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Motoren-Technik: Wie Audi A3 & Co. Sprit sparen

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Premium-Kompaktwagen: Hightech für Verbrauchsreduzierung

21.05.2012, 09:06 Uhr | Knut Böttcher, mid

Motoren-Technik: Wie Audi A3 & Co. Sprit sparen. Diese drei Kompakten streiten um die Vorherrschaft beim Spritsparen (Quelle: Hersteller)

Diese drei Kompakten streiten um die Vorherrschaft beim Spritsparen (Quelle: Hersteller)

Das Jahr der edlen Kompaktlimousinen heißt 2012. Nachdem BMW die neue Einser-Reihe bereits vorgestellt hat, stehen Mercedes mit einer neuen A-Klasse und Audi mit dem A3 in den Startlöchern. Beide Fahrzeuge sind komplette Neuentwicklungen. Alle drei Baureihen verfügen über verbrauchsoptimierte Einstiegsmotorisierungen. Während die Kriterien Qualität, Renommee und Sportlichkeit eher im Ermessen der Käufer liegen, lassen sich Errungenschaften in der Technik meist objektiv vergleichen: zum Beispiel die Motorleistung und der dabei entstehende Verbrauch.

BMW 1er mit variabler Ventilsteuerung

BMW-Ingenieure waren die ersten, die ihrem Benziner im BMW 1er abgewöhnt haben, schon beim Gasgeben Verluste zu produzieren. Sie können mit ihrer variablen Ventilsteuerung namens "Valvetronic" den Hub der Ventile so steuern, dass die Öffnungszeit variiert und somit dem jeweiligen Betriebszustand des Motors angepasst werden kann. Diese präzisere Steuertechnik arbeitet effizienter, wenn es darum geht, den Zylinder optimal mit Gas beziehungsweise Luft zu füllen als die bisher unverzichtbare Drosselklappe im Ansaugtrakt.

Nockenwelle statt Drosselklappe

Diese Klappe reguliert die zugeführte Luftmenge. BMW-Ingenieur präferieren somit das Prinzip "mit der Nockenwelle statt mit der Drosselklappe Gas zu geben". Zusammen mit Turboaufladung und Benzindirekteinspritzung kommt der 1,6-Liter-Vierzylinder im BMW 116i auf 136 PS und setzt im Normverbrauch mit 5,5 Liter Super pro 100 Kilometer einen ersten Bestpunkt in seiner Leistungsklasse.

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Neuer Motor im Audi A3

Beim neuen Audi A3 heißt das Einstiegsmodell zwar wie bisher 1,4 TFSI, verfügt nun aber über einen völlig neuen Motor. Der abgespeckte Alumotor bekommt neue Einspritzdüsen, die bis zu drei Mal in jedem Arbeitstakt einspritzen und so die Gemischbildung und Verbrennung verbessern. Darüber hinaus optimiert Audi den Wärmehaushalt und die Reibungsverluste im Motor.

Kleiner Hubraum und Zylinderabschaltung

Damit kommt der Audi 1.4 TFSI auf 122 PS und einen Normverbrauch von 5,2 Liter pro 100 Kilometer. Zünglein an der Waage im Vergleich zum 1,6-Liter-Motor von BMW ist der um noch einmal 0,2 Liter reduzierte Hubraum. Für die Zukunft hat Audi eine weitere technische Raffinesse parat: die Abschaltung von zwei der vier Zylinder im Motor. Sie erschließt bei Teillast weiteres Einsparpotential.

"Mager-Brennverfahren" bei Mercedes

Angesichts dieses Erfolges aktivieren die Mercedes-Ingenieure für die neue A-Klasse erfolgreiche Entwicklungen, die sie an ihren V6-Motoren bereits eingebaut haben. Dort führt ihr sogenanntes "Mager-Brennverfahren" zu deutlichen Einsparungen im Verbrauch. Von einer "mageren" Verbrennung ist die Rede, wenn das Mischungsverhältnis zwischen Luft und Kraftstoff größer als 14,7:1 ist. Dass Problem bei einer "mageren" Verbrennung resultiert im Wesentlichen durch eine aufwendige Abgasreinigung. Beim Magerbetrieb eines Ottomotors steigen verschiedene Schadstoffe teilweise drastisch an.

Vom V6 zum R4

Was bei großen V6-Motoren bei Mercedes gut funktioniert, ist entwicklungstechnisch bei den neuen Vierzylinder der A-Klasse noch nicht abgeschlossen. Vor allem die aufgeladenen Versionen geben den Ingenieuren noch die Aufgabe auf, die eine oder andere Nuss zu knacken. Die erste Antwort: Die Techniker haben die Einspritzung und Zündung, dazu die zentrale Lage der Einspritzdüsen von den Sechszylindermotoren auf die Vierzylinder-Triebwerke übertragen.

Mercedes setzt auf keramische Werkstoffe

Der technische "Zaubertrick" sind dabei die neuen sogenannte "Piezo-Injektoren" für die Direkteinspritzung. Sie können bis zu fünf mal je Arbeitstakt einspritzen. Mit einer mechanischen Lösung ist das nicht zu realisieren. Die Piezo-Injektoren vertrauen deshalb auf keramische Werkstoffe, deren Stärke sich beim Anlegen einer Spannung augenblicklich verändert.

Optimale Durchmischung von Benzin und Luft gesucht

Wie kleine Türmchen im Injektor aufgeschichtet, arbeiten die piezo-keramischen Plättchen unter Spannung verzögerungs- und verschleißfrei wie Ventilfedern. Die Fähigkeit der Einspritzung, den Kraftstoff in mehreren winzigen Portionen aufzuteilen, bestimmt die optimale Durchmischung von Benzin und Luft, und damit eine effiziente, vollständige und saubere Verbrennung. Um dieses Ziel zu erreichen, ist zudem eine Mehrfachzündung erforderlich.

Ventilhub-Verstellung namens "Camtronic"

Damit erfüllt der Benziner bereits die Abgasnorm Euro 6 von 2015. Zur Verbrauchssenkung trägt bei Mercedes ebenfalls eine Ventilhub-Verstellung namens "Camtronic" bei. Sie funktioniert nicht stufenlos wie bei BMW, sondern wechselt von kleinem auf großen Hub und umgekehrt. Beim neuen A 180 mit dem 122 PS starken 1,6-Liter-Turbo beträgt der Normverbrauch 5,5 Liter Super pro 100 Kilometer. Das ist mindestens ein Liter weniger als beim Vorgänger. Mit der erfolgreichen Adaption des genannten Mager-Brennverfahrens bei den Vierzylindern wollen die Mercedes-Motorenentwickler weiteres Einsparpotential erschließen.

Das Problem mit dem Turbo

Die Fortschritte bezüglich des Verbrauchs bei den Einstiegsbenzinern der drei Premium-Hersteller für ihre jeweiligen Kompaktklasse lassen hoffen, dass sie ein Problem der meisten neuen Motoren reduzieren, die im Rahmen des sogenannten "Downsizings", also der Reduktion von Zylinderzahlen und Hubraum, auf Aufladung setzen. Viele dieser Turbos glänzen zwar mit günstigen Werten im Normverbrauch, enttäuschen im Fahrbetrieb aber durch exorbitanten Verbrauchsanstieg bei höherem Tempo.

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