Evoluzione delle propulsioni - Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza Li

 
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Evoluzione delle propulsioni - Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza Li
Evoluzione delle propulsioni
        Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza

                             Torino,
                             T  i    Lingotto
                                     Li   tt Fiere
                                              Fi
                                22 aprile 2015

Diesel Passenger Car : Target 2020

 Ing. Francesco MONTEAMARO
Evoluzione delle propulsioni - Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza Li
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presentatore

               1       Drivers & Megatrends for Powertrain

               2       System Strategies Diesel
               3       E l ti off electrification
                       Evolution   l t ifi ti
               4       Quality Requirements & Challenges
               5       Summary

               Turin, 22.04.2015

                         Evoluzione delle propulsioni
                   Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza
                                Torino, Lingotto Fiere
                                   22 aprile 2015                      2
Evoluzione delle propulsioni - Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza Li
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   Drivers for Powertrain Development
      Legislation                   Market                               Soft Factors

      Emission/Diagnosis          Crude Oil                            Annual
       Legislation                  reserves ⇩                            Mileage ⇩
      CO2 / Green                 Fuel Price ⇧                         EV Incentives
       House Gases
                                   Battery Price ⇩                      Willingness to pay
       Legislation
                                   EV Infrastructure
                                       I f                                  f Green
                                                                            for G   Image
                                                                                    I
      Fuel Economy
                                    improvements
                                                                         E-Motion
      Incentives &
                                   New Technology
       Taxation
                                    B i
                                    Business

Need for further IC Engine improvements and alternative Powertrain Technologies will lead
                          to increased Powertrain diversification
                                  Evoluzione delle propulsioni                  EV: Electric Vehicle

                            Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza
                                         Torino, Lingotto Fiere
                                            22 aprile 2015                                             3
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  Megatrends affecting Diesel Systems
                                      Energy Efficiency
  Connectivity & Web3.0             CO2 fleet targets for PC,                      Powertrain
                                                                                   P      t i
   New business models               fuel efficiency for CV                     Competition and
                                                                              diversification, TCO,
                                                                                mobility concepts,
                                                                                         concepts
                                                                                   Downsizing
     Market Growth in
        Asia Pacific
 Increasing growth of small
                                                                                Innovations
      vehicle segment
                                                                              HPT, Diesel Hybrid,
                                                                              WHR G
                                                                              WHR, Gas, NSC
                                                                                         NSC, …

       Tightened
   Emissions and OBD                     EGT                               Product Cost and
      RDE, WLTC                 Diesel business enabler,                Technology Competition
    and new sensors                 cost challenge                         High end / low end

                                Evoluzione delle propulsioni
                          Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza
                                       Torino, Lingotto Fiere
                                          22 aprile 2015                                              4
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   Requirements & Challenges

     CO2 & EEmission
                 i i LLegislation
                         i l ti llead
                                    d tto
      increasing complexity of
      diesel systems

     Worldwide usage and different fuel
      quality add complexity for engineering

     Increasing focus on                                                       EU VI

          Development times
          Variant handling                                                         RDE
          Cost
                                                                    $
Technical and Economical Reasons require advanced Quality & Cost Effective Solutions

                                  Evoluzione delle propulsioni
                            Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza
                                         Torino, Lingotto Fiere
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    presentatore

          Diesel Engine System Optimization Strategy
          Compression ratio (≈16) optimized (Trade-off:                                CRS 2200-2500 bar, in future up to 3000 bar for
          Fuel consumption/HC,CO)                     CO2                              highest spec. power (PC Top) or part load BSFC
                                                                                       optimization (with reduced HFR)              CO2

          Air system and turbocharger transient      CO2

          optimized improved TC efficiency @ part load
          optimized,                                                                   Digital Rate shaping (DRS) for NVH and Fuel
                                                                                       Consumption reduction                       CO2

         HP- and LP-EGR system (flexible fraction)                          CO2

         + efficient EGR cooling                                                       Reduced HC critical nozzle volume

                                                       SCR based NOx Aftertreatment to
                                                       achieve Euro 6 + RDE depending on EU
                                                       RDE and US Requirements            CO2

                                                       Additional heat up measures (if required)
HP-/LP-EGR: High/low pressure exhaust gas recirculation; TC: Turbo charger; CRS: Common rail system; HFR: Hydraulic flow rate; NSC: NOx storage catalyst; SCR: Selective
catalytic reduction

     Holistic system optimization approach required to fulfill future norms
                                                            Evoluzione delle propulsioni
                                                   Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza
                                                                Torino, Lingotto Fiere
                                                                   22 aprile 2015                                                                                    6
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presentatore

 NEDC: CO2-Reduction Packages (Compact Class, 100 kW, 2020)

                                                           Di
                                                           Diesel
                                                                l                                                                             D6
  eduction
      CO2

                                                                                                                  3%           3%           12-17%

                                                                                                                                                        Compact             2020
 re

                                                                                                       1 2%
                                                                                                       1-2                                                NEDC             EU6 ff
                                                                                    1-2 %                          low         Down-                 Reference Base: CW 1400 kg,
                                                                                                                               sized                 100 kW, NEDC
                   el, 2012

                                                                           4-5 %                                   PFP
                                                                                                                               cyl.-#
                                                  R, EU6

                                                                                                D5                                                   D4 = Best-in-Class Diesel 2012
                                                           1-2 %                                         T/C                                         1.6l, 4 Cyl., 4V, FIE 2000 bar, t/c
                                                                                               8-12%
                                                                    2 3%
                                                                    2-3                                  frict.                                      VNT SCR
                                                                                                                                                     VNT,   SCR, MT6
 Best-in-class Diese
                              4 cyll. 1.6l T/C, SCR

                                                                                                                    Option 1

                                                                                                                                 Option 2
                                                                                      De-                                                            D5 = 1.6l, 4 Cyl., 4V, FIE
Evoluzione delle propulsioni - Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza Li
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presentatore

                                      NEDC: CO2-Reduction
                                                Reduction Packages (Compact
                                                                   (C     t Cl
                                                                            Class, 100 kW
                                                                                       kW, 2020)
                                                                                                                                                      10-12%
                                                                              Engine measures                      Powertrain measures
                                                           Diesel            2%                     1-2
                                                                                                    1 2%
 reduction
         n
      CO2

                                                                                                                   D7
                                                                                                                 15-21%                  5-10%          Start          Compact              2020
                                                                                                                                                        Stop
                                                                                                                                                                         NEDC              EU6 ff
                                                                                           Friction reduction
                                                               D6                          (e.g. beltdrive, …)                                Start                   Reference Base:
                                                             12-17%                                                                                                   IWC 1400 kg, 100 kW, EU6,
  est-in-class Diiesel, 2012

                                                                                                                                              Stop
                                                                                  DRS-II                                                                              NEDC driving cycle
                                                SCR, EU6

                                                                      CRP/                                                        3%
                                                                       HF                                                                                             D6 = 1.6l/1.2l, 4V, FIE
Evoluzione delle propulsioni - Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza Li
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    presentatore

           Segment Specific CO2-Strategies, Europe 2020
           250
                         Market EU
                         Market EU Q1/2014
                                   2012
           230
                           Best-in-Market Gasoline 01/2014
           210
                           Best-in-Market Diesel 01/2014

           190
CO2 g/km

           170
                       Dots show best in
                                          Diesel
           150         market vehicles in
                       EU Q1/2014         Gasoline
           130                                                                                          HEV
                                                                                                                           HEV

                                                                                                       PHE
           110

                                                                                                                          PHE
                                                             BRS
            90

                                                                                                         EV

                                                                                                                            EV
                                                                     BRS
            70

            50           Entry Class (A/B)               Standard Class (C/D)                                   Top /SUV Class (E/F)
                 800           1000              1200            1400                 1600              1800           2000                  2200               2400   kg
           Entry (A/B): 1040-1100 kg, 60 kW; Standard (C/D): 1330-1400 kg, 100 kW; TOP(E/F): 1800-2000 kg, 150 kW (4 cylinder)-190 kW (6 cylinder); All: NEDC

                              Segment specific solutions required to achieve CO2 targets in 2020:
                                      Entry Class w/o electrification, Standard Class w/ BRS and TOP/SUV Class w/ Diesel-PHEV
                                BRS: Boost Recuperation System; (P)HEV = (Plug
                                                                         (Plug-in)
                                                                               in) Hybrid Electric Vehicle

                                                                 Evoluzione delle propulsioni
                                                       Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza
                                                                    Torino, Lingotto Fiere
                                                                       22 aprile 2015                                                                                       9
Evoluzione delle propulsioni - Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza Li
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presentatore

     Evolution of Electrification
                                              Bosch innovation line
                                                to support future                                                                                                                                                                                                                                      PHEV
                                                                                                                                                                                                                                  sHEV                                                                Start
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           -
                                              market requirements!                                                                                                                                                                            Start
                                                                                                                                                                                                                                                                   -          2
                                                                                                                                                                                                                                                                                      4
                                                                                                                                                                                                                                                                                                 6     A
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Stop
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   80

                                                                                                                                                                        48V                                           2
                                                                                                                                                                                                                              4
                                                                                                                                                                                                                                         6     A
                                                                                                                                                                                                                                              Stop    40
                                                                                                                                                                                                                                                           80

                                                                                                                                                                                                                                                                              0   x 1000 / min
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              40

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        km/h
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               160

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               200
        vation line

                                                                                                                                                                      Systems                                         0   x 1000 / min                          km/h
                                                                                                                                                                                                                                                                       200
                                                                                                                                                                                                                                                                        160

                                                                                                                                                                       4
                                                                                                                                                                                       Start
                                                                                                                                                                                        A           80
                                                                                                                                                                                                            -
                                                                                                                                                               2                  6
                                                                                                                                                                                       Stop    40               160                                                                                  Coasting
                                                                                                                                                               0   x 1000 / min                          km/h
                                                                                                                                                                                                                200                  Coasting
                                                                                                             Start/Stop
                                                                                                                      p
    Innov

                                                                                                             Coasting                                                                                                          Recuperation
                                                                                                                                                                                                                                                                                          Recuperation

                                                                                                         2
                                                                                                                 4
                                                                                                                            6
                                                                                                                                Start
                                                                                                                                 A
                                                                                                                                              120
                                                                                                                                             80                                   Coasting
                                                                                                                                Stop    40               160

                                                  Advanced                                              0    x 1000 / min                         km/h
                                                                                                                                                         200

                                                                                                                                                                                                                                             Boost
                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Boost
                                                  Start/Stop                                                                                                               Recuperation
Baseline:                                         2
                                                          4
                                                                     6
                                                                         Start
                                                                          A           80      120                                                                                                                                                                                                    e-drive
                                                                         Stop    40               160                       Coasting                                                                                                         e-drive
Start/Stop                                        0   x 1000 / min
                                                                              20           km/h
                                                                                                  200
                                                                                                                                                                                      Boost
          4
                          Start 80      120
2                     6
                           A 40             160

0    x 1000 / min
                          Stop0      km/h
                                            200
                                                                                                                                                                       e-drive entry

                                                                                                                                             CO2 potential
                                                      sHEV: Strong Hybrid | PHEV: Plug-In Hybrid | BRS: Boost recuperation system | St/St: Start/Stop

                                                                                                                Evoluzione delle propulsioni
                                                                                                    Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza
                                                                                                                 Torino, Lingotto Fiere
                                                                                                                    22 aprile 2015                                                                                                                                                                                                   10
Logo       Diesel Passenger Car: Target 2020
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               Quality Requirements & Challenges
               IInnovative
                      ti technologies,
                           t h l i     P
                                       Powertrain
                                             t i diversification
                                                  di    ifi ti andd
                Word Wide usage lead to even higher attention on:
               • Product and System
                              y     Requirement
                                      q         analysis
                                                    y
               • Introduction of new and extended Mission Profiles for validation
                 (system approach mandatory needed)

               Innovation by validation: introduction of virtual environment
               (e.g. Hardware in the Loop), Connectivity (Remote control)
               become requirements
                           q          for Quality
                                                y improvement
                                                    p             (not only
                                                                          y
               “efficiency measures”…)

               Safety Standards (e.g. ISO 26262) in combination with
               upcoming
                      i new, even more complex  l technologies
                                                   t h l i represents   t
               one of the main technical challenges for future mobility
               solutions

                         Evoluzione delle propulsioni
                   Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza
                                Torino, Lingotto Fiere
                                   22 aprile 2015                                   11
Logo       Diesel Passenger Car: Target 2020
presentatore

               Summary

               Powertrain diversification will increase, but IC Engine
               remains still dominant on the WW market (Focus 2020)

               There will be solutions for the Diesel Powertrain to comply
               th Emissions
               the E i i      andd CO2 challenges,
                                          h ll       iimproving
                                                            i ththe ffuell
               economy of Diesel powered vehicles

               Success factor is a comprehensive system approach in
               order to ensure a proper and cost optimized solutions,
               matching
                  t hi upcoming i legal
                                    l  l and
                                           d quality
                                                lit requirements
                                                        i      t

                         Evoluzione delle propulsioni
                   Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza
                                Torino, Lingotto Fiere
                                   22 aprile 2015                            12
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presentatore
             of section

                                          Thank You !

           Invented for life

                          Evoluzione delle propulsioni
                    Implicazioni su Qualità, Affidabilità e Sicurezza
                                 Torino, Lingotto Fiere
                                    22 aprile 2015                      13
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