Ausgabe
12
2012




Benzinmotor: Ein Konzept mit Zukunft

Prof. Dipl.-Ing. Dr. Bernhard Geringer ist Dekan der Fakultät für Maschinenwesen und Betriebswissenschaften an der TU Wien. Er gilt international als einer der renommiertesten Experten für Fahrzeug-und Motorentechnik.

Die mittelfristigen CO 2-Vorgaben, die den Autobauern von der EU auferlegt werden, sind sehr streng. Um sie zu erreichen, hilft es nicht, wenn ausgefallene Antriebskonzepte als "Leuchttürme" in kleiner Stückzahl verkauft werden. Die Masse der Fahrzeuge muss massiv besser im Verbrauch werden. Gerade der Ottomotor bietet hier als Triebwerk für die kleineren und mittleren Fahrzeugsegmente und damit für die größten Stückzahlen weltweit noch beachtliches Potenzial -allerdings mit mehr Technologie und Kosten.

Einfaches Konzept mit Nachteilen

Bisherige Benzin-oder (fachlich richtiger genannt) Ottomotoren waren gekennzeichnet durch Einfachheit, gutes Gesamtverhalten bei Kaltstart, Warmlauf, Geräuschentwicklung und Schwingungen sowie gutes Leistungsverhalten und große Drehzahlspanne. Dies konnte ohne Aufladetechnik, Geräuschkapselung oder komplexe Einspritztechnik erreicht werden. Die Abgasnachbehandlung war und ist mit der Dreiwege-Katalysatortechnik einfach, ausgereift und enorm effizient. Rußentwicklung ist beim Ottomotor mit externer Gemischbildung im Saugrohr praktisch nicht beobachtbar. Diese vielen Vorteile haben aber ihren Preis: Der Kraftstoffverbrauch ist im Vergleich zum Dieselmotor höher, das Drehmomentverhalten ungünstiger und die Elastizität des Fahrzeuges dadurch schlechter. Der starke Dieselboom in den letzten Jahren, begünstigt durch die dabei genutzte Aufladetechnik und die komplexe Einspritztechnologie, zeugt von den ungünstigen Kundeneigenschaften des "alten" Ottomotors.

Die Rückkehr des Benziners

Seit Beginn des neuen Jahrtausends wandelt sich das Bild aber dramatisch: Direkteinspritzung und Aufladung werden auch dem Ottomotor zuteil, damit können die Eigenschaften markant in Richtung Verbrauchsminderung bei gleichzeitig wesentlich besseren Leistungs-und Drehmomentdaten sowie geringeren Motordrehzahlen verbessert werden. Endlich kann der Ottomotor mit dem Dieselmotor mithalten: Er ist besser im Leistungsverhalten und nur wenig schlechter im Verbrauch -und das bei nach wie vor unschlagbar geringen Schadstoffemissionen ohne Partikelfilter oder aufwendiger Stickoxidnachbehandlung.

Trend zum "Downsizing" Der Schlüssel zur Leistungsverbesserung ist die Aufladung mittels Abgasturboaufladung und gleichzeitigem Einsatz von Benzin-Direkteinspritzung. Damit kann heute ein Vierzylindermotor die Fahrleistungen eines früheren Sechszylindermotors bei Verbrauchsvorteilen von mehr als 20 Prozent erzielen. Weiterentwicklungen hin zur Mehrfachaufladung, zukünftig wahrscheinlich elektrisch angetriebene Turbolader sowie die weitere Verringerung des Hubraumes und der Übergang zu Drei-oder gar Zweizylindermotoren haben noch enormes weiteres Verbrauchsminderungspotenzial. Vollvariable Ventilsteuerungen und Zylinderabschaltungen (bis hin zum Zweizylinderbetrieb eines Vierzylindermotors) sind schon in ersten Serienfahrzeugen zu finden. Die variable Verdichtung als einzig noch offenes wesentliches Potenzial wartet bislang zwar auf eine Serienlösung, aber auch dies kann bald geschehen.

Sauberer als Elektroautos

Der altbewährte Ottomotor hat trotz weit über 100-jähriger Entwicklung und Verfeinerung noch immer beträchtliches Weiterentwicklungspotenzial. Ist man bereit, ihm Wertigeres angedeihen zu lassen, dankt er es mit Verbesserungen, die noch vor 10 Jahren als unmöglich angesehen worden wären. Doch damit nicht genug: Der in Zukunft elektrifizierte Ottomotor -also ein "Mild Hybrid" oder "Full Hybrid" oder auch ein "Plug-in-Hybrid" - ermöglicht im Realbetrieb CO 2-Werte, die denen eines reinen E-Fahrzeuges in der Gesamtbilanz nicht nachstehen. Das haben jüngste Messungen an unserem Institut bewiesen.











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