Technik: Benzin-Direkteinspritzer - Ziel verfehlt?

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    Sind Benzin-Direkteinspritzer ein Meilenstein oder eine Mogelpackung der Motorenentwicklung? Die Erwartungen jedenfalls wurden hoch gesteckt: Zehn bis 15 Prozent weniger Kraftstoffverbrauch.

    Die Ernüchterung allerdings ist groß. Selten klafften Erwartung und Realität weiter auseinander. Denn den Direkteinspritzern fällt es im Normalbetrieb schwer, die Verbrauchswerte vergleichbarer Ottomotoren mit konventioneller Kanaleinspritzung signifikant zu unterbieten.

    Das ist erklärungsbedürftig, zumal Direkteinspritzer bei den ECE-Normwerten die in sie gesetzten Erwartungen meist erfüllen. Der scheinbare Widerspruch liegt vor allem im Funktionsprinzip der mit Schichtladung konzipierten Direkteinspritzer begründet: Sie laufen nur im unteren Last- und Drehzahlbereich sparsam, da mit Luftüberschuss und ohne große Drosselverluste.

    Dieser magere Betriebsbereich passt nahezu ideal für den ECE-Fahrzyklus mit seinem niedrigen Leistungsbedarf und hohen Leerlaufanteil. Sobald aber Fahrdynamik und damit mehr Power verlangt wird, schalten auch die FSI- oder CGI-Motoren auf stöchiometrisches Gemisch um (Lambda 1) und laufen mit ähnlichem, manchmal sogar schlechterem Wirkungsgrad als die normalen Saugrohr-Einspritzer.

    Auch das bedarf einer Erklärung. Denn eigentlich müsste der Wirkungsgrad wegen der höheren möglichen Verdichtung auch im oberen Lastbereich stets besser sein als bei den normalen Einspritzmotoren. Doch gibt es andere Faktoren, die dies verhindern. So müssen Direkteinspritzer die einströmende Luft in abenteuerliche Wirbel (Drall oder Tumble) versetzen, um im Magerbetrieb überhaupt zündfähiges Gemisch an die Zündkerze zu befördern.

    Spezielle, klappengesteuerte Drall- oder Tumble-Kanäle sowie entsprechend geformte Nasenkolben, die an unselige Zweitaktzeiten erinnern, besorgen diesen Effekt.

    Bei höherer Last sind solche Ladungsbewegungen eher störend. Die Folgen: thermodynamische Verluste durch schlechteren Ladungswechsel und größere Kolbenoberflächen. Zudem kostet die in regelmäßigen Abständen notwendige Regeneration des Denox-Kats zusätzlichen Kraftstoff.

    Aus diesem Grund verzichten manche Hersteller gleich ganz auf den komplizierten Schichtladebetrieb und betreiben die Motoren weitgehend mit homogenem Gemisch (Lambda 1). Der Vorteil: Abgesehen von der freien Kanal- und Kolbengestaltung spart man sich auch die aufwendige Abgasentgiftung (Denox-Kat).

    Zudem ist der Motor nicht zwangsläufig auf schwefelarmen Kraftstoff (Super Plus) angewiesen, der in Europa noch nicht flächendeckend und in den USA überhaupt nicht erhältlich ist.

    Auf der Haben-Seite bleiben eine etwas höhere Leistung und eine Verbrauchsreduktion von drei bis maximal fünf Prozent sowie eine spontanere Leistungsentfaltung als bei den zäh und rauh wirkenden Schichtlademotoren. Alfa Romeo, BMW (beim neuen V12) und Renault (IDE) gehen diesen Weg, künftig auch Opel und Porsche.

    Letztendlich wird sich also der Direkteinspritzer als logischer Entwicklungsschritt auch beim Benziner durchsetzen. Dennoch wird man mit einer wesentlich langsameren Durchdringung des Marktes rechnen müssen, als dies beispielsweise mit dem direkteinspritzenden Diesel gelang. Denn an die Verbrauchswerte eines TDI (Turbodiesel-Direkteinspritzer) wird selbst der sparsamste DI-Benziner nie herankommen. Und dessen bullige Durchzugskraft ist noch ein fernes Entwicklungsziel.

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