Schrumpfkur mit Tücken: Die Grenzen des Motoren-Downsizings

Die Prioritäten der Autobauer haben sich verändert in den vergangenen Jahren. Wo früher voluminöse V8-Motoren mit aufreizendem Sound oder hochdrehende Sechszylinder den Ton angaben, konzentriert sich heute alles auf Aggregate mit weniger Zylindern und geringerem Hubraum. Das Ziel: den Verbrauch und die CO₂-Emissionen reduzieren, um die Richtlinien der EU einzuhalten.

Ab 2020 dürfen Neuwagen maximal 95 Gramm CO₂ pro Kilometer ausstoßen. Derzeit sind es 130 g/km. "Kleinere Motoren haben im Vergleich zu großvolumigen Motoren den Vorteil, dass sie weniger Reibung aufweisen und leichter sind", sagt Prof. Christian Beidl, Leiter des Instituts für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe an der TU Darmstadt. Doch sie spielen ihre Vorteile nur im niedrigen Lastbereich aus, also bei niedrigen Drehzahlen. "Der Wirkungsgradvorteil wird kleiner, je mehr die Motoren in einen höheren Lastbereich kommen", sagt Beidl. Bei Vollgas-Etappen geht der Kraftstoffverbrauch also in die Höhe.

Heutzutage werden meist Turbolader eingesetzt, um aus den Aggregaten genügend Leistung zu bekommen. Damit wird bei niedrigen Drehzahlen mehr Luft für eine bessere Verbrennung in die Brennräume gepresst – Leistung und Drehmoment steigen. Der Emissionsausstoß ließe sich zwar auch mit Hybrid- und Elektrofahrzeugen minimieren, doch bei konventionellen Antrieben ist das laut René Nast, Technikexperte vom TÜV Süd, günstiger zu haben.

Bei niedrigen Drehzahlen hatten Turbomotoren früher ein schlechtes Ansprechverhalten, ein ausgeprägtes "Turboloch". Heute ist das laut Carsten Graf, Technikexperte des ADAC, kaum noch der Fall. "Mittlerweile haben die Hersteller das im Griff, und die Motoren fahren ruhig und kraftvoll", sagt er. Durch den Einsatz von Turboladern erhöht sich das Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen grundsätzlich. "Das ist gut für niedertouriges Fahren, was den Verbrauch reduziert."

Durch die geringere Zahl an Zylindern verringert sich aber auch die Laufruhe. Zudem sieht René Nast vom TÜV Süd bei der Haltbarkeit Entwicklungspotenzial. "Die mechanische Belastung an kleineren Motoren und Bauteilen ist zum Teil sehr hoch. Dadurch werden die Motoren und deren Komponenten anfällig", sagt er. Auch die Turbolader und deren Komponenten werden stark belastet.

Christian Beidl hält Downsizing-Motoren nicht für anfälliger. Sie durchlaufen schließlich die gleichen Entwicklungsprozesse wie größere Motoren, und ihre höhere Belastung werde bei der Entwicklung berücksichtigt. Ähnlich sieht das ADAC-Experte Graf: "Letztendlich hängt die Haltbarkeit von der Konstruktion und den Materialien ab", sagt er. Schwächen bei der Anfahrt gehören bei Turbomotoren konstruktionsbedingt jedoch immer noch dazu. "Kleinvolumige Turbomotoren benötigen länger als Saugmotoren, um Drehmoment aufzubauen. Die Motoren fühlen sich für den Fahrer manchmal träge an", sagt Beidl. Eine zweistufige Aufladung könne die Anfahrschwäche zwar minimieren, nicht jedoch völlig kompensieren. mag