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Bosch: Verbrennungsmotor dominiert noch 20 Jahre
Von Sascha Kröschel | 18.September 2009
Mit Technik von Bosch wird der Verbrennungsmotor in den nächsten Jahren noch sparsamer und emissionsärmer werden. Otto- und Dieselmotoren werden somit auch in Zukunft ihren Beitrag dazu leisten, Verbrauch und damit CO2-Emissionen zu reduzieren und die künftigen gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen. Aus Sicht von Bosch als führendem Automobilzulieferer bleibt der Verbrennungsmotor im Automobil daher über die nächsten 20 Jahre dominierend. Trotzdem beschäftigt sich Bosch zugleich intensiv mit der Elektrifizierung des Automobilantriebs.
Eine maßgebliche Rolle auf dem Weg zum noch verbrauchsgünstigeren Auto spielen die weiterentwickelten Direkteinspritzungen für Benzin- und Dieselmotoren – jeweils in Kombination mit Downsizing-Konzepten und Turboaufladung. Beim Downsizing werden Hubraum und häufig auch die Zylinderzahl eines Motors reduziert. Diese kleineren Motoren zeichnen sich durch geringere Drossel- und Reibungsverluste aus, verbrauchen somit weniger Kraftstoff und emittieren weniger CO2. Dank der Turboaufladung in Verbindung mit Direkteinspritztechnologien ist dies ohne Einbußen bei der Motorleistung möglich. Bei konsequenter Umsetzung von Downsizing-Konzepten und mit weiteren technischen Maßnahmen wird der Verbrauch eines Mitteklassefahrzeugs im Jahr 2015 verglichen mit heute rund 30 Prozent geringer sein. Bosch entwickelt hierfür die entsprechenden Systeme und Komponenten für Benzin- und Dieselmotoren.
Ottomotor: Direkteinspritzung, Aufladung und Downsizing
Der Ottomotor ist heute die weltweit am weitesten verbreitete Antriebstechnik. Verbrauchsreduzierungen beim Benziner führen daher global betrachtet zu einer wesentlichen Verringerung der CO2-Emissionen. Knapp zwei Drittel der weltweit verkauften Fahrzeuge mit Benzinmotor haben heute noch eine Saugrohreinspritzung. Allein mit dem Schritt hin zur Benzin-Direkteinspritzung in Verbindung mit Turboaufladung sind Kraftstoffeinsparungen von gut 15 Prozent zu erzielen.
Bosch hat Technikpakete auf Basis der Benzin-Direkteinspritzung mit Turboaufladung zusammengestellt, mit denen sich verschiedene Stufen des Downsizings realisieren lassen. Das erste Technikpaket wird durch eine variable Steuerung der Einlass- und Auslassventile und dem sogenannten Scavenging ergänzt. Dieses Verfahren der Ventilüberschneidung sorgt insbesondere bei niedrigen Drehzahlen für eine bessere Füllung der Zylinder mit Frischluft und damit für kräftiges Drehmoment. Zusätzliche Verbrauchsreduzierungen bei diesem Technikpaket steuern ein Start/Stopp-System, das Thermomanagement für einen verbesserten Wirkungsgrad des Motors, ein optimierter Generator für die Rückgewinnung der Bremsenergie sowie die Elektrifizierung und bedarfsgerechte Steuerung von Nebenaggregaten bei.
Weitere Erhöhung des Ladedrucks
Mit dem zweiten Technikpaket für den Ottomotor werden bis 2015 rund 29 Prozent weniger Kraftstoff benötigt. Der Motor hat nur noch drei Zylinder und einen Hubraum von 1,1 Liter – jedoch unverändert eine Leistung von 100 Kilowatt und ein Drehmoment von rund 200 Newtonmeter. Die zusätzlichen technischen Maßnahmen im Vergleich zum ersten Paket sind ein von 1,8 auf rund 2,4 bar erhöhter Ladedruck des Turboladers. Dazu kommt eine aufwändigere Ventilsteuerung, bei der sich zusätzlich zu den Ventilöffnungszeiten auch der Ventilhub und damit der Öffnungsquerschnitt variieren lassen. Der Verbrauch wird bei 5,5 Liter auf 100 Kilometer liegen – entsprechend einer CO2-Emission von 130 Gramm pro Kilometer.
Dieselmotor: Steigerung von Einspritz- und Ladedruck
Noch günstigere Verbrauchswerte werden mit dem Selbstzünder möglich sein. Verglichen mit einem heutigen Standard-Dieselmotor mit Common-Rail-Einspritzung und Turboaufladung, der bei 2,0 Liter Hubraum 100 Kilowatt leistet, wird der in Leistung und Drehmoment gleich starke, aber im Hubraum deutlich verkleinerte und in der Peripherie optimierte Dieselmotor in einem Fahrzeug der unteren Mittelklasse im Jahr 2015 nur noch 3,6 Liter auf 100 Kilometer benötigen und 97 Gramm CO2 pro Kilometer ausstoßen. Das bedeutet ein Drittel weniger Verbrauch.
Mit Denoxtronic noch günstigere Verbrauchswerte
Im zweiten Schritt spielt die Abgasnachbehandlung zur Stickoxidreduktion eine wesentliche Rolle. Denn mit dem Übergang von der Euro-5- auf die Euro-6-Abgasnorm müssen die Stickoxide (NOx) mehr als halbiert werden. Zumindest leistungsstarke Dieselmotoren in schweren Fahrzeugen werden künftig einen Katalysator benötigen, um die Stickoxid-Emissionen zu verringern. Bosch liefert dazu die bereits in Nutzfahrzeugen bewährte Denoxtronic zur SCR-Abgasnachbehandlung (Selective Catalytic Reduction).
Die Denoxtronic schafft auch Freiräume, um den Verbrauch weiter zu reduzieren. Höhere Verbrennungstemperaturen, die durch die nachträgliche Stickoxidreduzierung möglich werden, verbessern den Wirkungsgrad des Dieselmotors um weitere fünf bis sieben Prozentpunkte. Mit einem 1,6-Liter-Vierzylinder-Motor ist also im Vergleich zum heutigen Standardmotor eine Verbrauchsreduzierung um 28 Prozent auf 3,9 Liter pro 100 Kilometer, entsprechend 105 Gramm CO2 pro Kilometer, möglich. Mit weiterem Downsizing von vier auf drei Zylinder und auf 1,2 Liter Hubraum können bei gleicher Leistung von 100 Kilowatt Verbrauchswerte von 3,6 Liter auf 100 Kilometer (97 Gramm CO2 pro Kilometer) realisiert werden. Im Vergleich zum heutigen Basis-Dieselmotor entspricht dies einer Verbrauchsreduzierung von 33 Prozent. (Quelle: Bosch)
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