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20.01.2017 | Verbrennungsmotor | Im Fokus | Onlineartikel

Antriebseffizienz im Volumensegment

Autor:
Martin Westerhoff

Wie lässt sich Motoreffizienz weiter steigern? Statt kostspieliger High-Tech-Lösungen sind für das Volumensegment das Miller-Brennverfahren in Kombination mit einer Otto-VTG und die Zylinderabschaltung vielversprechende Lösungen.

Die Elektrifizierung gilt als vielversprechende Maßnahme, um Flottenverbräuche zu senken und die künftigen CO2-Grenzwerte einzuhalten. Für die preissensiblen Fahrzeugsegmente erfordern die wirtschaftlichen Zwänge jedoch spezielle Lösungen. Die Realverbräuche von rein verbrennungsmotorisch angetriebenen Pkw zu senken, ist dabei das primäre Ziel. Im Fachbeitrag "Der neue 1,5-Liter-Vierzylinder-TSI-Motor von Volkswagen" in der MTZ 02/2017 beschreiben die Autoren Wolfgang Demmelbauer-Ebner, Kai Persigehl, Michael Görke und Eike Werstat ausführlich, wie durch den Einsatz des Miller-Brennverfahrens in Kombination mit einem Turbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG) sowie optimiertem Thermomanagement und einer umfassenden Reibungsreduzierung der Verbrauch im Vergleich zum Vorgängermodell bei der 96 kW starken Variante des EA211-TSI evo genannten Aggregats um etwa zehn Prozent gesenkt werden konnte.

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Dieser Motor soll erstmals Mitte 2017 im Volkswagen Golf eingesetzt werden und seine Verbrauchsvorteile über das gesamte Kennfeld ausspielen. "Der hohe Ladedruck von bis zu 1,3 bar im Bereich der Nennleistung kann bei moderaten Abgasgegendrücken dargestellt werden", beschreiben die Autoren die Kombination aus Miller-Steuerzeiten und der VTG, die bei diesem Aggregat erstmals im Volumensegment bei einem Ottomotor zum Einsatz kommt. Durch das Brennverfahren sinkt die maximale Abgastemperatur auf 880 Grad Celsius ab. Dadurch werden Synergien zum weit verbreiteten Einsatz der VTG in Turboladern für Dieselmotoren möglich, deren Abgastemperaturen typischerweise zwischen 830 und 860 Grad Celsius liegen. Die Auslegung dieses Turboladers schilderten bereits die Autoren Nicolas Morand, Gary Agnew, Nathaniel Bontemps sowie Denis Jeckel von Honeywell im Fachartikel "Turbolader mit variabler Turbinengeometrie für Miller-Ottomotoren" in der MTZ 01/2017.

Für den EA211-TSI evo verbesserte Volkswagen auch die Zylinderabschaltung ACT, die mit diesem Motor erstmals in großer Stückzahl in die Serie gelangt. "Bei niedriger bis mittlerer Last schließt sie die Ein-und Auslassventile der Zylinder zwei und drei, zugleich wird die Einspritzung deaktiviert", so die Autoren. Im Bestpunkt erzielt dieser Vierzylinder-Ottomotor einen spezifischen Verbrauch von 222 g/kWh. Dass der Einsatz einer Zylinderabschaltung auch bei verhältnismäßig kleinvolumigen Motoren immer mehr Relevanz findet, zeigt auch das Beispiel von Ford: Die Vorausentwicklung der Ford Werke GmbH untersuchte bereits deren Einsatz bei einem 1,0-Liter-Dreizylinder-Ottomotor mit Wastegate-Turbolader. Die Autoren Klaus Küpper, Jan Linsel, Bert Pingen und Carsten Weber veröffentlichten die Ergebnisse im Beitrag "Zylinderabschaltung beim Dreizylindermotor" in der MTZ 12/2016. "In einem Mittelklassefahrzeug wie dem Ford Focus konnte so, in Abhängigkeit von Deaktivierungsstrategie (feste oder umlaufende Zylinderabschaltung) und Fahrzyklus eine Verbrauchsverbesserung von vier bis sechs Prozent erzielt werden." Sie stellten jedoch auch fest, dass "aufgrund des teils gegenläufigen Verhaltens von Kraftstoffverbrauchsvorteil, Geräusch- und Vibrationseigenschaften sowie Kosten" eine sorgfältige Applikation im jeweiligen Anwendungsfall erforderlich ist.

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