Automobilbau 14.07.2000, 17:25 Uhr

Sprit, Gewicht und Nerven sparen

Die wichtigsten technischen Trends im Automobilbau der kommenden Jahre heißen Benzin-Direkteinspritzung, Common-Rail-Technik, Leichtbau und Telematik. Eine Reihe von Herausforderungen für Ingenieure.

Die Fahrt ins neue Jahrhundert beginnt mit einer Reihe von technischen Innovationen, die das Automobil in vielerlei Hinsicht auf Diät setzen: Das Ziel der Ingenieure heißt sparen. Der Verbrauch von Kraftstoff, der Ausstoß von Schadstoffen, das Gewicht der Fahrzeuge und die Belastung der Autofahrer sollen durch neue Entwicklungen weiter reduziert werden.
Bis 2005, so proklamierte VW-Vorstandschef Ferdinand Piëch unlängst bei einem Symposium in Wien, habe der Volkswagenkonzern nur noch Benzin-Direkteinspritzer im Programm. Von dieser Technik, die eine Kraftstoffersparnis bis zu 20 % ermöglicht sowie den CO2-Ausstoß senkt, verspricht sich die Branche einen neuen Innovationsschub. Bei der Benzin-Direkteinspritzung wird der Brennstoff nicht mehr wie bei den herkömmlichen Ottomotoren in das Saugrohr, sondern mit einem Druck von etwa 80 bar unmittelbar in den Zylinder eingespritzt. So ist es möglich, den Motor in Teillast bei hohen Luftüberschüssen und damit extrem sparsam zu betreiben. Mitsubishi präsentierte diese Technik bereits 1995 in seinem GDI-Motor, vor wenigen Monaten folgte Renault mit dem 2-Liter-IDE-Motor im Mégane Coupé. Im Herbst kommen weitere Benzin-Direkteinspritzer aus europäischer Produktion auf den Markt: VW fährt den Lupo FSI mit 1,4-Liter-Vierzylinder vor der französische Konzern PSA einen 2-Liter-Vierzylinder-HPi-Motor in den Modellen Peugeot 406 und Citroen Xantia. Auch Audi, BMW, Mercedes, Opel und Ford arbeiten mit Hochdruck an direkt einspritzenden Benzinern.
Mit der Einführung von schwefelfreiem Benzin, die jetzt begonnen hat, bieten die Magermotoren auch unter dem Aspekt der Abgasentgiftung Vorteile. Ein Trend, der sich nach Ansicht vieler Entwickler fortsetzen und den Ottomotor auf ein neues Niveau heben wird. John Heywood, Auto-Experte am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston prophezeit: „Bis zum Jahr 2020 wird eine konventionelle Mittelklasselimousine mit Benzinantrieb halb so viel verbrauchen, halb so viele Schadstoffe ausstoßen und inflationsbereinigt gerade mal 5 % mehr als heute kosten.“ In den Entwicklungszentren der Hersteller wird bereits an Aggregaten getüftelt, deren Verbrennung nahezu optimal verläuft: Weil dann kaum noch Schadstoffe entstehen, könnte in Zukunft sogar der Katalysator überflüssig werden.
Ohne Partikelfilter, sondern mit innermotorischen Lösungen, sollen nach dem Willen der meisten Entwickler auch die Dieselmotoren die immer strengeren Abgasnormen erfüllen. Der sogenannte Drei-Liter-Lupo mit 1,2-Liter-Dreizylinder erfüllt als bislang einziger Selbstzünder die Abgasnorm Euro-4, die 2005 in Kraft tritt. Bis dahin wollen auch andere Hersteller ihre Dieselaggregate gereinigt haben.

Neue Techniken machen der Branche ordentlich Druck

Volkswagen beispielsweise setzt auf die sogenannte Pumpe-Düse-Technik, bei der jeder Zylinder von einer eigenen Hochdruck-Kolbenpumpe samt Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt wird das System ermöglicht einen Einspritzdruck von mehr als 2000 bar. BMW und Mercedes setzen bei den Dieselmotoren auf die Common-Rail-Technik, bei der eine Versorgungsleitung für alle Einspritzventile einen konstant hohen Druck gewährleistet. Diese Systeme arbeiten derzeit mit permanenten Drücken von bis zu 1350 bar – auch bei niedrigen Drehzahlen. Mercedes favorisiert diese Technik, weil Druckerzeugung und Kraftstoffeinspritzung unabhängig voneinander erfolgen. Als richtungsweisend für möglichst geringe Abgaswerte bei Dieselmotoren erachten die Stuttgarter darüber hinaus die Vierventiltechnik, durch die die Einspritzdüse zentral platziert werden kann . Das hat eine bessere Kraftstoffverteilung zur Folge und ermöglicht damit eine bessere Verbrennung.
Auch die Getriebeentwickler warten mit Neuem auf: In Zukunft werden immer mehr Sechsgang-Getriebe zum Einsatz kommen. Durch die feinere Abstufung soll eine möglichst optimale Übertragung der Motorenergie gewährleistet werden, was letztlich zu einer besseren Kraftstoffausnutzung und geringerem Verbrauch führt. Außerdem wird die Bedeutung stufenloser Automatikgetriebe steigen.
Ein weiterer zentraler Trend der Automobilentwicklung in den kommenden Jahren wird das Thema Leichtbau sein. Audi, als Vorreiter in Sachen Aluminium-Karosserie, postuliert, dass intelligenter Leichtbau nun an der „Unterwäsche“ des Autos angekommen sei. Auf dem Entwicklungsplan stehen Leichtgewicht-Komponenten wie Alu-Motoren, Alu-Fahrwerke, Magnesium-Getriebegehäuse, Magnesium-Schalttafelträger, Titan-Auspuffanlagen und Kohlefaser-Elemente. Allerdings gilt hier die Einschränkung, dass solche Bauteile aus Hightech-Materialien zwar Gewicht sparen, aber kein Geld. Sie sind sehr aufwendig in der Herstellung und damit auch sehr teuer.
Das Thema Telematik wird in den nächsten Jahren an Bedeutung gewinnen: Dr. Thomas Bachmann, Telematik-Experte bei BMW, nennt die Stichworte „Integration und Vernetzung“ als wesentliche Entwicklungsziele. So sei vorstellbar, dass durch einen intelligenten Datentransfer in Zukunft Navigationssysteme nicht nur den rechten Weg weisen, sondern auch vor Tempolimits warnen oder Hinweise auf verbrauchsoptimiertes Fahren geben. Ein wichtiges Feld der Entwickler ist dabei die Sensorik. Es gilt künftig, möglichst viele Daten aus der Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen und diese Informationen dann auszuwerten und dem Fahrer zur Verfügung zu stellen, andererseits aber auch anderen Verkehrsteilnehmern nutzbar zu machen. Gespräche über firmen- und länderübergreifende Standards bei dieser Art von Datenaustausch sind auf nationaler und europäischer Ebene in Gange. J. PANDER
VW-Chef Ferdinand Piëch richtet den Blick fest auf Benzin-Direkteinspritzer.
Soll im Herbst auf den Markt kommen: der Lupo FSI von VW.
Her“ mit dem schwefelfreien Kraftstoff: Das umweltfreundliche Benzin wird in Zukunft an Bedeutung gewinnen.
Der 1,4-l-Benzinmotor verfügt im Lupo FSI über Direkteinspritzung.

Von J. Pander
Von J. Pander

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