Hochzeit im Brennraum

Dieselmotoren überzeugen durch günstige Verbrauchswerte, Benziner durch sauberes Abgas. Daimler will mit dem „Diesotto“ die Vorteile beider Konzepte in einem Motor vereinen.

Dieselmotoren überzeugen durch kräftige Zugkraft und günstige Verbrauchswerte, Benziner glänzen mehr mit hohen Spitzenleistungen und weniger Problemen bei den Abgasen. Da wäre es wünschenswert, die Vorteile beider Konzepte in einem Motor zu vereinen.

Dass sich die Zylinderfüllung irgendwo im Brennraum eines Ottomotors ohne Zündfunken entzündet, ist auch rund 125 Jahre nach der Erfindung des Ottomotors durch Nikolaus August Otto strengstens verboten. Unkontrollierte Brandherde, die sich durch Klopfen bemerkbar machen, können dem Motor fundamentale Schäden wie etwa durchgebrannte Kolben zufügen.

Derzeit strengen sich Motoreningenieure weltweit an, diese Selbstzündung kontrolliert ablaufen zu lassen. Denn sie wissen: Wenn sich mageres, homogenes Gemisch vollständig verbrennen lässt, läuft der Motor optimal; das heißt, er bringt gute Leistungs- beziehungsweise Drehmomentwerte und erzeugt Abgase mit nur wenig Schadstoffen. Allerdings ist der Grat eher schmal, denn zu fettes Gemisch hat eben jenes Klopfen zur Folge, und bei zu magerem Gemisch ist mit Fehlzündungen zu rechnen, die die Laufruhe, das Leistungsverhalten und die Abgasqualität massiv verschlechtern.

Intensiv verbrennen

Am meisten Erfolg versprechen Mischkonzepte, die als HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) oder CAI (Controlled Auto Ignition) in zahlreichen Entwicklungsprogrammen untersucht werden. Egal, ob man sich von der Dieselseite her via HCCI-Konzepte oder von der Benzinerseite her mit CAI-Systemen nähert – die Idee ist die gleiche: Ein homogenes Gemisch soll ohne Zündkerze intensiv und vollständig verbrennen. Wie im Dieselmotor erhitzt sich die Füllung so weit, bis sie sich von selbst entzündet; die Treibstoffdosis wird jedoch nicht erst im letzten Moment eingespritzt, sondern schon während der Einlassphase: Das erzeugt ein homogenes Frischluft-Treibstoff-Gemisch.

Zu kleiner Drehzahlbereich für HCCI

Ein HCCI-Konzept hat VW vor einigen Monaten in einem ersten Prototyp vorgestellt. Das System heißt dort CCS (Combined Combustion System) und muss noch beträchtlich weiterentwickelt werden. So muss der Last- und Drehzahlbereich, in dem der Motor homogen läuft, noch wesentlich größer werden, damit sich klare Vorteile einstellen. Der Motor arbeitet zudem nur mit synthetischem Dieselkraftstoff, dem so genannten BTL.

Mercedes-Benz zeigte vor der IAA ein CAI-System, das – von handelsüblichem Otto-Treibstoff versorgt – sowohl in Bezug auf Verbrauch und CO2-Ausstoß als auch bei der Abgasqualität neue Maßstäbe setzen soll. Um sich von den übrigen CAI-/HCCI-Entwicklern etwas abzugrenzen, haben die Stuttgarter gleich zwei neue Begriffe eingeführt: Man spricht dort von Diesotto – ein Kunstwort, über dessen Klang sich trefflich streiten lässt – und bezieht sich dabei auf das Ziel, Diesel- und Otto-Prinzip zu vereinen.

Zündung im Raum

Das Mager-homogen-Brennverfahren nennt man im Schwabenland „Raumzündverbrennung“ und deutet damit an, dass die Verbrennung an mehreren Stellen des Brennraums gleichzeitig beginnt. Diese Art der Verbrennung ist jedoch nur im Teillastbetrieb möglich; für den Startvorgang und für den Hochleistungbereich schaltet das Motormanagement auf konventionelle Zündung und Verbrennung um. Eine spezielle Herausforderung für die Techniker stellen die jeweiligen Übergangsbereiche dar.

Das vorläufige Ergebnis ist ein Vierzylinder mit nur 1,8 Litern Hubraum, der die Stärken des emissionsarmen Ottomotors mit den Verbrauchsvorteilen des Dieselantriebs verbindet. Das kompakte Triebwerk entwickelt souveräne Leistung. Den 175 kW/238 PS und dem maximalen Drehmoment von 400 Newtonmetern steht ein Verbrauch zusammen mit der Hybridkomponente von weniger als sechs Liter Benzin je 100 Kilometer gegenüber – in einem Fahrzeug, das einer heutigen S-Klasse entspricht.

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