AUTOStraßenverkehr Heft 10-2014

WISSEN TANKEN
SPARTECHNOLOGIEN
Unter Sparzwang
Der nächste Grenzwert für die MINDERUNG DER CO 2
-EMISSIONEN steht fest: 95 Gramm
pro Kilometer. Auf dem Weg dorthin bedienen sich Autohersteller verschiedener technischer
Kniffe. Wir zeigen Ihnen, wie die Industrie dem Verbrennungsmotor das Sparen beibringt.
Einsparpotenzial
~30 %
Elektro und Hybrid
Strom hilft beim Spritsparen
Für schwere Autos ist die Elektrifizierung des Antriebs langfristig die
einzige Chance, die CO 2 -Ziele zu erreichen – durch die Entlastung des
Verbrennungsmotors sowie Bremsenergie-Rückgewinnung.
Fotos: Bosch, Fiat, Valeo, ZF
Die EU legt den Automobilherstellern
die Daumenschrauben
an: CO 2 -Emissionen
sollen spätestens 2021 auf 95
Gramm pro Kilometer sinken.
Dabei soll die Mehrfachanrechnung,
zum Beispiel sogenannte
„Supercredits“ für emissionsfreie
Elektroautos, ab 2020
helfen, das Flottenverbrauchskonto
eines Herstellers aufzuhübschen.
Und wie sich der in
wenigen Jahren zu erwartende
weltweite Normzyklus (WLTC)
auf die CO 2 -Emissionen auswirken
wird, bleibt ungeklärt.
Doch längst verstehen Entwickler
das 95-Gramm-Ziel als
technische Herausforderung,
die gegenüber heute eine Verbesserung
um etwa 30 Prozent
bedeutet.
Längst stehen technische
Komponenten bereit, mit denen
zumindest Kleinwagen das
95-Gramm-Ziel schon erreichen.
Auch für Kompakt- und
Mittelklassewagen dürfte mit
Maßnahmenpaketen bis hin
zur Teilhybridisierung dieses
Ziel erreichbar sein. In höheren
Gewichtsklassen kommt der
Verbrennungsmotor an einer
schrittweisen Elektrifizierung
und an zusätzlichen verbrauchsmindernden
Maßnahmen
im Fahrzeugkonzept wohl
kaum vorbei.
Jedenfalls müssen sowohl
Benziner als auch Dieselmotor
noch sparsamer werden.
Wirkungsvollstes und damit
zentrales Rezept ist das Downsizing.
Denn Verbrennungsmotoren
erzielen ihren besten
Wirkungsgrad, wenn man ihren
Hauptbetriebsbereich hin zu
höherer spezifischer Leistung
verschiebt. Das führt zu hubraumkleineren
Motoren – auch
mit weniger Zylindern –, die
im höheren Lastbereich laufen
müssen. Dies verringert auch
die anteiligen Reibungs- und
Wärmeverluste. Das Hubraumdefizit
wird per Aufladung ausgeglichen,
wodurch der Turbolader
zum elementaren
Bestandteil des Downsizing-
Konzepts wird.
Beim Diesel längst Standard,
führt das Effizienzstreben auch
beim Benziner zur Direkteinspritzung.
Denn mit dem eingespritzten
Kraftstoff lässt sich
eine gute Kühlung der Brennräume
erzielen und zudem eine
effektive Zylinderspülung ohne
Kraftstoffverluste beim Ladungswechsel.
So sind schon
bei niedrigen Drehzahlen Drehmomentwerte
zu erzielen, wie
man sie vom Diesel kennt.
Doch auch dessen Potenzial ist
noch nicht ausgereizt: Höherer
Ladedruck und Einspritzdrücke
bis 2500 Bar versprechen eine
weitere Optimierung.
Ein quasi zeitweiliges Downsizing
lässt sich mit Zylinderabschaltung
umsetzen. Selbst
einen 1.4 TSI macht VW zum
Teilzeit-Zweizylinder und spart
so rund 0,4 Liter Sprit auf
100 km ein, bei moderater
Konstantfahrt sogar mehr.
Einsparpotenzial verbirgt sich
auch dort, wo Drosselklappen
und Ventile die Beatmung des
Motors behindern. Es gilt daher,
den Kompromiss fester
Ventilsteuerzeiten aufzulösen
und sie an unterschiedliche
Last- und Drehzahlpunkte anzupassen.
Konzepte wie die
BMW-Valvetronic oder Univalve
von KS variieren zudem
den Ventilhub. Das entdrosselt
den Ladungswechsel weiter,
kann so die Drosselklappe
überflüssig machen und zu
Einsparungen im einstelligen
Prozentbereich beitragen.
Bei der weiteren Optimierung
des Verbrennungsprozesses
gilt es vor allem, die Präzision
der Abläufe zu verbessern und
Toleranzen einzuengen. Beim
Dieselmotor werden wir zunehmend
Glühkerzen erleben,
die zugleich als Drucksensoren
während der Verbrennung
agieren. Nur so wird künftig
zusammen mit schnellen Prozessoren
eine vorgelagerte
präzise Steuerung möglich.
Neben den genannten Kernthemen
flankieren allerdings weitere
Technikbausteine die
Optimierung des Verbrennungsmotors.
Dazu gehören
ein ausgeklügeltes Thermomanagement,
ein Generator,
der zum Laden der Batterie primär
den Schubbetrieb nutzt,
sowie bedarfsabhängig elektrisch
angesteuerte Nebenaggregate
wie Öl- und Kühlmittelpumpe,
Klimakompressor oder
Servolenkung – Elemente, die
in neue Modelle längst einfließen.
Nachhaltiges Potenzial für
das Erreichen der Klimaziele
verspricht auch der Umstieg
auf Erdgas. Dank seiner günstigen
chemischen Struktur lassen
sich die CO 2 -Emissionen
mit dem Alternativkraftstoff bei
vergleichbarer Motorleistung
um bis zu 25 Prozent mindern.
Natürlich lässt sich das Klimapotenzial
der zahlreichen Bausteine
nicht einfach addieren.
Vielmehr kommt es darauf an,
die Wechselwirkungen einzelner
Technologien zu einem intelligenten
und für den Kunden
letztlich bezahlbaren Optimum
zu kombinieren.
Klaus-Ulrich Blumenstock
34 AUTO 10/2014 www.facebook.com/AUTOStrassenverkehr