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Powertrain

Zylinderabschaltung bedeutet verteilte Arbeit

| Autor / Redakteur: Hartmut Hammer / Thomas Günnel

Technisch gesehen ist die Zylinderabschaltung eine etablierte Technik. Aktuell erlebt sie jedoch eine Renaissance.
Technisch gesehen ist die Zylinderabschaltung eine etablierte Technik. Aktuell erlebt sie jedoch eine Renaissance. (Bild: Ford)

Die Zylinderabschaltung ist – technisch gesehen – ein uralter Hut. Mit Blick auf die CO2-Flottenverbrauchsgrenzwerte erlebt diese Technik derzeit eine Renaissance: mit vielfältigen und eindrucksvollen technischen Konzepten.

Um satte 15 bis 20 Prozent senkte die Zylinderabschaltung (ZAS) vor der Jahrtausendwende den Kraftstoffverbrauch der damals noch längst nicht so weit optimierten Ottomotoren. Allerdings konnte sich die Technik damals noch nicht durchsetzen, da sie verglichen mit den Kraftstoffpreisen schlichtweg zu teuer war.

Heute haben sich die Vorzeichen geändert: Die ab dem Jahr 2021 geltenden Strafzahlungen für einen zu hohen CO2-Ausstoß der Fahrzeugflotten zwingen die OEMs, zunehmend auch kostspieligere Minderungsmaßnahmen umzusetzen. ZAS ist vor allem in der Teillast sinnvoll.

Bei konstant Tempo 100 benötigt ein Pkw nur zwischen 20 und 25 Kilowatt Leistung, um seine Geschwindigkeit zu halten. In diesem Fall wird – in der Regel durch Verschließen der Ein- und Auslassventile und Nicht-Zünden der Zündkerze – ein Teil der Zylinder deaktiviert. Dadurch arbeiten die noch aktiven Zylinder in Betriebspunkten mit höheren Lasten, was unter anderem die Drosselverluste senkt und den Wirkungsgrad verbessert.

Volkswagen etwa hat die Zeichen der Zeit schon frühzeitig erkannt und rüstet seit 2012 einen Vierzylinder-Ottomotor mit 1,4 Litern Hubraum und den V8-Otto mit vier Litern Hubraum optional mit ZAS aus. Auch das 2016 als „Weltmotor“ präsentierte neue 1,5-Liter-Aggregat wird die ZAS optional aufweisen und beim Bentley Bentayga wird im neuen W12-Ottomotor gleich eine ganze Zylinderbank deaktiviert.

Mercedes-Benz – auch schon um die Jahrtausendwende ein Anwender von Motoren mit ZAS – treibt mit einem neuen V8-Ottomotor dieses FDH-Prinzip ab 2017 in der S-Klasse ebenfalls wieder voran, ebenso bei einigen AMG-Modellen.

Natürlich mischen auch Zulieferer mit: So hat Rheinmetall Automotive – früher Kolbenschmidt Pierburg – Ende des Jahres 2016 angekündigt, mit einem asiatischen OEM im Jahr 2019 eine vollvariable mechanische Ventilsteuerung mit elektrischem Stellglied in einem Vierzylindermotor in Serie zu bringen. Allerdings nur auf der Einlassseite. Da jedoch auf der Auslassseite die Ventile ebenfalls stillgelegt werden können, wird der Motor eine ZAS-Funktion enthalten.

Drei minus eins

Etwas seriennäher – Markteinführung Anfang 2018 im Ford Fiesta – ist ein Projekt von Schaeffler und Ford. Gemeinsam wagte man sich beim aufgeladenen 1,0-Liter-Dreizylinder-Ottomotor erstmals an eine ungerade Zylinderzahl. Herausgekommen ist ein Aggregat, bei dem sich mithilfe von elektrohydraulisch schaltbaren Rollenschlepphebeln der erste Zylinder bei Bedarf innerhalb von 14 Millisekunden deaktivieren lässt.

Dieses Wechselspiel ist – abhängig von der Fahrtgeschwindigkeit, der Drosselklappenstellung und der Motorlast – bis zu Drehzahlen von 4.500 Umdrehungen pro Minute möglich und soll unter dem Strich bis zu sechs Prozent Kraftstoff einsparen.

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Hartmut Hammer
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