Jeder Tropfen zählt

Technikbericht: Antriebsinnovationen

— 08.05.2015

Jeder gesparte Tropfen zählt

Die 1000 besten Entwickler der Welt treffen sich jedes Jahr beim Wiener Motorensymposium. So auch 2015. Wir stellen die nach Ansicht der Experten wichtigsten sechs Technologien zur Spriteinsparung vor.

Die strengen Gesetzgebungen in Europa, USA und Asien setzen die Autohersteller seit Jahren massiv unter Druck. Während die Kunden weltweit immer größere, komfortablere und leistungsstärkere Fahrzeuge wollen und sich in Geländewagen und SUVs verliebt haben, müssen die Verbräuche bis 2020 und insbesondere in den Jahren danach deutlich sinken, um die gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen. Das 36. Wiener Motorensymposium zeigt einige der wichtigsten Technologien für die nächsten Jahre. Hier die wichtigsten Trends im Überblick.

Vorreiter Toyota: Der Prius bekommt mehr Konkurrenz mit seinem Hybridantrieb.

1. Plug-in-Hybride: So schwer sich die Hybridmodelle mit ihrer Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektromodul bisher auch getan haben, ihnen wird bei Fahrzeugen ab der Mittelklasse die Zukunft gehören. Hatten die japanischen Autoherstellern und hierbei insbesondere Toyota mit Tochter Lexus sowie Honda die unangefochtene Innovationsführerschaft, so holt die Konkurrenz aus Deutschland, Korea und den USA nunmehr mächtig auf und überholt bisweilen technologisch. Fest steht, dass ohne Plug-in-Technik, die die Fahrzeuge zu Hause oder an einer Ladesäule aufladen lässt, nichts geht. Nur sie realisiert rein elektrisches Fahren über größere Distanzen. Die reinen Hybridfahrzeuge werden nach Ansicht der Experten in den nächsten Jahren genauso große Schwierigkeiten haben, wie die kleine Zahl der Diesel-Hybriden, die von Ausnahmen abgesehen, vom Markt verschwinden werden.

Audi und VW: Motoren und Getriebe der Zukunft

Die Einspritzdrücke bei den Benzinern dürften bald auf bis zu 350 bar steigen; bei Dieseln mit Leistungen von bis zu 300 PS sind bis zu 3000 bar im Gespräch.

2. Rightsizing: Das Wiener Motorensymposium zeigt, dass die Zeit des kompromisslosen Downsizings mit immer kleineren Triebwerken vorbei sein dürfte. "Rightsizing" heißt das neue Zauberwort, mit dem die Entwickler die Hubraumgröße perfekt auf das Fahrzeug anpassen können. Die Motoren mit drei, vier, sechs und acht Zylindern werden einfach oder doppelt aufgeladen, um die entsprechenden Leistungsausbeuten zu garantieren. Reine Saugmotoren wird es mittelfristig nur noch in besonders kostensensitiven Regionen und in kleinen Fahrzeugklassen geben. Bei den Turbomotoren werde die Einspritzdrücke deutlich steigen, um das Gemisch aus Kraftstoff und Luft noch effizienter im Zylinder verbrennen zu können. Die Einspritzdrücke bei den Benzinern dürften bald auf bis zu 350 bar steigen; bei Dieseln mit Leistungen von bis zu 300 PS sind bis zu 3000 bar im Gespräch.

Nach Ansicht der meisten Experten gehört zu einem modernen Turbomotor auch ein automatisiertes Getriebe. Bis zu zehn Schaltstufen sind im Gespräch.

3. Zylinderabschaltung/variabler Ventilhub: Das Thema Zylinderabschaltung ist alles andere als neu und seit Jahrzehnten immer wieder ein Thema auf dem Wiener Motorensymposium. Es geht darum, im Teillastbetrieb des Motors den Brennraum auf ein Minimum zu reduzieren. Das funktioniert mit der Zylinderabschaltung ebenso wie mit dem variablen Ventilhub, wo sich der Brennraum entsprechend den Lasterfordernissen anpasst. Neu ist in diesem Zusammenhang das Thema variable Verdichtung, wodurch modernste Triebwerke in den kommenden Jahren ihre Verdichtung vollvariabel den Lasterfordernissen anpassen könnten. Auf dem Motorensymposium stellt Ford beispielsweise eine Zylinderabschaltung des innovativen Dreizylindertriebwerks vor. Bisher wurden nur bei geraden Zahlen wie vier, sechs oder acht Zylindern die Hälfte der Brennkammern bei langsamer Fahrt deaktiviert. So soll auch das neue 6,0-W12-Triebwerk aus dem Volkswagen-Konzern Kraftstoff sparen, das trotz einer Basisleistung von über 600 PS in zukünftigen Topmodellen von Audi, VW oder Bentley Verbräuche in der Zehn-Liter-Liga realisieren soll.
 

Auf dem Motorensymposium stellt Ford beispielsweise eine Zylinderabschaltung des innovativen Dreizylindertriebwerks vor.

4. Automatisierte Getriebe: Die Zeiten der Handschaltung sind zumindest ab den mittleren Fahrzeugklassen langsam vorbei. Nach Ansicht der meisten Experten gehört zu einem modernen Turbomotor auch ein automatisiertes Getriebe, das perfekt auf das Triebwerk abgestimmt ist. Während Mercedes zum Beispiel auf seine eigens entwickelte Neungang-Automatik pocht, setzen Getriebezulieferer wie Aisin, ZF oder Borg Warner auf mindestens acht oder gar mehr Schaltstufen. Nachdem Volkswagen bereits in der Vergangenheit in Wien ein zehnstufiges Doppelkupplungsgetriebe vorgestellt hat, muss damit nach Aussagen des Leiters Motorenentwicklung Friedrich Eichler längst nicht Schluss sein. Mit einem zusätzlichen kurzen Einstiegsgang für Geländewagen oder einem weiteren Autobahngang wäre das Dutzend an Schaltstufen voll. Doch es geht auch in die andere Richtung. Sollten die Verbrennungsmotoren zunehmend von Elektroanrieben unterstützt werden, könnte die Anzahl der teuren Gänge in den Getrieben wieder sinken, da der boostende Elektromotor einen Teil der Schaltarbeit ersetzt. Mittelfristig sind sogar für Elektromotoren mehrstufige Getriebe im Gespräch.
 
5. Bordnetz: Nahezu alle Autohersteller und Zulieferer befassen sich seit Jahren mit dem Thema 48-Volt-Bordnetz. Da die Autos mittlerweile zu rollenden Hightech-Computern inklusiv Start-Stopp-Automatiken geworden sind, ist der Stromfluss entsprechend. Die bekannten 12-Volt-Bordnetze kommen durch die zahlreichen Stellmotoren und die zunehmende Elektrifizierung an ihre Grenzen. Da würde ein 48-Volt-Bordnetz große Vorteile bringen, die Technik des Fahrzeugs jedoch deutlich verteuern.
 
6. Reibungsarme Motoren: Ein Verbrennungsmotor ist an sich alles andere als effizient. Ein Drittel der in ihn gesteckten Energie wird durch Abwärme verbrannt und rund ein Drittel verpufft durch Reibung, während nur ein Drittel in realen Vortrieb umgewandelt wird. Autohersteller und Zulieferer arbeiten daher Hand in Hand daran, die Motoren von morgen reibungsärmer zu machen. Am Ende bedeutet das, dass deutlich weniger Energie sinnlos verpufft. Hierbei geht es um Hightech-Lager, modernste Schmierstoffe und neueste Materialien, die vor Jahren allenfalls in der Raumfahrt zu finden waren.

Autor: Stefan Grundhoff

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