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Verkehr

Kleine Motoren, große Leistung - Nachteile des Downsizings

Blubbernder V8-Sound oder geschmeidig laufende Sechszylinder - der satte Klang großvolumiger Motoren gehört bald der Vergangenheit an. Die Autohersteller setzen zunehmend auf Motoren mit weniger Zylindern und Hubraum.
Ford setzt mit seinem 1,0 Liter kleinem Dreizylinder einen klassischen Downsizing-Motor ein. Der Wirkungsgradvorteil wird beim Downsizing jedoch im höheren Lastbereich kleiner.

Ford setzt mit seinem 1,0 Liter kleinem Dreizylinder einen klassischen Downsizing-Motor ein. Der Wirkungsgradvorteil wird beim Downsizing jedoch im höheren Lastbereich kleiner.

© Ford

Darmstadt. Das Ziel: Verbrauch und CO2-Emissionen zu reduzieren, um die Richtlinien der EU einzuhalten.

Nach 2020 dürfen alle neuen Pkw maximal 95 Gramm CO2 pro Kilometer ausstoßen - derzeit sind es 130 Gramm. "Kleinere Motoren haben im Vergleich zu großvolumigen Motoren den Vorteil, dass sie weniger Reibung aufweisen und leichter sind", sagt Prof. Christian Beidl, Leiter des Instituts für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe an der TU Darmstadt. Doch sie spielen ihre Vorteile nur im niedrigen Lastbereich aus, also bei niedrigen Drehzahlen. "Der Wirkungsgradvorteil wird kleiner, je mehr die Motoren in einen höheren Lastbereich kommen", sagt Beidl. Bei Vollgas-Etappen geht der Kraftstoffverbrauch also in die Höhe.

Um aus den Motoren ausreichend Leistung zu quetschen, werden meist Turbolader eingesetzt. Damit wird bei niedrigen Drehzahlen mehr Luft für eine bessere Verbrennung in die Brennräume gepresst - Leistung und Drehmoment steigen. Der Emissionsausstoß ließe sich zwar auch mit Hybrid- und Elektrofahrzeugen minimieren, doch bei konventionellen Antrieben ist das laut René Nast, Technikexperte vom TÜV Süd, günstiger zu haben.

Hatten Turbomotoren früher ein schlechtes Ansprechverhalten bei niedrigen Drehzahlen, also ein ausgeprägtes "Turboloch", ist das heute laut Carsten Graf, Technikexperte des ADAC, kaum noch der Fall. "Mittlerweile haben die Hersteller das im Griff, und die Motoren fahren ruhig und kraftvoll", sagt er. Grundsätzlich steige durch den Einsatz von Turboladern das Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen. "Das ist gut für niedertouriges Fahren, was den Verbrauch reduziert."

Gerade die Reduzierung der Zylinderzahl reduziert aber auch die Laufruhe. Zudem sieht Nast bei der Haltbarkeit Entwicklungspotenzial. "Die mechanische Belastung an kleineren Motoren und Bauteilen ist zum Teil sehr hoch. Dadurch werden die Motoren und deren Komponenten anfällig", sagt er. Auch die Turbolader und deren Komponenten werden stark belastet.

Christian Beidl indes hält Downsizing-Motoren nicht für anfälliger. Sie durchlaufen schließlich die gleichen Entwicklungsprozesse wie größere Motoren, und ihre höhere Belastung werde bei der Entwicklung berücksichtigt. Ähnlich sieht das ADAC-Experte Graf: "Letztendlich hängt die Haltbarkeit von der Konstruktion und den Materialien ab", sagt er.

Konstruktionsbedingt kämpfen kleinere Turbomotoren jedoch immer noch mit einer Anfahrtsschwäche. "Kleinvolumige Turbomotoren benötigen länger als Saugmotoren, um Drehmoment aufzubauen. Die Motoren fühlen sich für den Fahrer manchmal träge an", sagt Beidl. Eine zweistufige Aufladung könne die Anfahrschwäche zwar minimieren, nicht jedoch völlig kompensieren.

Um die gesetzlichen Vorgaben zu erreichen, werden die Hersteller weiter sparsame Motoren entwickeln. Zwar gibt es keine Hubraumgrenze nach unten, die meisten Downsizing-Motoren pendeln sich aber bei drei Zylindern und einem Gesamthubraum zwischen einem und 1,5 Liter ein. "Der Trend geht zum Dreizylindermotor. Er ist schwingungstechnisch gut zu beherrschen und lässt sich gut aufladen", sagt Beidl. Außerdem reichen die Motoren für Kleinwagen und Autos der Mittelklasse.

Auch wenn Elektro- und Hybridfahrzeuge öfter auf den Straßen zu sehen sind: In den nächsten 20 Jahren sieht Beidl den Verbrennungsmotor weiter als Volumenantrieb unter der Haube. Die Zeit der Acht- und Zwölfzylindermotoren neigt sich aber definitiv dem Ende.

dpa


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