Variabler Hubraum
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Inclus
Der variable Hubraum, auch bekannt als Zylinderabschaltung (Cylinder Deactivation oder Cylinder on Demand – CoD), ist eine Verbrennungsmotorentechnologie zur Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads. Das Prinzip besteht darin, einen Teil der Motorzylinder vorübergehend zu deaktivieren, wenn die volle Leistung nicht benötigt wird, wie etwa bei konstanter Reisegeschwindigkeit oder geringer Last. Durch das Unterbrechen der Kraftstoffeinspritzung sowie das Schließen der Ein- und Auslassventile der betroffenen Zylinder arbeitet der Motor mit einem reduzierten effektiven Hubraum. Dies verringert die Pump- und Reibungsverluste und zwingt die verbleibenden Zylinder, in einem optimaleren Lastbereich zu arbeiten, in dem ihr Wirkungsgrad am höchsten ist. Der Übergang zwischen dem Modus mit voller Kapazität und dem Sparmodus wird elektronisch gesteuert und ist für den Fahrer völlig unmerklich. Ursprünglich großen Motoren (V8, V12) vorbehalten, hat sich diese Technologie inzwischen etabliert und findet sich heute auch in kleineren 3- oder 4-Zylinder-Motoren, was aktiv zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen moderner Fahrzeuge beiträgt.
Vorteile
- ✓Signifikante Senkung des Kraftstoffverbrauchs
- ✓Reduzierung von CO2- und Schadellemissionen
- ✓Für den Fahrer unmerklicher Betrieb
- ✓Sofortige Verfügbarkeit der vollen Leistung bei Bedarf
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Was ist die Zylinderabschaltung?
Die variable Hubraumregelung ist eine ausgeklügelte Innovation, die es einem Verbrennungsmotor ermöglicht, seine Arbeitskapazität in Echtzeit an die Bedürfnisse des Fahrers anzupassen. Sie wird auch als „Zylinderabschaltung“ bezeichnet und hat das Hauptziel, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen zu senken, ohne dabei Leistung einzubüßen, wenn diese abgerufen wird. Stellen Sie sich einen V8-Motor vor, der sich auf der Autobahn bei konstanter Geschwindigkeit in einen sparsameren V4-Motor verwandeln kann. Das ist das Wesen dieser Technologie: genau die Anzahl an Zylindern zu nutzen, die zum jeweiligen Zeitpunkt unbedingt erforderlich ist.
Wie funktioniert die Zylinderabschaltung?
Das System wird vom Motorsteuergerät (ECU) gesteuert, das kontinuierlich Dutzende von Parametern wie Gaspedalstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl und geforderte Last analysiert. Wenn Schwachlastbedingungen erkannt werden (Fahrt mit stabilisierter Geschwindigkeit, leiches Gefälle), greift das System an einem oder mehreren Zylindern ein.
Der Abschaltvorgang erfolgt in der Regel über elektromechanische Aktoren an der Nockenwelle. Diese entkoppeln die Kipphebel von den Ventilen der betroffenen Zylinder. Gleichzeitig werden Kraftstoffeinspritzung und Zündung für diese Zylinder unterbrochen. Die Ventile bleiben geschlossen und schliessen ein Gasvolumen ein, das wie eine Luftfeder wirkt, wodurch Energieverluste minimiert werden. Sobald der Fahrer das Gaspedal drückt, um zu überholen oder einen Berg hinaufzufahren, reaktiviert das System die Zylinder in nur wenigen Millisekunden und völlig unbemerkt.
Die konkreten Vorteile der Zylinderabschaltung
Kraftstoffeinsparung: Dies ist der wichtigste Vorteil. Durch den Betrieb mit einer geringeren Anzahl von Zylindern verringert der Motor seine Pump- und Reibungsverluste. Die aktiven Zylinder arbeiten härter in einem Bereich, in dem ihr Wirkungsgrad deutlich besser ist. Die Einsparung beim Kraftstoffverbrauch kann unter optimalen Fahrbedingungen 10 bis 15 % erreichen.
Emissionsreduzierung: Weniger verbrannter Kraftstoff bedeutet mechanisch weniger CO2-Emissionen, das wichtigste Treibhausgas. Auch die Emissionen anderer Schadstoffe wie Stickoxide (NOx) können reduziert werden.
Komfort und Transparenz: Die Hersteller haben massiv daran gearbeitet, die Übergänge zwischen den Modi unmerklich zu gestalten. Dank aktiver Motorlager und einer sehr präzisen elektronischen Steuerung spürt der Fahrer weder Vibrationen noch Ruckeln beim Deaktivieren oder Reaktivieren der Zylinder.
Leistung auf Abruf: Die Technologie beschneidet zu keinem Zeitpunkt die maximale Motorleistung. Sie bietet das Beste aus beiden Welten: die Wirtschaftlichkeit eines kleineren Motors bei Teillast und die Leistung eines größeren Motors unter Volllast.
Welche Hersteller nutzen diese Technologie?
Obwohl die Technologie bei großen amerikanischen V8-Motoren populär gemacht wurde, ist sie heute weit verbreitet, auch bei kompakteren europäischen Motoren. Der Volkswagen Konzern gehört mit seinem ACT-System (Active Cylinder Technology) bzw. CoD (Cylinder on Demand) bei seinen TSI-Ottomotoren, insbesondere dem 1.5 TSI Evo, der auf zwei Zylindern laufen kann, zu den Pionieren ihrer Demokratisierung. Auch Ford setzt sie bei seinem 3-Zylinder-Motor 1.0 EcoBoost ein, der auf zwei Zylindern betrieben werden kann. Premiummarken wie Mercedes-Benz und Audi integrieren sie ebenfalls in ihre leistungsstärkeren Motorisierungen, um Leistung und Effizienz miteinander zu vereinbaren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die variable Hubraumregelung eine elegante und ausgereifte technische Lösung ist, die eine Schlüsselrolle bei der Optimierung moderner Verbrennungsmotoren spielt.
Kompatible Marken
Zugehörige Ausstattung
Ottomotor
Der Ottomotor, auch als Fremdzünder bekannt, ist eine Art Verbrennungsmotor, der seit über einem Jahrhundert das Herzstück der Mehrheit aller Leichtfahrzeuge bildet. Sein Funktionsprinzip basiert auf dem Viertakt-Kreisprozess: Ansaugen, Verdichten, Verbrennen-Arbeiten (Expansion) und Ausstoßen. Während dieses Zyklus wird ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff (Benzin) in einen Zylinder angesaugt, durch einen Kolben verdichtet und anschließend durch einen elektrischen Funken gezündet, der von einer Zündkerze erzeugt wird. Die daraus resultierende Explosion drückt den Kolben zurück und erzeugt die mechanische Energie, die erforderlich ist, um das Fahrzeug zu bewegen. Moderne Ottomotoren haben sich erheblich weiterentwickelt und integrieren fortschrittliche Technologien wie Direkteinspritzung, Turbolader (Downsizing) oder auch die Mikro- bzw. Mild-Hybridisierung. Diese Innovationen zielen darauf ab, den Wirkungsgrad zu verbessern, die Leistung zu steigern sowie den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen zu senken. Der wegen seiner Flexibilität, seines Ansprechverhaltens und seiner schnellen Drehfreude geschätzte Ottomotor bietet einen hohen Fahrkomfort, der sich besonders für eine dynamische Fahrweise und Kurzstrecken im Stadtverkehr eignet.
Eco-Modus
Der Eco-Modus, je nach Hersteller auch unter Bezeichnungen wie 'Efficiency' oder 'Eco Pro' bekannt, ist eine bei modernen Fahrzeugen – ob Verbrenner, Hybrid oder Elektro – zunehmend verbreitete Funktion. Er ist in den Fahrmodusschalter integriert und verfolgt das Hauptziel, den Kraftstoff- oder Energieverbrauch durch die Optimierung verschiedener Fahrzeugsysteme zu senken. Dazu greift er in mehrere Schlüsselparameter ein. Das Ansprechverhalten des Gaspedals wird gedämpft, sodass ein stärkerer Druck erforderlich ist, um dieselbe Beschleunigung wie im Normal- oder Sportmodus zu erzielen. Auch die Steuerung des Automatikgetriebes wird angepasst, um früher und bei niedrigeren Drehzahlen in höhere Gänge zu schalten. Darüber hinaus kann der Eco-Modus die Leistung bestimmter Großverbraucher wie der Klimaanlage oder der Sitzheizung reduzieren. Bei elektrifizierten Fahrzeugen maximiert er die regenerative Bremse, um beim Verzögern mehr Energie zurückzugewinnen. Er ist ein wertvolles Hilfsmittel für eine ruhige und sparsame Fahrweise, besonders effektiv im Stadtverkehr und auf der Autobahn bei konstanter Geschwindigkeit.
48V-Mild-Hybrid
Die 48V-Mild-Hybrid-Technologie, auch bekannt als Leicht-Hybridisierung oder MHEV (Mild Hybrid Electric Vehicle), ist eine clevere Lösung zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen von Verbrennungsmotoren (Benzin oder Diesel). Im Gegensatz zu einem klassischen Vollhybrid (Full Hybrid) kann ein Mild-Hybrid-Modell nicht rein elektrisch fahren. Das Prinzip basiert auf der Unterstützung des Verbrennungsmotors durch einen kleinen Elektromotor, in der Regel einen 48-Volt-Riemenstartergenerator. Dieser wird von einer kleinen Lithium-Ionen-Batterie gespeist, die sich während der Verzögerungs- und Bremsphasen über das regenerative Bremssystem automatisch auflädt. Der Elektromotor greift in entscheidenden Momenten ein: Er liefert zusätzliches Drehmoment beim Anfahren und Beschleunigen, um den Verbrennungsmotor zu entlasten und so dessen Beanspruchung und Verbrauch zu reduzieren. Zudem ermöglicht er eine flüssigere, schnellere und über einen größeren Geschwindigkeitsbereich funktionierende Start-Stopp-Automatik, die den Motor bereits vor dem vollständigen Stillstand des Fahrzeugs abschaltet, um die Einsparungen zu maximieren. Diese Technologie stellt einen hervorragenden Kompromiss zwischen Leistung, Energieeffizienz und Herstellungskosten dar und ist daher für eine breite Palette von Fahrzeugen verfügbar.
Zylinderabschaltung
Die Zylinderabschaltung, auch bekannt unter Handelsbezeichnungen wie 'Cylinder on Demand' (COD) oder 'Active Cylinder Technology' (ACT), ist eine fortschrittliche Motorentechnologie zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz von Verbrennungsmotoren, primär bei Ottomotoren. Das Prinzip besteht darin, den Betrieb einer bestimmten Anzahl von Zylindern vorübergehend zu unterbrechen, wenn der Motor nur gering belastet wird. Unter solchen Fahrbedingungen, wie bei konstanter Autobahngeschwindigkeit oder im ruhigen Stadtverkehr, ist die volle Motorleistung nicht erforderlich. Das Motormanagementsystem deaktiviert daraufhin die Kraftstoffeinspritzung und den Ventilhub für die Hälfte der Zylinder (zum Beispiel 2 von 4 oder 4 von 8). Der Motor arbeitet somit wie ein Motor mit kleinerem Hubraum, wodurch Drosselverluste reduziert und der Wirkungsgrad der verbleibenden Zylinder optimiert wird, die unter höherer und somit effizienterer Last arbeiten. Der Übergang zwischen den Modi wird elektronisch für den Fahrer unmerklich gesteuert, was einen optimalen Fahrkomfort ohne Vibrationen oder Ruckeln gewährleistet. Diese Technologie stellt eine geniale Lösung dar, um Leistungsbereitschaft auf Abruf und kontrollierten Verbrauch miteinander zu vereinbaren.
Start-Stopp-Automatik
Das Start-Stopp-System, auch bekannt als automatische Motorabschaltung und -wiederstart, ist eine Technologie, die entwickelt wurde, um den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zu reduzieren. Ihr Funktionsprinzip ist einfach: Sie schaltet den Motor automatisch ab, wenn das Fahrzeug länger steht, zum Beispiel an einer roten Ampel oder in einem Stau, und startet ihn sofort wieder, sobald der Fahrer weiterfahren möchte. Bei einem Schaltgetriebe schaltet sich der Motor ab, wenn der Leerlauf eingelegt und das Kupplungspedal losgelassen wird. Er startet wieder, sobald der Fahrer erneut die Kupplung drückt. Bei einem Automatikgetriebe wird das System aktiviert, wenn das Fahrzeug bei gedrücktem Bremspedal zum Stillstand kommt, und startet wieder, sobald dieses losgelassen wird. Diese Technologie basiert auf verstärkten Komponenten, insbesondere einem robusteren Anlasser und einer robusteren Batterie (häufig vom Typ AGM oder EFB), die im Vergleich zu einem herkömmlichen System eine deutlich höhere Anzahl von Startzyklen bewältigen können. Ein intelligentes Steuergerät verwaltet das Ganze und stellt sicher, dass die optimalen Bedingungen (Motortemperatur, Batterieladung usw.) erfüllt sind, bevor der Motor abgeschaltet wird, wodurch Sicherheit und Komfort gewährleistet werden.