Kategorie: Antrieb und Fahren

Stell dir vor, du bist mit deinen Eltern im Auto auf einer rutschigen Straße unterwegs und ihr möchtet rechts abbiegen. Ihr habt es eilig und deine Mutter fährt etwas zu schnell in die Kurve. Sie muss stark abbremsen und fährt dann wieder normal weiter. So etwas passiert oft in Sekundenschnelle, ohne dass man es richtig wahrnimmt. Früher wäre ein schlimmer Unfall passiert, doch zum Glück geht es heutzutage meistens gut aus. Das liegt an ABS und ESP: Genius erklärt dir, wie diese Assistenzsysteme vor Unfällen schützen können.

Meilenstein in der Automobilgeschichte

Das Anti-Blockier-System (ABS) gibt es schon seit mehr als 70 Jahren. Zu diesem Zeitpunkt arbeitete unter anderem die Firma Bosch daran und brachte die zweite verbesserte Version des Systems 1978 in Serie auf den Markt. Bereits in diesem Jahr baute die Daimler AG (jetzt Mercedes-Benz Group AG) das System in die ersten Autos ein. Die Erfindung des ABS war ein wichtiger Schritt für die Autobauer. Das System ermöglichte erstmals das Bremsen in einer Kurve und verhinderte, dass die Räder der Fahrzeuge beim starken Bremsen blockieren und das Auto ins Rutschen kommt.

Was sind ABS und ESP?
Das Umfahren von Hindernissen während des Bremsens auf einer Teststrecke – mit und ohne ABS

Wie funktioniert das ABS?

Bei einer Vollbremsung aus hoher Geschwindigkeit kommen die Räder eines Autos oft ins Rutschen – sie blockieren. Die Folge ist, dass die Fahrenden das Auto nicht mehr unter Kontrolle haben. Außerdem kommt das Auto schlechter zum Stehen, da die Bremsen nur bei Haftreibung richtig bremsen können. Wenn die Räder allerdings rutschen, entsteht Gleitreibung. Wie der Name schon sagt: Das Auto gleitet dann auf der Straße und wird schlechter abgebremst.

Das Blockieren der Räder könnten die Fahrenden in der Extremsituation verhindern, indem sie den Druck auf die Bremse zu den richtigen Zeitpunkten immer wieder anheben und absenken. Doch das ist alles andere als einfach und für die Fahrenden in einer Situation, in der sie zum Beispiel auf ein Hindernis zufahren, unmöglich. Deshalb greift das ABS für ihn ein und übernimmt die sogenannte Druckmodulation. „Raddrehzahlsensoren“ messen die aktuelle Raddrehzahl und melden sie an ein Steuergerät. Das Steuergerät wertet diese Informationen dann aus. Wenn es feststellt, dass ein Reifen zu blockieren droht, dann kann es den Bremsdruck nur auf diesem einzelnen Reifen reduzieren. Wenn der Reifen wieder läuft, wird der Bremsdruck vom System wieder erhöht, um das Auto so schnell wie möglich abzubremsen. Dadurch, dass die Reifen nicht blockieren und das Lenken weiter funktioniert, können die Fahrenden beim Bremsen sogar ein Hindernis umfahren.

Was sind ABS und ESP?
Hier siehst du wie das ESP reagiert wenn ein Auto übersteuert

Übersteuern und untersteuern

Um den Fahrenden noch mehr Hilfestellung zu geben, wurde das Anti-Blockier-System nach und nach weiterentwickelt. Seit 1995 gibt es das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP), das vor Schleudern in Kurven schützt und meist reagiert, bevor die Fahrenden überhaupt reagieren können. Auf nasser oder rutschiger Fahrbahn oder in einer Kurve kann ein Auto auf zwei verschiedene Arten ins Schleudern kommen.

Wenn die Fahrenden zu schnell in eine Rechtskurve fahren, kann das Auto übersteuern. Das bedeutet, dass die Hinterräder keinen Kontakt mehr mit der Fahrbahn haben. Dann dreht sich das Auto in die Kurve hinein. Um einen Unfall zu verhindern, bremst das ESP das linke Vorderrad ab und erzeugt damit eine Gegenkraft.

Beim Untersteuern in der Rechtskurve verlieren die Vorderräder den Kontakt mit der Fahrbahn und das Auto droht, nach außen aus der Kurve zu schlittern. In einem solchen Fall bremst das ESP das rechte Hinterrad ab.

Was sind ABS und ESP?
Hier gleicht das ESP ein Untersteuern aus

Wie funktioniert das ESP?

Ähnlich wie beim ABS misst der Raddrehzahlsensor die Raddrehzahl des Autos. Ein Lenkwinkelsensor umfasst den Winkel, in dem das Lenkrad eingeschlagen ist. Beide Sensoren erkennen so, wie die Fahrenden das Auto fahren möchten.

Der sogenannte Drehratensensor merkt, wenn das Auto beginnt, sich um die eigene Hochachse zu drehen. Der Beschleunigungssensor vergleicht das tatsächliche Verhalten des Autos mit den einprogrammierten Soll-Werten. Diese beiden Sensoren stellen so, im Gegensatz zu den anderen beiden, fest wie sich das Auto tatsächlich verhält.

Was sind ABS und ESP?
Oft merken die Fahrenden es nur am Kontrolllämpchen, dass das ESP gerade eingreift

Die Sensoren prüfen so insgesamt circa 25 Mal pro Sekunde, ob das Auto in die Richtung fährt, in die die Fahrenden auch lenken. Sie senden alle Informationen an den Systemrechner, der schließlich die Eingriffe an den Bremsen der einzelnen Räder steuert. Und das oft ohne, dass man es überhaupt merkt. Trotzdem sollten Autofahrende besonders auf rutschigen Fahrbahnen vorsichtig sein und auf keinen Fall zu schnell fahren. Auch Fahrerassistenzsysteme haben ihre Grenzen und können nicht in allen Situationen schützen.

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Mai 2017

Fotos: Mercedes-Benz Group AG

Nicht nur von außen besonders

Sonderfahrzeuge kommen überall dort zum Einsatz, wo ein einfaches Transportmittel nicht mehr ausreicht. Wenn es beispielsweise um die Sicherheit von Personen, die Rettung von Menschenleben oder um die Ordnung in den Städten geht. Durch Umbaumaßnahmen und der passenden Ausstattung werden die Fahrzeuge so verändert, dass sie den Arbeitsalltag bestimmter Personen erheblich erleichtern. Das wichtigste Kriterium: Sonderfahrzeuge müssen funktional sein.

Täglich unterwegs: Polizei, Feuerwehr und Müllautos

Täglich flitzen Polizeiautos oder Rettungswagen an dir vorbei. Die auffällige Farbgebung springt direkt ins Auge und die Sirenen sind von der Ferne zu hören. Wie würden die Einsätze ohne Blaulicht aussehen? Und hast du dich schon mal gefragt, wie die Feuerwehr ganz ohne Löschfahrzeug und Drehleiter meterhohe Flammen bändigen könnte?

Entsorgungsfahrzeuge haben eine wichtige Aufgabe und sind täglich unterwegs

Vor allem für den Arbeitsalltag mit vielen Einsatzfahrten sind Sonderfahrzeuge unentbehrlich. Aber auch in weniger riskanten Berufen sind sie zentraler Bestandteil: In den Kommunen kommen Kehrmaschinen, Winterdienstmaschinen oder die Entsorgungsfahrzeuge der Müllabfuhr täglich zum Einsatz. Auf unseren Flughäfen sorgen Sonderfahrzeuge dafür, dass die Flugbahn im Winter nicht vereist ist oder dass der Bordservice reibungslos ablaufen kann. Auch Pkw, die speziell auf den Schutz ihrer Insassen ausgelegt sind, Taxis, Fahrschulautos und Autos für Menschen mit Behinderung zählen zu den Sonderfahrzeugen.

Speziell gebaut, speziell ausgestattet

Was genau unterscheidet Sonderfahrzeuge von normalen Pkw? Es ist nicht die auffällige Farbgebung, die das Fahrzeug besonders macht. Es sind die speziellen Funktionen. Bei den Einsatzfahrten der Polizei muss die Kommunikation mit der Dienststelle ständig aufrechterhalten werden. Deshalb verfügen Polizeiautos über Mikrofone für den Austausch von Kommandos. Um sich im Einsatzgebiet schnell zurechtzufinden, ist das Navigationssystem besonderes hochwertig. Die Beamtinnen und Beamten können ihre Dienstwaffe in einem speziellen Behältnis verstauen, das sich sicher abschließen lässt. Natürlich sind Polizeiautos auch mit Anhaltekelle, Taschenlampe und Fanggittern ausgestattet. Und ganz wichtig: Mit einem stufenlosen Automatikgetriebe können Polizeiautos besonders schnell beschleunigen, und machen es Verbrechern schwer zu flüchten.

Der Rettungswagen hat alles für den Notfall an Board

In einem Rettungswagen müssen alle Medikamente und Geräte vorhanden sein, die den Patientinnen und Patienten im Notfall am Leben halten. Neben der Krankentrage, die die Patientin oder den Patienten in den Rettungswagen befördert, findet sich im Fahrzeuginnenraum eine komplette medizinische Ausrüstung. In den Medikamentenschränken sind Präparate für Vergiftungsnotfälle und Schmerzmittel verstaut. Auch ein Beatmungsgerät und notfallchirurgisches Besteck dürfen in einem Krankenwagen nicht fehlen. All diese Dinge werden von speziellen Firmen angefertigt und dann in die Karosserie des Autos eingebaut. Das heißt, dass der Autobauer kein Experte für medizinische Geräte sein muss, sondern sich allein auf den Bau des Fahrzeugs konzentriert mit allen relevanten Anforderungen. Durch den Einbau der speziellen Innenausstattung wird das Auto dann zum fertigen Rettungswagen.

Mercedes-Benz produziert moderne Sonderfahrzeuge

Die Mercedes-Benz Group AG bringt sich ein, um Sonderfahrzeuge in Deutschland noch besser zu machen. Auf fast allen Gebieten entwickelt, tüftelt und verbessert Mercedes-Benz die Automobile. Feuerwehrmänner und -frauen kommen mit den Fahrzeugen von Mercedes-Benz beispielsweise besonders schnell zum Einsatzort, weil das Fahrprogramm „Fire-Service“ die Beschleunigung des Fahrzeugs optimal unterstützt. Und: Die Löschfahrzeuge können aufgrund optimaler Wasserkapazitäten bis 4.000 Liter Wasser an den Einsatzort befördern.

Schnell zum Einsatzort mit dem Fahrprogramm „Fire-Service“

Auch bei der Müllabfuhr können die Kraftfahrzeuge von Mercedes-Benz überzeugen: Damit die Fahrerinnen und Fahrer von Abfallsammelfahrzeugen einen leichteren Einstieg in das Führerhaus haben, besteht der Einstieg nur aus zwei Stufen. Zusätzlich besitzt das Führerhaus einen ebenen Boden, um einen leichten Durchstieg von Seite zu Seite zu ermöglichen. Praktisch!

Um behinderten und körperlichen eingeschränkten Personen mehr Mobilität zu verleihen, bietet der Stuttgarter Autobauer viele Fahrhilfen an. Oft sind es nur kleine Veränderungen, wie ein Knauf am Lenkrad für die sichere Bedienung mit nur einer Hand, die Menschen mit Handicap den Fahrspaß zurückbringen. Auch Kommunen, Flughäfen und Polizeistationen werden von Mercedes-Benz unterstützt, um die Arbeitsabläufe zu vereinfachen. Denn Sonderfahrzeuge können nur dann funktionieren, wenn sie von außen und innen optimal auf das Einsatzgebiet abgestimmt sind.

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Oktober 2016

Fotos: Mercedes-Benz Group AG

Bus-Rapid-Transit
In Brasilien fahren Gelenkbusse des Bus Rapid Transit Systems

Das BRT ist alles andere als eine gewöhnliche Buslinie. Welcher Unterschied dir wohl zuerst auffällt, sind die Busse. Die sind irgendwie größer, oder nicht? Und sehen die nicht ein wenig aus wie Züge? Die Idee für das Bus Rapid Transit war nämlich auch, den Zugverkehr auf der Straße nachzuahmen. Mit Bussen. So sollte das neue Transportsystem die Vorteile des Schienenverkehrs nutzen können, aber trotzdem eine Buslinie bleiben. Dieses Konzept hat sich auf der ganzen Welt bewährt. Vor allem in Städten, in denen große Menschenmassen auf eine zügige Beförderung zählen. Wie zum Beispiel die Fans der Olympischen Sommerspiele in Rio de Janeiro. Doch was ist außer den Fahrzeugen so besonders an BRT?

Bus Rapid Transit Brasil
Die BRT Busse ahmen Züge nach und sehen aus wie zwei Waggons auf Reifen

BAHN FREI

Wie du weißt, ist es bei Zügen einfacher, Fahrpläne zu erstellen und diese auch einzuhalten. Sie müssen nie im Stau stehen oder sich mit Umleitungen und Baustellen herumschlagen. Und warum? Weil sie ihre eigene Fahrbahn haben –die Schienen. Genau das haben die Busse auch. Sie haben eine separate Fahrspur auf der Straße. Und das ohne teure Schienen bauen zu müssen. Diese exklusiven Busspuren machen sie unabhängig vom übrigen Verkehrsgeschehen, deshalb können sich die Fahrgäste immer auf ihre Pünktlichkeit verlassen. Denn niemand will den Startschuss zum Rennen oder die erste Runde eines Matchs verpassen.

ZIELEINLAUF

BRT
Auf exklusiven Fahrspuren ziehen die BRT Busse am übrigen Verkehrsgeschehen vorbei

Selbst wenn dann doch einmal eine rote Ampel in Sicht ist, verlieren die Flitzer keine Zeit. Sie werden an diesen Lichtsignalanlagen priorisiert – also als wichtiger eingestuft – und vorbei gelassen. Die Ampeln schalten für sie immer auf Grün, es gibt kein Time-Out. Das nennt man „Vorrangschaltung“.

MEHRKAMPF

Nicht nur in Brasilien, auch in Megastädten wie Istanbul oder kleinen europäischen Städten wie Straßburg gibt es dieses Beförderungssystem. Denn für jeden Standort entwickelt Mercedes-Benz eine individuelle Lösung. Das betrifft sowohl das Verkehrsnetz selbst, als auch die Fahrzeuge. Sie variieren zum Beispiel in der Antriebstechnologie, der Größe und Fußbodenhöhe des Busses, sowie der Gestaltung. So kannst du auf der ganzen Welt ein einzigartiges BRT-System entdecken.

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Stand: Juli 2016

Bilder: Mercedes-Benz Group AG

SAUBERER FLÜSTERMOTOR

Sicher würdest du nicht gerne an einer Hauptstraße wohnen. Denn rund um die Uhr macht sich der Verkehr lautstark bemerkbar. Und dann wären da noch die vielen Abgase. Mit elektronischen Fahrzeugen ist das anders. Die sogenannten E-Autos rattern nicht so laut wie ihre Verwandten. Bei geringen Geschwindigkeiten könntest du sogar noch eine Stecknadel fallen hören. Und sie geben auch keine Stickoxide ab. Denn sie nutzen keinen Tank, sondern eine Batterie, die man über eine Ladedose auflädt. Sie werden von einem Elektromotor betrieben, keinem Verbrennungsmotor. Um sie also in zwei Worten zusammenzufassen: Leise und sauber. Wo liegt also noch das Problem? Naja, ein richtiges Problem gibt es nicht. Zumindest keines, das sich nicht beheben ließe.

Elektroauto
Die wichtigsten Elemente eines Elektroautos

Der Haken ist, dass diese fast lautlosen Autos lebensbedrohliche Gefahren bergen. Besonders in Wohngebieten ist der Klang des Motors ein wichtiges Signal für die Verkehrssicherheit. Es hilft vor allem dir und älteren Menschen, die Quelle des Risikos zu hören. Und diesem dann aus dem Weg zu gehen. Aber wenn das E-Auto von selbst keinen Mucks macht, wie verpasst man ihm dann einen Sound?

DER TON MACHT DIE MUSIK

Akustik
Für deine Sicherheit ist es sehr wichtig, Autos auch kommen zu hören

Mercedes-Benz hat das Problem mit seiner Akustik-Abteilung sofort angepackt. Jetzt arbeiten sie nicht mehr nur daran, gewöhnliche Autos leiser zu machen, sondern auch elektrische lauter. Über eine solche Arbeit mit der Akustik eines Fahrzeugs kannst du dich in diesem Beitrag schlau machen. Die Debatte läuft allerdings darüber, welche Töne die E-Autos machen sollen. Es wurde viel experimentiert: Piepsen, Klingeln, Melodien – ja sogar die Geräusche eines Ufos wurden imitiert. Ganz schön überirdisch.

SOUND IN SERIE

Die Mercedes-Benz Abteilung blieb aber auf dem Teppich. Schließlich ist der Straßenverkehr keine Szene eines Fantasy-Films. Sie entschied sich, die Bassfrequenz eines Verbrennungsmotors zu imitieren und brachte den akustischen Umfeldschutz auf die Straßen. In Japan und in den USA kommt dieser sogar serienmäßig zum Einsatz. Bei uns ist er optional erhältlich. Doch natürlich erfüllt er seinen Zweck auf der ganzen Welt in gleichem Maße: Er macht einen spezifischen Sound. Fußgänger/innen und Radfahrer/innen werden so auf dein Fahrzeug aufmerksam, während du im Innenraum den Klang aber nicht zu hören bekommst. So schützt Mercedes-Benz nicht nur alle Verkehrsteilnehmer/innen, sondern auch die wichtigsten Eigenschaften seiner Fahrzeuge: Sicherheit und Komfort.

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Stand: Juni 2016

Bilder: Mercedes-Benz Group AG

Woher kennt das Gerät den Weg zum Zoo?

Wenn du mit deiner Familie zum ersten Mal mit dem Auto zum Zoo fährst, wisst ihr vielleicht nicht, ob ihr erst rechts, dann links und wieder links fahren müsst oder nur geradeaus. Ihr könntet eine Landkarte zur Hilfe nehmen, auf der die Straßen eingezeichnet sind, und mit dem Finger den Weg zum Zoo abfahren. Das ist aber etwas umständlich und ihr könnt euch die Strecke vielleicht nicht so gut merken. Einfacher geht es mit einem Navigationsgerät – kurz Navi genannt.

Navis zeigen euch den Weg

Vielleicht habt ihr in eurem Auto auch ein Navigationsgerät. In neuen Autos sind Navigationsgeräte gleich mit eingebaut. Sie funktionieren ganz einfach: Ihr tippt euer Fahrziel ein, beispielsweise Elefantenweg 1, und auf einem kleinen Bildschirm wird euch der Weg dorthin angezeigt. Es gibt sogar eine Stimme, die euch während der Fahrt begleitet und euch erklärt, wie ihr fahren sollt. Die sagt dann zum Beispiel: „Fahren Sie hundert Meter, dann links abbiegen.“ Die Stimme sagt euch auch, wenn ihr euch verfahren habt. „Bitte wenden“, hört man dann manchmal. Navis sind sehr praktisch. Doch, woher weiß das Gerät eigentlich, wo der „Elefantenweg 1“ ist und wie ihr dorthin kommt?

Satellit
Dieser Satellit kreist um die Erde und sendet Signale

Satelliten im Weltall liefern Daten

Navigationsgeräte sind kleine Computer. Sie haben eine Landkarte gespeichert und können den Weg zum Zoo berechnen. Dazu brauchen sie Signale von Satelliten oben im Weltall. Diese Satelliten sind Teil des GPS – die Abkürzung für die englische Bezeichnung „Global Positioning System“ ist. Das bedeutet auf Deutsch etwa „weltweites System zur Positionsbestimmung“. Zum GPS gehören über zwanzig Satelliten, die in ungefähr 20.000 Kilometern im Weltall um die Erde kreisen. Jeder Satellit sendet unaufhörlich Signale zur Erde. Zum einen sendet er, wo er sich gerade auf seiner Flugbahn um die Erde befindet. Zum anderen schickt der Satellit die aktuelle Uhrzeit durchs All.

Navigationssystem
Das Navi empfängt die Signale und zeigt dir den Weg

Navis sind Rechenkünstler

Mit einem Chip empfängt das Navigationsgerät die Signale von diesem und von anderen Satelliten. Je weiter ein Satellit von dem Navi entfernt ist, desto länger brauchen seine Signale, um beim Chip anzukommen. Der Computer im Navi errechnet dann den Unterschied von der gesendeten Satelliten-Uhrzeit zur eigenen Computer-Uhrzeit. Dann ist klar, wie lange das Signal unterwegs war. Damit ist auch klar, wie weit der Satellit vom Navi entfernt ist oder umgekehrt, wie weit das Navi beziehungsweise das Auto vom Satelliten weg ist. Wenn der Navi-Computer auf diese Weise alle Satelliten-Signale auswertet, kann er hieraus mit Hilfe der gespeicherten Landkarte genau berechnen, wo das Auto gerade steht. Oder auch fährt, denn mit den Daten, die die ganze Zeit von den Satelliten beim Navi eintreffen, könnt ihr auch die Fahrgeschwindigkeit bestimmen. Und ihr könnt mit Hilfe der eingespeicherten Landkarte den Weg von A, wo ihr losfahrt, nach B, wo ihr mit dem Auto hinfahren möchtet, errechnen lassen. Das ist dann die Route, die auf dem Bildschirm erscheint. Ein Sprachprogramm übersetzt dann den Weg in eine Computerstimme.

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Stand: Dezember 2015

Bilder: Mercedes-Benz Group AG
Bild Satellit: shutterstock.com / Mechanik

Den ersten Schritt machte Mercedes-Benz 1936 mit der Entwicklung eines Autos, das mit Diesel angetrieben wird. Die Vorteile von Diesel gegenüber Benzin sind ein geringerer Kraftstoff-Verbrauch und ein niedrigerer Preis. Der Motor eines dieselbetriebenen Autos funktioniert auch ein wenig anders als der eines mit Benzin betriebenen Autos. Bei beiden Motoren ist jedoch der Kolben ein entscheidender Bestandteil.

Aber was ist ein Kolben eigentlich? Und wo sitzt er im Auto?

Der Kolben ist ein bewegliches Teil, das in ein festes Gehäuse, den sogenannten Zylinder, eingelassen ist. Diese beiden Teile, der Zylinder und der Kolben, arbeiten eng zusammen. Durch die Bewegung des Kolbens im Zylinder verändert sich der Hohlraum zwischen Zylinder und Kolben. Wenn also beim Dieselmotor über die entsprechenden Ventile Luft in den Zylinder eingespritzt wird, wird diese zunächst angesaugt und dann durch eine Bewegung des Kolbens nach oben zusammengepresst. Der Hohlraum zwischen Zylinder und Kolben wird dadurch so klein, dass die Luft kaum noch Platz hat. Dabei erhitzt sich die Luft sehr stark, sie wird über 700 °C heiß! Das ist ungefähr so heiß wie das Feuer direkt am Docht einer Kerze.

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Die Prozesse im Dieselmotor: 1. Ansaugen der Luft 2. Zusammenpressen durch die Bewegung des Kolbens 3. Einspritzen des Diesels und Entzündung des Diesel-Luft-Gemischs 4. Ausstoß der Abgase

Wenn nun der Diesel in diese heiße Luft eingespritzt wird, dann entzündet er sich explosionsartig und drückt den Kolben nach unten. Die Energie von dieser Explosion wird also über den Kolben ans Getriebe und damit an den Motor weitergegeben. Meistens werden beim Dieselmotor vier solche Zylinder mit Kolben verwendet und in eine Reihe geschaltet. Man spricht dann von einem Vierzylinder-Dieselmotor. Der Prozess des Ansaugens, Verdichtens, Arbeitens und Ausstoßens läuft in diesem Motor zeitversetzt und regelmäßig in jedem der Zylinder ab. So erhält der Automotor die notwendige Energie, um zu fahren.

Stahl statt Aluminium für die Kolben

Bisher waren die Kolben wie der Zylinder aus Aluminium, denn Aluminium ist ein besonders leichtes Baumaterial und reduziert so das Gewicht des Autos. Somit braucht das Auto weniger Kraftstoff und ist umweltfreundlicher. Auch beim Fahrrad werden die beiden Werkstoffe Aluminium und Stahl eingesetzt. Du kannst mal überprüfen, ob die Felgen deines Fahrrads aus Stahl oder Aluminium sind.

Beim Auto werden die neuen Kolben nun auch aus hochmodernem Stahl gefertigt, denn Stahl ist zwar schwerer als Aluminium, hat aber einen entscheidenden Vorteil: es dehnt sich bei Hitze weniger aus. Die Vorteile der beiden Materialien Aluminium und Stahl nutzen Autohersteller, indem sie Stahlkolben mit Aluminiumzylindern kombinieren. Dabei sitzt der Stahlkolben eng in seinem Aluminiumgehäuse, denn Stahl dehnt sich bei Hitze weniger aus und braucht somit auch weniger Platz für die Ausdehnung.
Wenn der Kolben zu arbeiten beginnt und sie immer wieder dreht, wird er heiß. Der Aluminiumzylinder dehnt sich dann stark aus, der Stahlkolben dagegen nur ein wenig. Dadurch wird der Zwischenraum zwischen Stahlkolben und Aluminiumgehäuse größer und es entsteht weniger Reibung. Und weniger Reibung bedeutet, dass der Kolben besser arbeitet, denn durch die geringere Reibung geht viel weniger Energie verloren. Die verringerte Reibung soll zwei bis drei Prozent Kraftstoff einsparen.

Wie man auf dem Bild sieht, ist der Stahlkolben (rechts) auch deutlich kleiner als der Aluminiumkolben.

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Die Kolben im Vergleich: links der Aluminiumkolben, rechts der Stahlkolben

Trotzdem kann er aufgrund seiner Festigkeit größere mechanische Belastungen aushalten und auch mit höheren Temperaturen im Dieselmotor arbeiten. Das muss er auch, denn durch die geringere Wärmeleitfähigkeit von Stahl entstehen im Brennraum erhöhte Temperaturen. So kann sich der Diesel besser entzünden und muss nur kurz brennen. Das Ergebnis ist ein geringerer Verbrauch und außerdem ein geringerer Schadstoffausstoß.

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So sieht ein Dieselmotor aus – stolz präsentieren Andreas Jörg (Leiter Remanufacturing, rechts im Bild) mit seiner Mannschaft den sogenannten „Jubiläumsmotor“.

Autos mit Stahlkolben – Technologie der Zukunft?

Die neuen Stahlkolben sollen schon bald in den Vierzylinder-Dieselmotoren von Mercedes-Benz eingesetzt werden. Dafür soll Hightech-Stahl, also ein besonders hochwertiger und fester Stahl, verwendet werden. Die Technologie der Zukunft ist aber auch anspruchsvoller in der Fertigung. Erste Erfahrungswerte hat Mercedes-Benz durch den Einsatz von Stahlkolben in der E-Klasse. Hier sank der Kohlenstoffdioxid-Ausstoß durch die neue Technologie erheblich.

Dennoch gibt es auch einige Herausforderungen, die der Hightech-Stahlkolben mit sich bringt.

Ein Problem ist beispielsweise die größere Geräuschbelastung, die durch das Einsetzen des Stahlkolbens in den Aluminiumzylinder entsteht. Die höheren Temperaturen, die durch das feste Material Stahl ermöglicht werden, fordern außerdem ein besserer Kühlsystem für die Kolben. Hierfür sind bereits verschiedene Lösungsansätze in Arbeit. Joachim Schommers, Leiter der Mercedes-Benz Grundmotorenentwicklung, ist optimistisch: „Wir gehen davon aus, dass sich Kolben aus Stahl in Zukunft auch in Pkw-Dieselmotoren durchsetzen werden.“

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Stand: Oktober 2014

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Erdbeeren sind im Frühsommer das beliebteste Obst – was davon übrig bleibt, kann man als Biomüll eigentlich noch gut nutzen. (Bild: Photocase)

Futter für den Tank

Obst und Gemüse sind voller Energie – und die sind nicht nur für deinen Körper geeignet, sondern auch für Autos. Natürlich nicht, wenn die Bananen, Äpfel oder Melonen noch frisch sind. Das wäre ja Verschwendung. Denn schließlich gibt es auch so leider schon genügend Lebensmittel, die in den Müll oder in Kompostierungsanlagen wandern. Und dabei geht die darin enthaltene Energie meist ungenutzt verloren. Denn wenn zum Beispiel Obst älter ist und vergärt, kann man daraus Biogas gewinnen. Das ist ein Gemisch, das hauptsächlich aus Methan und Kohlenstoffdioxid besteht. Gewonnen wird Biogas zum Beispiel in einer speziellen Anlage, die in Stuttgart steht. Sie ist Teil eines ganz besonderen Projekts, an dem sich neben Energieunternehmen und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von Forschungseinrichtungen auch Mercedes-Benz mit seinen Expertinnen und Experten und Autos beteiligt.

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Viel Technik ist nötig, damit die Spezialanlage Biogas produzieren kann. (Bild: Fraunhofer IGB)

Etamax – das maximale aus Bioabfällen herausholen

Ende 2012 wurde die spezielle Anlage des Projektes EtaMax eingeweiht. Seitdem wird dort fleißig Biogas produziert – allerdings sind Motoren ziemlich sensibel und sie können nicht einfach so damit betankt werden. Denn das Biogas muss eine bestimmte Qualität haben, und entsprechend gereinigt worden sein und der Methananteil erhöht. Das ist nicht ganz leicht zu erreichen, und man muss viel tüfteln, um die richtigen Verfahren und Abläufe zu finden.

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Kaum eine Frucht- oder Gemüsesorte ist das ganze Jahr über in gleicher Menge im Bioabfall zu finden – eine Herausforderung für die Forscherinnen und Forscher. (Bild: Photocase)

Gurken, Salat oder Orangen machen den Unterschied

Besonders gut geeignet, das wissen die Forscherinnen und Forscher schon, sind wässrige Bioabfälle mit wenig verholzten Pflanzenteilen. Doch das, was vom Großmarkt zu der Spezialanlage geliefert wird, setzt sich täglich anders zusammen. Mehr Zitrusfrüchte etwa sorgen für einen höheren Säureanteil – dabei brauchen die Mikroorganismen, die die Bioabfälle zu Biogas umsetzen, konstante Umgebungsbedingungen. Um das zu erreichen, haben die Forscherinnen und Forscher schon eine Lösung entwickelt, die den Biomüll aus einzelnen Behältern perfekt gemischt zu diesen Mikroorganismen gibt. Doch es gibt noch mehr zu tun. Dazu testen die Forscherinnen und Forscher in den fünf Jahren Laufzeit des Projekts, welche Begleitstoffe im Biogas stecken und wie ein Motor optimal konstruiert und eingestellt werden muss, damit er problemlos läuft. Sie bekommen damit viele Erkenntnisse über Kraftstoffe aus solchen sogenannten erneuerbaren Energien. Und erfahren viel, was für die Entwicklung neuer, gasgetriebener Fahrzeuge hilft. Denn das Ziel ist klar.

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Autos können schon heute mit Gasantrieb fahren – ihr Inneres sieht ein wenig anders aus als das von „klassischen“ Fahrzeugen.

Mehr Bio, weniger Verbrauch

Noch ist der Gasantrieb in Deutschland nicht weit verbreitet. Dabei zeigen die Zahlen, dass sich die Autos für die Umwelt (und im alltäglichen Gebrauch auch für die Fahrerin und den Fahrer) rechnen. Ein Mercedes-Benz B 200 Natural Gas Drive etwa, der mit Erdgas betankt wird, verbraucht 4,2 Kilogramm Kohlendioxid (CO2) pro gefahrenen 100 Kilometern. Zum Vergleich: das ist ein Sechstel weniger als bei einem leistungsgleichen Fahrzeug mit Benzinantrieb. Und noch deutlicher wird es, wenn es mit dem noch umweltfreundlicheren Biogas aus der Spezialanlage gefahren wird. Denn dann kann der Ausstoß von CO2 – das in zu großen Mengen schädlich ist für die Umwelt – weiter gesenkt werden, nämlich um satte vier Fünftel. Nahezu CO2-neutral können auch unsere Dauerlauffahrzeuge betrieben werden.

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Stand: Juli 2014

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Lücke plus Assistent gleich Parkplatz

Wann muss ich das Lenkrad einschlagen? In welchem Winkel stößt man am besten in eine Lücke vor? Und wie viel Freiraum habe ich noch nach hinten und vorne? Diese Fragen stellen sich Autofahrer gerade bei kleinen Parkplätzen immer wieder. Für die Lösung gibt es eine mathematische Formel, die Jörg Grüner entwickelt hat, der Projektleiter für den Aktiven Park-Assistenten. Mit ihrer Hilfe können Autos in nur wenigen Sekunden selbst in Lücken kommen, die nur 1,20 Meter länger sind als sie selbst – echt wenig, wenn man bedenkt, dass sie auch Platz brauchen zum ein- und ausscheren. Aber woher weiß der Aktive Park-Assistent eigentlich, wann eine Lücke groß genug ist?

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Ultraschallwellen messen bei geringer Geschwindigkeit, wie viel Platz links und rechts frei ist.

Tierische Hilfe

Für den elektronischen Parkhelfer haben sich Entwickler Vorbildern aus der Natur bedient: bei Fledermäusen. Denn ähnlich wie bei diesen Tieren senden Sensoren an den Fahrzeugen bei geringen Fahrgeschwindigkeiten Ultraschallwellen aus. Je nachdem, wie schnell diese Wellen durch Reflektion zurückkommen, erkennt ein elektronisches Steuergerät, ob und wie viel Freiraum da ist – das gilt nicht nur für Parkplätze neben der Straße, sondern auch quer. Übrigens, die Sensoren helfen später auch dabei, den Abstand nach vorne und hinten präzise zu messen. Ist ein ausreichend großer Parkplatz gefunden, wird das dem Fahrer auf mit einem Pfeil auf dem Display angezeigt.

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Das Display zeigt dem Fahrer genau, was er tun soll.

Einparken „wie von Zauberhand“

Nun kann sich der Fahrer ganz entspannt zurücklehnen und den Park-Assistenten den Rest machen lassen. Fast. Zunächst muss der Fahrer einen Knopf drücken und den Rückwärtsgang einlegen. Dann übernimmt der Park-Assistent „wie von Zauberhand“ das Steuer während der Fahrer sanft das Gas- oder Bremspedal bedient. Genauso sicher wie das System dem Auto in die Parklücke verholfen hat, bringt es das Auto auch wieder heraus.

Am Anfang ist das automatische Fahren sicher ungewohnt. Die vollständige Kontrolle kann der Fahrer aber zu jedem Zeitpunkt übernehmen. Es braucht niemand Sorge zu haben, dass sich das Auto selbstständig macht. Bis die Entwicklung auf die Straße konnte, war deshalb viel Arbeit nötig.

Aktiver Park-Assistent 3
In einem Auto steckt so schon viel – besondere Technik, die da noch dazu kommt, muss deshalb sehr kompakt sein.

Viel Gehirn in einer kleinen Box

Eine komplizierte mathematische Formel und vor allem eine Technik, die die Umgebung vermessen und ein Auto selbstständig steuern kann. All das braucht Platz – im Rechner und damit auch im Auto. Doch der ist natürlich begrenzt, man will ja schließlich keinen Lastwagen. Also haben die Entwickler viel Zeit darin investiert, den Aktiven Park-Assistenten so kompakt wie möglich zu gestalten. Am Anfang des Projekts war allein die nötige Rechnerleistung auf drei Computer verteilt. Doch etwa drei Jahre später passt alles in eine kleine Box – und das passt doch wieder zum Ziel des Projekts: perfekt den verfügbaren Platz ausnutzen.

Aktiver Park-Assistent 1
Auch wenn nicht viel Platz ist: der Aktive Park-Assistent kommt in viele Lücken.

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Stand: Juni 2014

Auf der Autobahn herrscht dichter Verkehr. Das Auto neben euch blinkt, beschleunigt und überholt euch souverän. Und die Fahrerin oder der Fahrer? Tippt seelenruhig etwas auf dem Handy ein und achtet gar nicht auf den Verkehr. Das klingt nach einer sehr fahrlässigen Person, könnte aber in naher Zukunft ein gängiges Szenario sein. Den Traum vom autonomen Fahren gibt es schon lange. Angefangen vom Tempomat bis hin zu den neuesten Fahrerassistenzsystemen. Automatisiertes Fahren, also das Fahren mit Hilfe von Assistenzsystemen, ist für uns nichts Spektakuläres mehr. Und so nähern wir uns in immer größeren Schritten dem autonomen Fahren.

autonomes fahren 3
2013 hat der Mercedes S 500 Intelligent Drive eine Strecke von 100 Kilometer autonom zurückgelegt. Die Route von Mannheim nach Pforzheim war dabei nicht zufällig gewählt, sondern folgte den Spuren …

Von automatisch zu autonom

Beim autonomen Fahren fährt das Auto selbstständig und ohne jegliche Einwirkungen der Fahrerin oder des Fahrers. Technisch gesehen ist diese Vision schon lange keine Utopie mehr. Immer größerer Rechenleistung, Innovationen auf dem Gebiet der Sensorik und die rasante Digitalisierung und Vernetzung, machen die fahrerlose Fortbewegung greifbar. Das Forschungsfahrzeug F015 fährt schon komplett autonom, das bedeutet, dass keiner der Insassen das Auto lenken oder den Motor bedienen muss – allerdings noch nicht im normalen Straßenverkehr. Das autonome Fahren ist also alles andere als nur reine Zukunftsmusik. Fraglich ist nur, für wen solche Autos erschwinglich sein werden. Für den Normalverdiener momentan sicher nicht. Denn die Hardware- und Software-Komponenten sind immer noch sehr teuer. Ziel ist es also zunächst die Hard- und Software schneller, intelligenter und preiswerter zu machen, bis der Traum vom selbstfahrenden Auto Wirklichkeit werden kann.

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Die intelligenten Assistenzsysteme von Mercedes-Benz sind seit 2012 unter dem Begriff „Intelligent Drive“ zusammengefasst. Die Basis ist die innovative 6D-Vision-Technologie, die Aufnahmen von …

Stufenweise zur Realität

Expertinnen und Experten warnen aber davor, zu hohe Erwartungen an autonome Fahrzeuge zu stellen. Sich von heute auf morgen ins Auto zu setzen und einfach ans Ziel transportieren zu lassen, wäre zu weit gegriffen. Stattdessen soll autonomes Fahren stufenweise zur Realität werden. Das heißt, dass Fahrzeuge zunächst auf bestimmten Straßen, wie etwa der Autobahn, autonom fahren können oder etwa bei bestimmten Witterungsbedingungen. Anfangs wird man das System auch noch überwachen müssen, bis man tatsächlich zu seinem Laptop greifen und während der Fahrt gemütlich einen Film anschauen kann. Und selbst, wenn dieses Szenario bald möglich ist, kann die Fahrerin oder der Fahrer jederzeit selbst zum Lenkrad greifen und hat in diesem Moment das Auto wieder unter voller Kontrolle.

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Mai 2014

Digitale Straßenkarten sind die Basis für unsere Navigationssysteme. Die Erhebung erfolgt über Luftbilder, die Befahrung durch Messfahrzeuge und lokale Datenanbieter. Die mit Sensoren erfassten Daten werden am PC verarbeitet, in eine mathematische Vektorkarte übersetzt und mit so genannten „Points of Interest“, also navigierbaren Zielen wie Sehenswürdigkeiten, Hotels, Restaurants oder andere Geschäfte, verknüpft.

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Internet, Telefonie und Navigation im neuen SL: Kombination aus Mercedes-Benz Telefon-Modul mit Bluetooth ® (Sim Access Profil) und COMAND Online Multimedia System. Das Telefon-Modul mit …

Durch Satelliten und Stationen auf der Erde ist es möglich, in einem Fahrzeug zu jeder Sekunde die geografische Position zu ermitteln. Das nennt man dann GPS (Global Positioning System). Gibt die Fahrerin oder der Fahrer in seinem Navigationssystem einen gewünschten Zielort ein, wird eine Route berechnet. Zu einer typischen Fahrnavigation gehören Richtungspfeile und sprachliche Hinweise. Das hast du mit Sicherheit selbst schon mal im Auto deiner Eltern oder von Bekannten erlebt.

Navigationsfunktionen gibt es heute aber nicht nur im Auto, sondern auch in anderen Geräten, wie PCs, Touchpads oder Handys. Schau doch mal nach, ob dein Handy auch vielleicht ein Navigationssystem hat.

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Mercedes-Benz B-Klasse: Navigation von COMAND Online

Navis im Wandel

Bei der Routenberechnung kann man normalerweise wählen zwischen kürzester, schnellster und dynamischer Route. Die dynamische Route bezieht so genannte TMC-Informationen (Traffic Message Channel) ein,  die die Fahrerin oder den Fahrer über Verkehrsbeeinträchtigungen informieren. In naher Zukunft soll man auch eine ökologische Route wählen können, die also am verbrauchsoptimalsten bzw. energieeffizientesten ist.

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Navigation 20 zeigt über die Funktion Länderinfo, welche gesetzlichen Bestimmungen für das Autofahren im Ausland Gültigkeit haben: Geschwindigkeitsbegrenzungen, die gültige Promillegrenze und …

Mercedes-Benz arbeitet zurzeit an einer Weiterentwicklung des Navigationsgeräts: dem Intuity-Prototyp, der für richtiges „Navitainment“ sorgt. Das Navigationssystem wird also sozusagen zur Unterhaltungssoftware. Durch verschiedene Widgets werden aus dem Internet dynamische, ortsbezogene Daten geholt, wie z.B. das Wetter am Zielort, Verkehrsmeldungen, Informationen zu Sehenswürdigkeiten oder Location Based Services wie Foursquare.

So erhält die Fahrerin oder der Fahrer immer individuelle lokale Informationen und das alles über eine ganz intuitive Steuerung, die nicht vom Straßenverkehr ablenkt – „Intuity“ eben.

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Mai 2012