Techniktrend Zylinderabschaltung Temporär abrüsten

Große Motoren mit vielen Zylindern sind Statussymbole, doch inzwischen gilt auch Spritsparen als schick. Beim neuen Audi S8, Leistung 520 PS, werden daher vier der acht Zylinder zeitweise abgeschaltet. Das senkt den Verbrauch um bis zu 30 Prozent, und - noch wichtiger - man merkt es nicht.


Man könnte es auch Gesundschrumpfen nennen: Downsizing ist der zentrale Trend in der Motorenentwicklung. Wo Benziner per Aufladung und Direkteinspritzung aufgerüstet werden, können die Ingenieure im Gegenzug den Hubraum reduzieren oder gleich ganze Zylinder einsparen und so den Verbrauch reduzieren.

Das funktioniert bei den meisten Autos problemlos und wird auch von den Kunden goutiert. Doch ausgerechnet dort, wo sie am Nötigsten wäre, fällt die Abrüstung schwer: bei den Sportwagen. Denn diese Pkw-Spezies lebt geradezu von den PS und der Zahl der Zylinder - selbst wenn sie im Alltag überflüssig sind. "Einer großen und schweren Limousine reichen auf der Autobahn 100 bis 150 PS, wenn sie erst einmal rollt", sagt Professor Stefan Pischinger, der das Institut für Verbrennungskraftmaschinen an der RWTH Aachen leitet.

Weil das auch die Entwickler der Autoindustrie wissen, greifen sie bei den PS-Protzen zu einem technischen Kniff: Wenn der Fahrer die ganze Leistung abruft, dann kann er aus dem vollen Hubraum schöpfen. Rollt er dagegen lässig im Verkehr mit, legt die Elektronik die Hälfte des Motors still.

Die Technik heißt Zylinderabschaltung und ist gar nicht neu. In Deutschland wurde sie zuletzt von Mercedes bei der damaligen S-Klasse von 1998 bis 2005 eingesetzt, in amerikanischen Achtzylinder-Modellen von Chevrolet, Jeep oder Chrysler gehört sie seit Jahren zum Standard. Im neuen Camaro verbaut General Motors das kraftstoffsparende Active Fuel Management-System, das bei geringer Motorlast vier der insgesamt acht Zylinder abschaltet. Jetzt wird die Technologie auch von den deutschen Oberklasse-Herstellern in großem Stil wieder entdeckt.

Hersteller reklamieren erstaunliche Verbrauchseinsparungen

Sowohl der neue V8-Motor für die AMG-Version des Mercedes SLK als auch der Achtzylinder, den Audi für die neuen S-Modelle der Baureihen A6, A7 und A8 entwickelt hat, laufen im so genannten Teillastbetrieb lediglich auf vier Zylindern. Klar, dass sich so der Spritverbrauch deutlich senken lässt. Obwohl die Motoren stärker sind und sich die Fahrleistungen zum Teil gravierend verbessern, reklamieren Mercedes und Audi jeweils Einsparungen zwischen 20 und 30 Prozent. Darin eingerechnet sind allerdings auch gleich die Verbrauchsreduzierungen durch die Start-Stopp-Automatik, durch neun Getriebe und sonstige Effizienzmaßnahmen.

Die Zylinderabschaltung jedoch habe den größten Anteil, sagt Audi-Entwickler Christian Brinkmann. Wenn beim neuen Motor des Modells S8 eine verschiebbare Hülse auf der Nockenwelle in weniger als 200 Millisekunden die Ein- und Auslassventile der Zylinder 2, 3, 5 und 8 schließt und aus dem V8-Motor so einen Vierzylinder macht, geht der Verbrauch im Normzyklus um 5,5 Prozent zurück. "Und anders als sonst üblich, bringt diese Technologie im Alltag sogar noch mehr", sagt Brinkmann. Bei einem realistischen Fahrprofil mit Stadt- und Autobahnverkehr wurde gar ein Vorteil von 8,5 Prozent ermittelt. Ähnliches sagt auch AMG-Entwickler Friedrich Eichler: "Auf der Nordschleife wird man den Effekt kaum spüren. Aber im Alltag läuft unser neuer V8-Motor die Hälfte der Fahrzeit als Vierzylinderaggregat."

Moderne Motorentechnik macht das Abschalten komfortabler

Dass die Technologie jetzt plötzlich wieder en vogue ist, begründet Brinkmann mit dem Fortschritt auf vielen Feldern der Motortechnik. Weil inzwischen die Direkteinspritzung üblich sei, könne man den Zylinder vor dem letzten Takt mit Frischluft statt Abgas füllen, sagt der Audi-Entwickler. Vom Kolben komprimiert, wird diese Luft als so genannte Gasfeder genutzt und hilft später beim Neustart der Zylinder. Zudem unterstütze die weiterentwickelte Motorelektronik bei der Steuerung des Systems. Und vor allem gibt es mittlerweile neue Tricks, um unangenehmen Begleiterscheinungen der Zylinderabschaltung zu kompensieren.

Damit zum Beispiel der halbe Achtzylindermotor nicht klingt, als würde Keith Richards mitten im Konzert die Gitarre weglegen, gibt es bei Mercedes spezielle Soundklappen im Auspuff und bei Audi eine so genannte Active Noice Cancellation. Die zeichnet mit drei Mikrofonen im Innenraum das Klangbild auf und eliminiert Störgeräusche mit gezieltem Gegenschall. Das gleiche Prinzip nutzen die Bayern bei den aktiven Motorlagern. Weil der Vierliter als Vierzylinder ein ruppigeres Schwingungsverhalten hat, werden die Motorvibrationen gemessen. Die Hydraulikflüssigkeit wird dann mit exakt dem entgegen gesetzten Profil in Schwingung versetzt - und puffert so die Vibrationen zwischen dem V8-Motorblock und der Karosserie ab.

Das Ergebnis ist eindrucksvoll: Man muss bei der ersten Testfahrt im S8 schon auf die Anzeige zwischen Tacho und Drehzahlmesser schauen, wenn man erfahren möchte, wie viele Zylinder gerade aktiv sind. Hören oder spüren kann man den Betriebszustand jedenfalls nicht.

Bei VW will man die Entwicklung jetzt noch einen Schritt weitertreiben. Denn die Wolfsburger halten die Zylinderabschaltung nicht für ein Privileg der Oberklasse und arbeiten an einem 1,4 Liter großen Vierzylindermotor, der bei Teillast nur noch auf zwei Töpfen läuft. Als Basis dient das aus den Modellen Polo und Golf bekannte TSI-Aggregat. Auch für diesen Motor verspricht VW ein spezielles Geräusch-Management, eine hohe Laufkultur und vor allem eine deutliche Verbrauchsverbesserung: Auf dem Prüfstand sei die Maschine mit 0,4 Litern weniger zufrieden, heißt es bislang.



insgesamt 55 Beiträge
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Schnarchhahn 14.10.2011
1. Kolbenrückzugsfeder
---Zitat--- Weil inzwischen die Direkteinspritzung üblich sei, könne man den Zylinder vor dem letzten Takt mit Frischluft statt Abgas füllen, sagt der Audi-Entwickler. Vom Kolben komprimiert, wird diese Luft als so genannte Gasfeder genutzt und hilft später beim Neustart der Zylinder. ---Zitatende--- Da hat der Audi-Entwickler dem Herrn Grünweg wohl einen Bären aufgebunden. Die Kolben der "abgeschalteten" Zylinder laufen weiterhin mit, nur die Ventile bleiben geschlossen. Somit muss da nichts neu gestartet werden. Die Einsparung resultiert u.a. aus der Reduzierung der Pumpverluste (die Arbeit, die geleistet werden muss, um das Gas anzusaugen, zu verdichten und auszustoßen), indem der Zeitpunkt zum Schließen der Ventile so gewählt wird, dass der Zylinder nur mit wenig Gas befüllt ist. Weitere Vorteile ergeben sich durch die höhere Last auf den verbleibenden Zylindern und die geringeren Wärmeverluste durch die halbierte Brennraumoberfläche der verbliebenen aktiven Zylinder.
phonkee.folh, 14.10.2011
2. Artikelniveau?
"Man könnte es auch Gesundschrumpfen nennen: Downsizing ist der zentrale Trend in der Motorenentwicklung." Schön wäre es, wenn der Verfasser des Artikels erklären könnte, was genau mit Gesundschrumpfen gemeint ist - sicherlich nicht ein umweltfreundliche(re)s Verhalten durch weniger Hubraum. Zwar begünstigt das deutsche Kfz-Steuermodell Autos mit Motoren, die eine hohe Literleistung haben, aber umweltfreundlicher ist das deswegen noch lange nicht. Man denke an die höhere Matrialbelastung des Motors und den damit höhreren Verschleiß. Ein weiteres Argument ist zumindest für einige wenige der Verbrauch im Volllastbereich: selbst die sagenumwobenen, vergötterten und ach so sparsamen TDI-Motoren verballern bei Vollgas durchaus Spritmengen von mehr als 10 bis 15 Liter auf 100 km, die Abgasreinigung sorgt ebenfalls für steigende Werte. Im Sinne einer gedachten Nachhaltigkeit wären Motoren ohne Turboaufladung (weil robuster) und mit mehr Hubraum zweckmässiger. Beim Smart wurde damals sogar der Hubraum von 600 auf 800 ccm angehoben um die Aufladung zu verringern und (jetzt kommts:) den Verbrauch zu senken. Dafür müssten die Hersteller (und Kunden) jedoch Anreize bekommen, Konstruktionen nicht nur auf 3 - 5 Jahre auszulegen. DAS wäre gesamtenergiepolitisch deutlich effizienter. Ansonsten kann man dem Autor nur beipflichten: Zylinderabschaltung ist ein alter Hut.
Zeugma, 14.10.2011
3. Es wird immer deutlicher
Nämlich, dass diese Vielzylinderwagen doch nur das sind, was die meisten eh wissen und die anderen vermuten: Prothesen eines bestimmten männlichen Körperteils. Mit maximal drei bis vier Zylindern und entsprechend variabler Ladung würde alles gehen. Na ja, kommt eh irgendwann. Zwischenstadium wird sein ein Zwöfzylinder, der nur noch von einem E-Motor durchgedreht wird und ein Soundgenerator, damit es auch schön Wruuummm macht. Herr, lass Hirn regnen!
Als_Tom, 14.10.2011
4. ...
Zitat von sysopGroße Motoren mit vielen Zylindern sind Statussymbole,*doch inzwischen gilt auch Spritsparen als schick.*Beim*neuen Audi S8,*Leistung 520 PS, werden daher vier der acht Zylinder zeitweise abgeschaltet.*Das senkt den Verbrauch um bis zu 30 Prozent, und - noch wichtiger - man merkt es nicht. http://www.spiegel.de/auto/aktuell/0,1518,789102,00.html
Man baut also ein Auto mit einem Motor der dann zur Hälfte als Ballast mitfährt und freut sich dann das man dadurch Benzin spart. Genial!
myspace 14.10.2011
5. .
Zitat von Als_TomMan baut also ein Auto mit einem Motor der dann zur Hälfte als Ballast mitfährt und freut sich dann das man dadurch Benzin spart. Genial!
Die leer laufenden Zylinder sind übrigens nicht nur Ballast sondern erzeugen auch Reibung und erhöhen so den Spritverbrauch.
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