Zylinderabschaltung bedeutet verteilte Arbeit

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Um die durch die ungleichmäßige Zündfolge bedingten größeren Motoranregungen weitestgehend zu neutralisieren, haben die beiden Partner dem Aggregat eine gekröpfte Kurbelwelle, ein Zweimassen-Schwungrad und eine vibrationsdämpfende Kupplungsscheibe mit gezielten Unwuchten spendiert.

So will Ford annähernd die gleiche Laufkultur wie beim Basis-Dreizylindermotor erzielen und den Einsatzbereich der ZAS insbesondere in niedrige Drehzahlbereiche ausdehnen. Noch im gleichen Jahr begleitet Schaeffler nach eigenen Angaben einen weiteren Serienstart für einen Dreizylindermotor mit ZAS. Schon 2017 liefert das Unternehmen Komponenten für die ZAS in einem Vierzylindermotor, ab 2021 für eine Achtzylinder-Anwendung.

Was die bisher erwähnten Systeme eint, ist die Deaktivierung der stets gleichen Zylinder. Es geht aber auch variabler. Ein erster Schritt könnte die Idee von Schaeffler sein, bei einem Sechszylindermotor mithilfe der hauseigenen elektrohydraulischen Ventilsteuerung zuerst zwei und danach nochmals zwei weitere Zylinder zu deaktivieren.

Rollierend stilllegen

Eine weitere Idee von Schaeffler ist bei Dreizylindermotoren ein rollierendes Prinzip, bei dem der Reihe nach jeder Zylinder periodisch stillgelegt wird. Dieser alternierende Wechsel von aktivem und nichtaktivem Zylinder entspricht quasi einem 1,5-Zylinder-Motor und bietet laut Schaeffler ein etwas größeres Kraftstoff-Sparpotenzial als die statische Abschaltung nur eines Zylinders.

Außerdem sei dank der gleichmäßigeren Anregungen das Schwingungsverhalten des 1,5-Zylinder-Motors besser zu beherrschen, wie Messungen an Konzeptmotoren ergeben haben. In Kombination mit einem Zweimassen-Schwungrad samt Fliehkraftpendel sollen nach Angaben von Schaeffler die Anregungen praktisch auf dem gleichem Niveau liegen wie bei einem Dreizylinder-Vollmotorbetrieb unter Volllast.

Allerdings erfordert die hardwareseitig serienreife, alternierende ZAS noch einen deutlich höheren Regelungsaufwand, weshalb sie laut Ford für das Dreizylinder-Serienprojekt verworfen wurde. Noch größere gestalterische Freiheiten könnte künftig eine Technik des Zulieferers Delphi bieten. Delphi hat sich am Technologieunternehmen Tula aus dem Silicon Valley beteiligt, das nach eigenen Angaben die erste vollvariable, dynamische Zylinderdeaktivierung entwickelt.

Dynamic Skip Fire (DSF, dynamisch aussetzende Zündung) basiert auf Softwarealgorithmen, die in Echtzeit vor jedem Verbrennungszyklus entscheiden, welche Ein- und Auslassventile per Öldruck und Rollenschlepphebel aktiviert oder deaktiviert werden.

Im Prinzip könne man mit DSF einen Motor je nach Lastanforderung quasi vollvariabel mit weniger als einem bis hin zu acht aktiven Zylindern betreiben, so die Delphi-Verantwortlichen. Dabei würden die Passagiere bei den Schaltvorgängen keine Vibrationen oder Geräusche wahrnehmen.

Bei einem Technologieträger mit 1,8-Liter-Vierzylinder-Ottomotor habe man mit DSF einen bis zu zehn Prozent geringeren Kraftstoffverbrauch erreicht. In Verbindung mit einer 48-Volt-Mildhybridisierung seien sogar bis zu 20 Prozent weniger CO₂ möglich, da dann beispielsweise beim Segeln und Verzögern die Pumpverluste des Verbrennungsmotors drastisch verringert werden können und so der E-Motor mehr Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandeln kann. DSF könnte Anfang des nächsten Jahrzehnts in Serie gehen, heißt es bei Delphi.

***Der Beitrag ist zuerst auf unserem Partner-Portal Automobil Industrie erschienen***

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