Warum sind moderne Verbrennungsmotoren effizienter als früher?
Moderne Verbrennungsmotoren haben in den letzten Jahrzehnten bemerkenswerte Fortschritte gemacht. Diese Fortschritte resultieren aus einer Vielzahl neuer Technologien und Verbesserungen in der Motorenentwicklung, die dazu geführt haben, dass heutige Verbrennungsmotoren effizienter, umweltfreundlicher und leistungsfähiger sind als ihre Vorgänger.
Wesentliche Unterschiede zwischen alten und neuen Verbrennungsmotoren
Verbrennungstechnologie
Frühere Verbrennungsmotoren arbeiteten mit relativ einfachen und groben Verbrennungstechniken. Liebhabern von Oldtimern und alter Technik sind beispielsweise Vergaser-Anlagen oder mechanische Einspritzpumpen noch bestens bekannt. Moderne Motoren hingegen nutzen fortschrittliche Einspritzsysteme und präzise Steuermechanismen, um eine optimale Verbrennung zu gewährleisten. Eine bekannte Technologie ist die Direkteinspritzung, die den Kraftstoff mit einem Druck von bis zu 350 Bar präzise in den Brennraum befördert. Durch die exakte Dosierung des Kraftstoff-Luft-Gemischs wird effizienter verbrannt und in weiterer Folge Sprit gespart.
Materialien und Fertigungstechniken
Die Materialien, aus denen Motoren hergestellt werden, haben sich ebenfalls weiterentwickelt. Moderne Motoren bestehen aus leichteren, aber stärkeren Materialien wie Aluminium und Verbundwerkstoffen. Diese Materialien reduzieren das Gesamtgewicht des Motors und erhöhen die thermische Effizienz. Darüber hinaus ermöglichen fortschrittliche Fertigungstechniken präzisere Toleranzen und geringere Reibungsverluste.
Neue Technologien zur Effizienzsteigerung
Turboaufladung und Kompressor-Technologie
Die umgangssprachlich Zwangsbeatmung genannte Aufladung von Motoren mittels Turbolader oder Kompressor ist ein entscheidender Faktor für die gesteigerte Effizienz moderner Verbrennungsmotoren. Durch die Verdichtung der Luft, die in die Brennkammer gelangt, ermöglichen diese Technologien eine bessere Verbrennung und mehr Leistung aus kleineren Hubräumen. Man spricht dabei von Downsizing. Da der Motor bei geringen Lastanforderungen weniger Hubraum füllen muss, sinken Kraftstoffverbrauch und Emissionswerte.
Direkteinspritzung
Die oben erwähnte Direkteinspritzungstechnologie erlaubt es, den Kraftstoff mit hohem Druck direkt in die Brennkammer zu spritzen, wodurch eine präzisere Steuerung des Kraftstoff-Luft-Gemischs und in weiterer Folge der Verbrennung ermöglicht wird. Dies führt zu einer besseren Effizienz, einer höheren Leistung und niedrigeren Emissionen im Vergleich zu traditionellen Einspritzsystemen.
Variable Ventilsteuerung (VVT)
Die variable Ventilsteuerung (Variable Valve Timing, VVT) passt die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile an die Betriebsbedingungen des Motors an. Dies optimiert den Luftstrom und die Verbrennung, was zu einer verbesserten Effizienz und Leistung führt. Systeme wie VTEC von Honda oder VVT-i von Toyota sind bekannte Beispiele für diese Technologie.
Weitere Faktoren zur Effizienzsteigerung
Aerodynamik
Moderne Fahrzeuge sind nicht nur mit effizienteren Motoren ausgestattet, sondern auch aerodynamischer gestaltet. Ab etwa 80 km/h überwiegt der Luftwiderstand beispielsweise dem Rollwiderstand und wird zur größten Kraft, die es für das Auto zu überwinden gilt. Aerodynamische Fahrzeug-Designs tragen also stark dazu bei, dass der Kraftstoff- oder Stromverbrauch eures Autos niedrig bleibt.
Hybrid-Technologien
Viele moderne Verbrennungsmotoren sind in Hybridfahrzeugen integriert, die elektrische Motoren nutzen, um den Verbrennungsmotor zu unterstützen. Man unterscheidet Mild-Hybride, Vollhybride und Plug-In-Hybride (hier findet ihr die Unterschiede). Diese Kombination ermöglicht es, die Effizienz weiter zu steigern, indem die elektrische Unterstützung in Situationen genutzt wird, in denen der Verbrennungsmotor weniger effizient arbeitet. Beispielsweise beim Anfahren, bei Fahrten im Stadtgebiet oder bei starker Beschleunigung.
Start-Stopp-Systeme
Nicht alle mögen sie, aber es ist Fakt: Start-Stopp-Systeme helfen wesentlich dabei, Kraftstoff zu sparen. Sie schalten den Motor automatisch ab, wenn oder sogar noch bevor das Fahrzeug zum Stillstand kommt, und starten ihn wieder, sobald der Fahrer einkuppelt oder das Gaspedal betätigt. Ganz besonders profitieren kann man von der Start-Stopp-Automatik bei zäh fließendem Verkehr, beispielsweise in der Stadt oder im Stau. PS: Moderne Motoren sind dafür ausgelegt, regelmäßig aus- und wieder angestellt zu werden.
Zusammengefasst
Die Effizienz moderner Verbrennungsmotoren ist das Ergebnis jahrzehntelanger Innovation und technischer Fortschritte. Von modernen Einspritzsystemen über Turboaufladung bis hin zu variablen Ventilsteuerungen und ausgeklügelter Aerodynamik haben zahlreiche Technologien dazu beigetragen, dass heutige Motoren leistungsfähiger und umweltfreundlicher sind als je zuvor. Ihr profitiert von niedrigeren Betriebskosten, geringeren Emissionen und einer verbesserten Fahrleistung.
