Auslegung von Vierzylindermotoren
Der Ottomotor birgt nach wie vor sehr hohes Potenzial zur Emissionssenkung und zur Steigerung der spezifischen Leistung. Das rückt insbesondere den Vierzylinder in ein breiteres Anwendungsfeld. Durch die hohe Leistungsspanne wird er zum potenziellen Antrieb für nahezu alle Fahrzeugklassen.
Je breiter ein Anwendungsfeld, desto besser. Ein Motor für fast alle Fahrzeugklassen klingt nicht nur nach Alleskönner, er fügt sich auch nahtlos in den Ansatz des modularen Baukastens, den die Industrie immer stärker nutzt. Und es ist ein notweniger Ansatz, um die Kosten im Griff zu halten, denn der Entwicklungsaufwand wächst. Allerdings wächst er auch nochmals über die Anwendungsbreite - eine variable Nutzbarkeit erfordert auch eine variable Auslegung.
Mercedes-Benz will seinen neuenkünftig in allen Pkw- und Van-Modellen einsetzen. Das heißt, der Motor muss sich für Längs- und Quereinbau eignen und beispielsweise mit einem Allradantrieb kombinierbar sein. Ähnliche Anforderungen gelten auch für den neuen von BMW. Der neue Vierzylinder-Turbo wird den Sechszylinder-Saugmotor ersetzen, die bislang volumenstäkste Antriebseinheit des Herstellers. Kompatibilität mit fast allen Fahrzeugklassen inklusive der Allradversionen muss also auch hier erfüllt sein.
Die Grundvoraussetzung für eine derart breite Anwendung ist allerdings das Abdecken der entsprechenden Leistungsklassen. Am oberen Ende der Skala werden dazu hohe spezifische Leistungen nötig. Der häufigste Ansatz ist insbesondere die Kombination aus Direkteinspritzung und Aufladung, die kleinere Hubräume oder auch den Zylindersprung auf der Leistungsseite kompensiert und große Vorteile beim Kraftstoffverbrauch bewirken kann. Der technische Aufwand ist allerdings hoch, Aspekte wie Thermomanagement, Auslegung von Nebenaggregaten, Abgasnachbehandlung oder Reibungsminderung müssen immer stärker mit einfließen. Hinzu kommen neue Herausforderungen bei der Emissionierung. Die Entwickler der neuen Ottomotoren-Generationen haben vorsorglich auch schon die Partikel im Abgas gezählt.
Die technische Herangehensweise zur Anhebung der spezifischen Leistung und zur Senkung von Verbrauch und Emissionen scheint für die meisten Hersteller damit gesetzt. Dass es aber durchaus auch eine Philosophiefrage sein kann, zeigt Mazda. Gleiche Zylinderzahl und unveränderter Hubraum, dennoch ähnliche Effekte: Der japanische Hersteller hat einen Weg gefunden, ein hohes Verdichtungsverhältnis von 14:1 in seinen 2,0-l-Vierzylindermotoren betriebssicher darzustellen und diese so für künftige Anforderungen zu rüsten. , erklärt Susumu Niinai, Programmmanager Antriebsstrang, im Interview mit der MTZ.
(Bild © [M] Vladislav Gajic | shutterstock)
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