das Zusammenspiel mit Telligent zulässt, zum Beispiel von Wabco. Allerdings müssen wir davon ausgehen, dass es im Markt rund drei Mal so viele Auflieger wie Sattelzugmaschinen gibt. Also muss das System mit allen Aufliegern kompatibel sein. Wir haben das gelöst, indem wir mit unserem Bremssystem das Gesamtgewicht des Zuges identifizieren. Dies lässt sich aus dem Kennfeld nach der Formel Kraft = Masse x Beschleunigung relativ einfach ermitteln. Wenn nun bei einem Bremsvorgang nicht die rechnerisch erwartete Verzögerung erfolgt, erhöhen wir den Druck für den Auflieger, der damit abhängig von seinem Gewicht adäquat an der Bremsarbeit beteiligt wird.

Der Axor-Antriebsstrang mit dem Reihensechszylindermotor hat hervorragende Eigenschaften. Welchen Einfluss hat dieser Erfolg bei DaimlerChrysler auf das V-Motoren-Konzept?
Ein Reihenmotor hat natürlich Vorteile im Bereich der Laufkultur. Andererseits baut er nicht so kompakt wie ein V-Motor. Der Reihenmotor hat wiederum Vorteile hinsichtlich der Anordnung der Ladungswechselorgane, denn bei einem V-Motor ist hier der Aufwand vor allem in Verbindung mit den Turboladern deutlich höher. Ein weiterer Aspekt sind die Kostenvorteile des Reihenmotors, weil man nur einen Zylinderkopf benötigt, während beim V-Motor unter Umständen jeder Zylinder seinen eigenen Zylinderkopf hat. Insgesamt spricht einiges für einen Reihenmotor, zumal man heute ohne nennenswerte Schwierigkeiten eine Leistung von 368 kW realisieren kann. Für die Segmente mit großen Stückzahlen genügt diese Leistung. Bei noch stärkeren Motoren kommt allerdings die Kompaktheit von V-Motoren zum Zuge, dies betrifft aber nur rund fünf Prozent des Marktes.

Welches Getriebekonzept ist aus Ihrer Sicht für schwere Lkw am besten geeignet und welches für leichte Lkw im Verteilerverkehr?
Schauen wir uns zunächst einmal einen 40-Tonner an: Wenn Sie eine verschleißlose Bremse haben, sei es ein Retarder, Turbo-Brake oder eine Motorbremse, dann sind Sie gehalten, am Berg mit möglichst hohen Drehzahlen zu fahren, weil die Bremsleistung progressiv mit der Drehzahl zunimmt. Mit einem 16-Gang-Getriebe können Sie nun sehr präzise die Drehzahl einfahren, die die das jeweilige Gefälle erfordert. Beim Zwölfgang-Getriebe haben Sie da bereits Lücken, so dass Sie immer wieder mit der Betriebsbremse nachbremsen müssen. Für das Fahren im normalen Gelände kommt man mit einem Zwölfgang-Getriebe aus, es gibt aber, wie man sieht, gute Argumente für ein 16-Gang-Getriebe. Ich glaube, die Zukunft heißt Zwölfgang-Getriebe, für besonders gute Bremsleistung 16-Gang-, und, wenn Bremsleistung weniger wichtig ist, Neungang-Getriebe. Für leichte Lkw werden mehr als neun Gänge nicht notwendig sein. Ein Thema, mit dem nicht nur wir uns beschäftigen, ist der zukünftige Einsatz von Klauengetrieben, weil die Synchronisation hier nur noch durch die Motorsynchronisation durchgeführt wird. Erstens ist ein solches Getriebe bei gleichen Leistungsdaten leichter, kürzer und kostengünstiger, und zweitens muss man nicht mehr kuppeln und synchronisieren.

Wie stark kann die Wirtschaftlichkeit von Lkw durch Rückgewinnung von Bremsenergie verbessert werden?
Grundsätzlich gehe ich davon aus, dass wir durch Rückgewinnungsmaßnahmen nicht sehr viel erreichen. Das eigentliche Problem dabei ist nicht die Rückgewinnung selbst, sondern die Frage der Speicherung von Energie. Es gibt heute im Wesentlichen zwei Techniken: Batterien, die aber aufgrund ihres Gewichts und der Kosten eher eine theoretische Möglichkeit darstellen, und Schwungräder, die bis zu 6 kWh Energie speichern können. Die Speicherung erfolgt allerdings bei Drehzahlen von 100.000 1/min im Vakuum; dazu müssen die Schwungräder kardanisch aufgehängt sein, weil Kreiseleffekte zu berücksichtigen sind. Die elektrische Ladung ist mit massiven Gleichrichtern, Transistoren und Thyristoren zu steuern – also schon fast Starkstromtechnik im Lkw – was einen enormen finanziellen Aufwand bedeutet. Es liegt allerdings auf der Hand, die vorhandene Energie einfach besser zu nutzen, zum Beispiel mit einer zweiten Turbostufe in Form der Compound-Aufladung. Damit können Sie auf die Gelenkwelle gehen oder theoretisch auch über einen Generator auf die Batterie.
Zukünftig sinnvoll erscheint es mir, die Bremsphasen zum Laden der normalen verfügbaren Speicher zu verwenden. Das kann heißen, den Generator nur im Schubbetrieb einzuschalten, die Kühlleistung nur im Schubbetrieb einzuschalten oder ebenso die Druckluft. Es geht darum, seine Energiespeicher, also Batterien, Druckluft, aber auch Kühlleistung, besser zu nutzen. Wir haben ja beispielsweise eine Standklimaanlage – und damit ungefähr 100 kg Eis, die man durchaus bis -40 oder -50 °C abkühlen kann. Diese Kälte kann man etwa verwenden, um die Motorkühlung zu betreiben und sich stattdessen den Lüfter zu sparen. Allgemein ausgedrückt, könnte man die Bremsenergie intelligenter nutzen, indem man seine natürlichen vorhandenen Speicher größer macht.

Herr Dr. Marwitz, herzlichen Dank für das Gespräch.

Autor(en): Gernot Goppelt und Erich Hoepke

Suche: