"Downsizing kann nur der Kunde durchführen"

Der Austausch von Frisch- und Abgas bestimmt in hohem Maß die Effizienz im Verbrennungsmotor, die seit einer vielseitigen Klimadiskussion neue Brisanz erfährt. Im Rahmen der MTZ-Konferenz "Ladungswechsel im Verbrennungsmotor" am 7. und 8. November 2007 in Stuttgart sprach die MTZ mit Prof. Rudolf Flierl, TU Kaiserslautern, über Fortschritte und Irrwege.

Herr Professor Flierl, inwieweit können Veränderungen am Ladungswechsel das Klima verändern?
Ursprünglich wurde der Ladungswechsel beim Ottomotor betrachtet, um eine hohe Füllung, das heißt, hohe Drehmomente und eine hohe Leistung zu generieren. Ganz anders beim Diesel: Hier war von Anfang der Ladungswechsel an den Emissionen ganz stark beteiligt, an der Gemischaufbereitung im Zylinder und letztendlich auch am Verbrauch. Beim Ottomotor hat sich inzwischen die Situation verändert. Heute geht ohne Restgassteuerung nichts mehr, die Emissionsrandbedingungen eingeschlossen. Die Restgassteuerung ist ein wesentlicher Teil, um den Verbrauch zu reduzieren, und ein noch wesentlicherer Teil, um die Stickoxide zu minimieren. Dies bedeutet, dass auch beim Dieselmotor ohne AGR die Emissionsgrenzen nicht eingehalten werden können; dementsprechend haben sich beide Motoren ja auch angenähert.

Sie haben die Konstruktion und Mechanik der Valvetronic I federführend entwickelt und darüber hinaus die Valvetronic II mit erdacht. Warum haben Sie sich auf rein mechanische, also recht komplizierte Systeme festgelegt und nicht zum Beispiel auf elektro-magnetische?
Wenn ich mir die Zahl der Bauteile und die Konstruktion anschaue, sind elektro-magnetische Systeme deutlich komplexer aufgebaut, mit einem Schwingsystem, das wesentlicher schwieriger mit einem deutlich höheren Steuerungsaufwand zu beherrschen ist. Im Gegensatz dazu tut die Mechanik normalerweise das, was sie tun soll.

Und elektro-hydraulische Systeme?
Diese hatten in der Vergangenheit immer das große Problem, zum Abbremsen des Ventils eine hydraulische Bremse zu benötigen. Jede Bremse vernichtet Energie. Damit steigen die Verluste an. Dazu kommt noch, dass bei niedrigen Temperaturen ein Hydrauliksystem nur mit speziellen Hydraulikölen funktioniert. Das darf aber nicht ins Motoröl kommen. Außerdem ist die Ventilerhebungskurve im Schließbereich von der Viskosität abhängig. Diese Probleme erschweren die Applikation an Motoren, die stark dynamisch betrieben werden.

Warum ist BMW bei neueren Konstruktionen wieder von der Valvetronic abgekommen und gibt dem schon zuvor bekannten Doppel-Vanos den Vorzug?
BMW und auch Daimler haben ja eine ganz tolle Lösung eingeführt, um CO2-Emissionen und Verbrauch zu reduzieren, nämlich die Direkteinspritzung mit Piezo-Injektoren, die im geschichteten Betrieb ein höheres Potenzial im Verbrauch zeigt als ein vollvariabler Ventiltrieb. BMW hat damit die Möglichkeit, beide Verbrauchsmaßnahmen marktgerecht einzusetzen. Dafür war vermutlich ein erheblicher Entwicklungsaufwand notwendig, der zeigt, wie wichtig die Einhaltung der CO2-Zusagen von der deutschen Automobilindustrie genommen wird.

Wenn die CO2-Reduktion so wichtig genommen wird, warum werden dann nicht beide Techniken miteinander kombiniert?
Beide knappsen unter anderem am selben Potenzial, beide verbessern die Ladungswechselarbeit. Die jeweilige Verbesserung summiert sich bei der Kombination natürlich nicht, aber die Kosten bleiben bestehen. Auf der anderen Seite hat BMW natürlich die Freiheit, zu gegebener Zeit auch diese Techniken miteinander zu verbinden. Auch die Kombination beider Systeme mit Aufladung können zusätzliche Verbrauchsvorteile eröffnen. Zumindest sind anscheinend die Fertigungsanlagen bei BMW darauf eingerichtet.

Es heißt, die Valvetronic würde nicht die hohen Drehzahlen mitmachen wie von einem BMW-Motor gefordert.
Das Univalvesystem, das wir gegenwärtig entwickeln, haben wir bereits auf 8000 Umdrehungen gebracht. Die Grenzen sind im Übrigen gar nicht von der Mechanik gesetzt, sondern vom HVA-Element.

Welche Möglichkeiten bieten Variabilitäten bei der Verwendung von alternativen Kraftstoffen?
Wenn ich an Biogas denke, gibt es sehr interessante Möglichkeiten der Wirkungsgradsteigerung, ebenso wie die Reduzierung von Methan-Emissionen. Wenn man zum Beispiel die Überschneidung entsprechend sauber steuern kann, so dass kein Methanschlupf entsteht.

Wie groß sehen Sie das Interesse der Hersteller, die Kombination von variablem Ventiltrieb und Turboaufladung voranzutreiben?
Ich glaube, das Interesse an vollvariablen Ventiltrieben ist in der gesamten Industrie sozusagen neu erwacht, vor allem getrieben von den japanischen Herstellern, hier allen voran natürlich Toyota: Zunächst hat Toyota mithilfe des Hybridantriebs die Emissionen verringert, jetzt gehen sie auch dazu über, die Motoren zu optimieren. Toyota, Nissan und Mitsubishi haben in diesem Jahr einen vollvariablen Ventiltrieb in Serie gebracht, Honda hat für nächstes Jahr angekündigt, damit auf den Markt zu kommen. Die Kombination mit Turboaufladung ist dann, dem Trend bei Ottomotoren folgend, nur noch eine Frage der Zeit.

Nun ist es ja für Massenhersteller, die überwiegend in Märkte liefern, in denen ein Tempolimit gilt, auch sinnvoll, großvolumige Motoren mit variablem Ventiltrieb anzubieten, da sonst die Drosselverluste sehr groß sind. Darf ich unterstellen, dass Sie als Verfechter der drosselfreien Laststeuerung auch für ein Tempolimit sind?
Keineswegs, es muss eine gewisse Dynamik und Fahrfreude erhalten bleiben; ich finde es schrecklich, wie der Verkehr zum Beispiel in Frankreich und Italien betrieben wird. Bevor man die Geschwindigkeit reduziert, sollte man besser den Verkehrsfluss optimieren.

Dann zieht für Sie gar nicht das an dieser Stelle übliche Argument, dass unsere Autos im Ausland unattraktiver werden würden, wenn wir eine Geschwindigkeitsbegrenzung auf der Autobahn hätten?
Selbstverständlich wären Sie dann unattraktiver: Die Technik würde sofort reduziert werden und Entwicklungen auch in Sicherheitssysteme unterbleiben, wenn die Geschwindigkeit reduziert wird. Letztlich würde die deutsche Technik und Innovationskraft stark nach unten gehen und die Marktsituation deutscher Fahrzeuge deutlich schlechter werden.

Hätte man nicht noch ganz andere Einsparpotenziale, wenn Autos auf eine definierte Höchstgeschwindigkeit auslegt würden, die dann im Dauerbetrieb auch gefahren wird? Ein Airbus wird doch auch auf knapp unter Schallgeschwindigkeit ausgelegt und nicht auf Mach 2,5.
Ich finde, man sollte die Mündigkeit des Bürgers beibehalten, dies zum ersten. Punkt zwei: Die Möglichkeiten, in Deutschland schneller als 130 km/h zu fahren, sind ja bereits deutlich eingeschränkt. Eine generelle Geschwindigkeitsbeschränkung wird nicht zu einer merklichen CO2-Reduktion führen. Der Autofahrer beeinflusst heute selbst bis zu 20 % des Verbrauchs. Verstehen Sie mich bitte nicht falsch: Ich will niemand daran hindern, 130 zu fahren. Aber ich finde es absolut unangebracht, dass dies allen anderen vorgeschrieben wird.

Diese Vorschrift würde aber die konsequenteste Form von Downsizing ermöglichen.
Downsizing kann in letzter Konsequenz nur der Kunde durchführen. Die Hersteller können die Technik nur anbieten. Aber ob Downsizing sich durchsetzt, verantwortet der Kunde, nicht der Hersteller. Sie haben sicher noch das erste Start-Stop-System (Formel E im Jahr 1981, Red.) von VW in Erinnerung. VW hat es angeboten, und nahezu kein Kunde hat es angenommen.

Zu dieser Zeit kostete der Liter Super in alter Währung aber auch noch nicht 2,90 Mark.
Ist das ökologische Verhalten nur von den Kosten abhängig? Dann sollten wir es dem Kunden doch freistellen, ob er die Kosten ausgeben will oder nicht.

Herr Professor Flierl, vielen Dank für dieses Gespräch!

Autor(en): Moritz-York von Hohenthal

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