Einleitung

Ein Mensch wiegt im Schnitt 80 Kilo. Legt, wenn er sich normal bewegt, bis zu 6 km/h zurück und verfügt über ein Achtel PS. Setzt sich eine Person in ein Auto, muss sie 50 bis 200 PS beherrschen, wiegt etwa eine Tonne und könnte in der Stunde über 200 km zurücklegen. Vergleicht man diese Aussagen miteinander, bemerkt man sehr schnell, dass das Auto nicht für den Menschen geschaffen ist. Trotzdem hat er das Auto für sich gebaut!

Viele Gedanken und Ideen unzähliger Tüftler, trugen zur Erschaffung dieses faszinierenden Fortbewegungsmittels auf vier Rädern bei.

Bis zum heutigen Stand der Automobiltechnik, wurden über zwei Jahrhunderte viele Erkenntnisse zusammengetragen, um eine unbegrenzte Mobilität zu schaffen. Nach wie vor sucht die Automobilindustrie nach Verbesserungsmöglichkeiten, die den ökonomischen, technischen und wirtschaftlichen Bereich ansprechen.

Die Faszination dieser genialen Erfindung des letzten Jahrtausends, hat uns bewogen sich mit der Entwicklung des Automobils näher auseinander zu setzen.

Folgende Punkte wollen wir in dieser Arbeit näher untersuchen:

-         Wie begann die Geschichte des Automobils?

-         Wie stark verschmutzt das Auto die Umwelt?

-         Wie funktioniert die Technik des Automobils?

-         Welche Bedeutung hat das Auto in unserer Gesellschaft?

Die Geschichte des Automobils

Die Vorgeschichte

Die Erfindung des Automobils kann nicht nur auf eine Person bezogen werden, denn es wurde über Jahre getüftelt und zusammengetragen. Dem Griechen Heron gelang schon 100 Jahre vor Christus eine Kraftmaschine mit den Grundelementen des heutigen Automobilmotors. Mit Hilfe eines Wassergefüllten Zylinders, einem Kolben und Feuer schaffte er es, den unter Wasserdampf stehenden Kolben in Bewegung zu bringen. Man geht davon aus, dass der Mensch schon mit der Erfindung des Rades versuchte, ein aus eigener Kraft fortbewegendes Gefährt zu bauen.

Mit Schwarzpulvermotoren, über Motoren mit Windflügel angetrieben, bis zu Hochdruckdampfmaschinen versuchten unzählige kleine Erfinder, die Bewegung zu erleichtern. James Watt erfand die erste einsatzfähige Dampfmaschine und ebnete somit den Weg für die Industrielle Revolution. Den ersten Dampfwagen der Welt der wirklich fuhr, baute 1769 Joseph Cugnot im Auftrag des französischen Kriegsministeriums. Doch war das Ungetüm sehr schwer zu steuern, und verschwand nach mehreren Mischgeschicken in der Scheune.

Die Automobilisierung

Betrachtet man die Geschichte des Autos kann man sagen, dass der eigentliche Anfang der Automobilgeschichte, mit der Erfindung des Gasmotors von Etienne Lenoir begann.

Der Mann, der diesen Motor verbesserte und als erster auf dem Laufband produzierte war der Mitgründer der Firma Deutz AG Niklaus August Otto. Noch heute ist sein Verbrennungsmotor als Otto-Motor bekannt und auf der ganzen Welt berühmt. Dank diesem Motor, wurde 1876 die 200 Jährige Suche nach einer geeigneten Antriebsquelle für Handwerk, Kleingewerbe und Fahrzeuge beendet. Gottlieb Daimler, frühere Direktor der Firma Deutz, gelang es, den Otto-Motor mit einem flüssigen Treibstoff (Benzin), statt mit Leuchtgas zu beitreiben. Durch diese Erfindung musste der Motor nicht mehr an Gasleitungen angeschlossen werden und wurde somit beweglicher.

Der letzte Stein, welcher der Geburt des Autos noch im Wege stand, wurde schliesslich mit der Auflösung vom Patent des Otto-Motors (1886) aus dem Weg geräumt.

Einer der ersten Profiteure davon war der Konstrukteur Carl Benz. Noch im selben Jahr präsentierte er das erste Motorfahrzeug, welches eine organische Einheit von Motor und Fahrzeug war. Dieses Auto gilt als erstes Automobil der Welt.

Die Zukunft

Einige Einblicke

Solarmobile:

Grösster Erfolg der Spirit of Bienne III, war der zweite Rang beim World Solar Challenge 1993 in Australien.

(Bild Verkehrshaus Luzern)

Elektroautos:

Wasserstoffautos:

Wasserstoff betriebene BMW/h

Vision:

VW entwickelte ein Auto, welches von alleine einparkt. Dieser Wagen ist auf dem Markt noch nicht erhältlich.

Ein Auto, welchen den Abstand zum vorderen selbständig einhält, die beste Strecke von A nach B selber aussucht oder sogar von alleine nach Hause fährt, sind nur ein paar Visionen, welche in Zukunft Realität werden können.

Autoabgase als umweltschädlicher Cocktail

Die Abgase von Verbrennungsmotoren sind ein Gemisch einiger hundert verschiedener Substanzen, von denen fast jede einzelne schon sehr schädlich ist. Die schädlichen Auswirkungen beschränken sich nicht nur auf Mensch, Tier und Pflanzenwelt, sondern auch auf die ganze unbelebte Umwelt. Diese umweltschädlichen Schadstoffcocktails sind abhängig vom Motorentyp und Zusammensetzung der Kraftstoffart. Dieselmotoren stossen andere Schadstoffe aus als Ottomotoren. Während die Ottomotoren ein Gemisch von Kohlenmonoxiden, Aldehyde, PAK (Kohlenwasserstoff), Benzol und Bleiverbindungen ausstossen, gelangen aus den Auspuffrohren von Dieselmotoren hauptsächlich Russpartikel sowie Aldehyde und PAK in die Aussenluft.

Bei allen Motoren wird Kohlendioxid CO2 in die Luft gelassen, die weder durch Filter noch durch Drei-Wege-Katalysatoren zurückzuhalten sind. Beim Drei-Wege-Katalysatoren werden die Stoffe Stockoxide, Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid in eine scheinbar harmlose Wasserdampf-Kohlendioxid Verbindung umgewandelt. Jedoch ist diese Verbindung nicht unschädlich, denn sie unterstützt den Treibhauseffekt und schadet dadurch dem Menschen und seiner Umwelt. Durch Sonneneinstrahlung werden fast alle Bestandteile der Autoabgase in aggressive Fotooxidantien des Sommersmogs umgewandelt, oder verstärken die Bildung des bodennahen Ozons welches direkt gesundheitsschädlich ist.

Alle diese Abgase erhöhen das Krebsrisiko und greifen die empfindlichen Atemwege an. Besonders gefährdet sind Schulkinder mit Schulwegen entlang von vielbefahrenen Strassen. Daraus entstehen epidemieartige Asthma-Erkrankungen und Allergieanfälle. Bei Schülern welche häufig über Kopfschmerzen, Schwindel und Übelkeit klagen, können oft auch schädliche Abgase die Ursache sein.

Auch Autofahrer bleiben von den Abgasen nicht verschont. Während eines Staus saugt die eigene Klimaanlage oder auch die normale Lüftungsanlage schädliche Stoffe an. Durch diese Wirkung sind Autofahrer oft mehr den Abgasen ausgesetzt, als die meisten Fussgänger.

Bis zum Jahr 2020 wird etwa ein Viertel mehr Kohlendioxid durch Autos ausgestossen. Dies macht alle Sparversuche in Haushalt und Industrie nutzlos. Eine Versuchsreihe aus Hamburg ergab folgende Fakten:

Bis 2010 steigt der CO2-Ausstoss um acht Millionen auf 117Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr.

Bis 2020 steigt der CO2-Ausstoss im LKW-Verkehr um 38 % von 48 auf 67 Millionen Tonnen.

Bis 2010 steigt der CO2-Ausstoss im Flugverkehr von  17 auf  34 Millionen Tonnen und bis 2020 sogar auf 44 Millionen Tonnen (ein Plus von 162 Prozent).

Der Flugverkehr wird bis ins Jahr 2020 den Treibhauseffekt ebenso stark belasten wie der PKW-Verkehr, da die Abgase in grossen Höhen klimaschädlicher sind.

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Bild von der Oberen Luftschicht der Erdatmosphäre

Entsorgungs-Verbesserungen der Autoreststoffe durch Schredder-Werke

Seit einigen Jahren erheben die schweizerischen Automobilimporteure auf jeden Neuwagen einen vorgezogenen Entsorgungsbeitrag. Dieses Geld soll unter anderem eine moderne Verwertungsanlage für Reststoffe aus Schredderwerken mitfinanzieren. Das Bundesamt für Umweltschutz befürwortet deshalb den baldigen Bau einer speziellen Reststoffentsorgungsanlage. Die gegenwärtige Beseitigung dieser Rückstände in Kehrichtverbrennungsanlagen gilt aus ökologischer Sicht als Übergangs-, nicht aber als langfristig befriedigende Lösung. In der EU gibt es rund 160 Millionen Privatautos. Davon fallen jährlich 8 bis 9 Millionen zur Entsorgung an. Trotzdem „verschwinden“ etwa 160'000 Personenwagen pro Jahr, ohne ordnungsgemäss entsorgt zu werden. Sie werden illegal nach Osteuropa und in den Nahen Osten exportiert, oder einfach in der Landschaft stehen gelassen. Darauf sieht die EU eine kostenlose Rücknahme von Altautos durch Händler und Werkstätten vor.

In der Schweiz belaufen sich diese Zahlen jährlich auf rund 210'000 Altautos, welche aus dem Verkehr gezogen werden. Davon gelangen ca. 60'000 Fahrzeuge in den Export, so dass schliesslich etwa 150'000 Altfahrzeuge im Inland zu entsorgen sind. Die Entsorgung ist nach strengsten Umweltvorschriften auszuführen, und die rund 95 % der Autobestandteile verschrottet – oder recycelt werden. In der Schweiz landen die Abbruchwagen bei einem von ca. 75 Autoverwertern, welche alle intakten Occasionteile demontieren. Der Rest des Fahrzeuges kommt in eines der fünf Schredder-Werke, wo die Autos zerstückelt und die verwertbaren Teile in Stahlwerke und Giessereien weitergeleitet werden.

Bei einem Auto von einem Gewicht von ca. 1,2 Tonnen besteht etwa 770 kg aus Stahl und Eisen der Rest sind Kunststoffe, Gummiteile und Kabelresten sowie Textilien, Glas, Farbsplitter, Aluminium und Buntmetalle. Diese unbrauchbaren Reststoffe, welche bei einem Auto ca. 200 bis 300 kg ausmachen, häufen sich in einem Jahr auf etwa 40`000 Tonnen Schweizer Autoschrott. Diese Reststoffe kann man nicht der gewöhnlichen Müllabfuhr mitgeben, da im Vergleich zum Alltagsabfall übermässige Anteile an Schwermetallen wie Kupfer, Blei, Chrom, Nickel und Cadminum sowie toxisch organischen Verbindungen wie Polychlorierten Biphenylen (PCB) und polyaromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) enthalten sind.

Nach Vorschrift vom Februar 1996 müssen die Restmetalle getrennt verwertet werden, da der Heizwert für Reststoffverbrennung deutlich höher ist, als der von Kehricht. Trotz ökologischer Bedenken gelangen immer noch ca. 30'000 Tonnen Restmetalle mit Ausnahmebewilligungen in die Kehrichtverbrennungsanlagen (KVA).

Seit den 90er Jahren bestehen bereits genügend finanzielle Mittel um eine Entsorgungsanlage zu bauen. Es wurden bereits viele verschiedene Anlagen vorgeschlagen, aber eine geeignete Möglichkeit wurde noch nicht realisiert.

Das Ziel dieser Anlage ist es, für den Konsumenten eine kostengünstige Entsorgung zur Verfügung zu stellen.

Bereits wurden vier mögliche Standorte mit unterschiedlichen Trägerschaften ausfindig gemacht. Es sind dies die Standorte Rüti bei Büren (Bern), Schattdorf  (Uri), Roche (VD) und Emmenbrücke (Luzern) welche das Rennen untereinander ausmachen werden. Versuche in bereits existierenden Anlagen werden zur Entscheidung der Standorte beitragen. Es sind Vorschläge im Umlauf, eine Entsorgungsanlage zu bauen, welche gleichzeitig auch andere schwermetallhaltige Abfälle verwerten könnte.

Der grundsätzliche Gedanke ist, eine gänzliche Zerstückelung in Form umgekehrter Fertigung. Jedoch ist eine solche Demontage noch zu aufwändig und zu teuer.

Eine Studie ergab, dass der Aufwand je Auto ca. 10 Arbeitstunden betragen würde. Für eine nicht vollständige Zerlegung benötigte die SAWEG in Altdorf 4 – 6 Stunden. Dabei entstanden aber auch nur wenige Teile die problemlos entsorgt werden konnten. Aus diesen Studien ergibt sich keine Alternative zu einer thermischen Reststoffverwertungsanlage.

Man möchte eine Möglichkeit realisieren, aus den Reststoffen schwermetallarme Schlacke zu schaffen, die sich für eine weitere Verwertung eignet. Dies spricht klar für eine moderne Verwertungsanlage.

Technik des Automobils

Auf der ganzen Welt wird jede Sekunde ein Auto aus dem Verkehr gezogen, sei es nach einem Unfall oder wegen Veralterung. Genau so häufig, oder sogar ein bisschen schneller, wird in irgendeiner Autofabrik der Welt ein neuer Wagen vom Laufband genommen.

Um einen Wagen in Bewegung zu setzten benützt man den Autoschlüssel, dreht damit das Zündschloss nach rechts und der Wagen läuft. Aber was gehört alles dazu?

Ein modernes Auto besteht aus ca. 20`000 Einzelteilen. Wir haben einige der wichtigsten Teile und Funktionen unter die Lupe genommen.

Karosserie und Chassis

Baut man heutzutage ein Auto, muss man sich zuerst entscheiden, welchen Anforderungen der Autotyp entsprechen soll. Man entscheidet, ob ein Wagen fürs Gelände oder flache Strecken, für die Grossfamilie oder den Junggesellen gebaut werden soll.

Die Konstrukteure erhalten dann die Aufgabe eine neue Karosserie zu entwerfen, oder eine der vorhandenen zu überarbeiten.

Ingenieure sind ständig dabei Karosserie und Chassis zu verbessern, indem sie auf der Suche nach neuen Materialien sind, welche leichter und dennoch stärker als Stahl sind, um die Sicherheit zu gewährleisten. Versuche im Windkanal helfen den Ingenieuren das Chassis so zu entwerfen, dass das Auto eine möglichst Aerodynamische Form besitzt und der Luftwiderstand dadurch möglichst gering bleibt.

Otto-Motor

Beim Otto Motor wird wie beim Dieselmotor zwischen dem Viertakt und dem Zweitaktverfahren unterschieden. Die meisten Autos auf den heutigen Strassen besitzen jedoch einen Otto-Viertaktmotor.

Da jedoch bei diesen Vier Takten nur der Dritte wirklich Arbeit verrichtet, hat der Einzylindermotor einen stockenden Lauf. Aus diesem Grund haben Autos vier, sechs oder mehr Zylinder, welche nacheinander zünden und somit den Zeitraum, in dem keine Arbeit verrichtet wird, verringern.

Viele Zylinder verteuern die Bauweise, weisen aber zwei Vorteile auf: Mit mehr Zylindern kann mehr Kraft übertragen werden, und sie laufen dank den erhäuften Arbeitsvorgängen weicher und ruckfrei. Die Zylinderanordnung bestimmt die Art des Motors.

Man unterscheidet zwischen den abgebildeten Zylinderanordnungen:

Dieselmotor

Die Zündung

Kurbelwelle des Motors

Schwungrad

Anlassverzahnung

Gegengewicht

Kurbelzapfen

Zapfen

Pleuelstange

Kolben

Kupplung

Gaspedal

Getriebe

Durch einlegen eines Ganges werden verschieden übersetzte Zahnräder dazu geschaltet.

Je nach Wagentyp werden Autos mit drei, vier oder fünf Gängen gebaut dazu kommt noch der Rückwärtsgang.

Viele neue Wagen besitzen heutzutage ein automatisches Getriebe.

Ist die Drehzahl zu hoch oder zu tief kuppelt die Automatik selbständig aus, wählt den Gang und kuppelt wieder ein. Automobile mit einem Automat besitzen nur ein Gas- und ein Bremspedal.

Ausgleichsgetriebe

Ausgleichsgetriebe bei Geradeausfahrt.

Lenkung

Durch Drehen des Lenkrades sollen die lenkbaren Räder in die gewünschte Position gebracht werden. Mit Hilfe des Lenkrades wird die Lenksäule betätigt, welche die an den Rädern angebrachte Spurstange bewegt.

Servo unterstützte Lenkung

Bei der Servolenkung gehen vom Tachometer Signale an eine Steuereinheit.

Mit Hilfe elektrischen Signalen verringert oder vergrössert die Hydraulik den Ölfluss je nach Geschwindigkeit. Dank diesem System ist es möglich ein Automobil, mit sehr wenig Kraftaufwand zu steuern.

Bremsen

WAS bedeutet WAS

PS ( Pferdestärke):

PS ist die Einheit der Technik für Leistung. 1780 stellte man eine Dampfmaschine in einer Brauerei, wo früher die Pumparbeit von Pferden geleistet wurde.

Das Pferd hob pro Sekunde 75 Liter (=75 Kilo) um einen Meter. Diese Leistung wurde eine Pferdestärke (PS) genannt. Umgerechnet entspricht ein PS einer Leistung von 0.7355 Kilo Watt (KW). Ein Auto mit 100 PS besitzt also 73,55 KW.

Jedoch ist nicht die Anzahl der PS für die Leistungsfähigkeit entscheidend, sondern wie viel Kilo ein PS bewegen muss. Aus diesem Grund ist das leichte Motorrad, mit gleich vielen PS schneller als das schwere Auto.

Motorhubraum:

Der Motorhubraum wird mit cm³  bezeichnet. Die Definition des Masses ist die Anzahl Luftmenge in cm³, welche der Kolben nach allen Viertakten weggedrückt hat.

Bei einem Auto mit 4 Zylindern drückt jeder Kolben 1`000 cm³  pro Takt weg.

Dies bedeutet der Motor hat 4`000 cm³  also ein 4–Liter-Motor.

Knautschzone:

Die Knautschzone ist eine verbesserte Sicherheitsstruktur der Karosserie für mehr Schutz der Autoinsassen

Katalysator:

Der Katalysator oft auch nur Kat genannt, ist ein Teil der Auspuffanlage, welche umweltschädliche Abgase aus dem Motor in unschädliche (weniger schädliche) umwandelt.

Turbolader:

Eine von Abgasen betriebene, besonders gut geformte Schaufel (Turbine), welche Luft in den Motor drückt um die Leistung des Automobils zu erhöhen.

Aufhängung:

Die Aufhängung bestimmt die Stabilität eines Autos.

Es ist das Verbindungssystem zwischen Rädern und Fahrgestell, welches Stösse und Schläge ausgleichen.

Die Bevölkerung und ihr Auto!

Seit dem wir uns mit dem Thema der SVA beschäftigen, wurde uns bewusst, wie wichtig das Automobil für unsere Gesellschaft ist. Man bemerkt erst wie viele Autos es eigentlich auf den Strassen gibt, wenn man sich bewusst achtet. Trotzdem ist es für die Menschen selbstverständlich.

83% aller Deutschschweizer zwischen 18 und 74 Jahren sind in Besitz des Führerscheines, und drei viertel davon haben ein eigenes Automobil.

Wir befragten 100 Leute mit Fahrausweis über ihre Beziehung zum Automobil.

Von 100 befragten Personen besitzen sage und schreibe 93% der Führerscheinbesitzer ein eigenes Auto. 7 davon haben sogar noch ein Zweitauto in der Garage stehen. Von diesen insgesamt 100 Automobilen werden 97 mit Benzin, die Restlichen 3 mit Diesel betrieben.

Weitere Marken:  Mitsubishi, Chrysler, Mercedes,
BMW, Honda, Ford, Fiat        je  3%
  Smart, Alfa Romea  je  2%
Chervolet, Saab, Nissan, Citroen je  1%

Befragt man die Schweizer Bevölkerung über ihr Traumauto, so liegen erstaunlicherweise die Deutschen Marken, Mercedes, Audi und BMW, vor den grossen Namen wie Ferrari, Porsche und Jaguar.

Überrascht hat uns, wie viele der befragten Leute ein Automobil für die Ausübung ihrer Arbeit benötigen. Dies betrifft fast die Hälfte, nämlich 49, der 100 von uns befragten Personen. Daraus schliessen wir, wie wichtig das Auto nicht nur für den privaten Zweck, sondern auch für unsere Wirtschaft ist. Nehmen wir einmal an, es gäbe von heute auf morgen kein Erdöl mehr, so würde unser normal geregelter Tagesablauf in einem grossen Durcheinander versinken.

Erstaunlich ist auch, wie viele der Personen das Gefühl haben, sie wurden ökologisch fahren. Wir wollen niemand von diesen 59% als Lügner bezeichnen, aber sind wir doch einmal ehrlich:

- Wie oft lässt man vor einer Bahnschranke oder einer roten Ampel den Motor laufen?

- Wie oft lässt man den Motor an, damit der Innenraum ein bisschen wärmer ist?

- Wie oft benutzt man das Auto für kleine Strecken, weil man einfach zu faul ist?

- Wie oft benutzt man das Auto, weil es draussen regnet oder kalt ist?

Dies sind nur einige Beispiele, welche jedem Autofahrer irgendwie bekannt vorkommen.

Stellt man sich solche Fragen, merkt man erst wie selbstverständlich einem das Automobil geworden ist.

Bei der Frage wie oft sie die öffentlichen Verkehrsmittel benützten, gaben und die Führerscheinbesitzer 38 mal die Antwort „Nie“. Es gab jedoch auch Leute, welche sich täglich mit den öffentlichen Verkehrsmitteln fortbewegen.

Schlussteil

Nachdem wir den Hauptteil der SVA beendet haben, wird es Zeit zurückzuschauen, um zu analysieren, welche Erkenntnisse wir bei der Vertiefung dieser Arbeit gewonnen haben.

Die bewegenste Feststellung war, wie viele Menschen über Jahre hinweg daran gearbeitet haben, das Auto zu einem der wichtigsten Gebrauchsgegenstände der heutigen Zeit zu machen.

Als wir die Technik betrachteten, sahen wir, in welch einer Perfektion jedes einzelne Teil arbeiten muss, damit das Fahrzeug funktioniert. Seit der Erfindung sind Tag für Tag Leute damit beschäftigt, dies stets zu verbessern um Komfort und Fahrvergnügen zu gewährleisten.

Uns wurde bewusst, dass das Automobil nicht mehr aus unserer Gesellschaft wegzudenken ist. Der Unfall im Gotthardtunnel hat dies eindrücklich bewiesen. Eine Tragödie im wichtigsten Tunnel auf der Nord-Südachse, dazu noch der Wintereinbruch in den Bergen hinterliess auf unseren Strassen ein mächtiges Durcheinander. Die darauffolgende Ruhe auf der Nidwaldner Autobahn machte uns klar, wie viele Fahrzeuge jeden Tag unser Kanton durchqueren.

Wir sahen, das die Globale Erwärmung und der Mangel an Erdöl die Automobilindustrie vor neue Aufgaben stellt. Da die Menschheit nicht mehr ohne Automobile auskommt und auf unsere Umwelt angewiesen ist, muss schnellstens eine Lösung gefunden werden, um das Fortbewegungsmittel „Automobil“ umweltfreundlich zu machen. Uns wurde klar, dass wir jederzeit einer gesundheitlichen Belastung ausgesetzt sind. Das Risiko, durch die Verschmutzung des Autos, auf Krebs- oder Atemkrankheiten anfälliger zu werden, steigt immer.

Für uns ist klar, das Kapitel „Entwicklung des Automobils“ ist noch lange nicht fertig geschrieben, und wir können uns noch auf viel Unerwartetes gefasst machen.

Anhang

Vereinbarung zwischen den Lernenden und der Lehrperson

Quellenverzeichnis