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Neuer Diesel-Motor : Selbstzündender Meister des Wirkungsgrads

  • -Aktualisiert am

Volkswagen bringt einen neuen Zweiliter-TDI-Motor zum Einsatz. Mit Piezopumpedüse ist er der derzeit klassenstärkste Diesel-Antrieb.

          Vor sechs Jahren stellte VW den überhaupt ersten Diesel für die Schadstoffgrenzwerte der Euro 4 vor, den Dreizylindermotor für den Lupo 3L, das Dreiliterauto. Mit der ersten Variante der Pumpedüse von Bosch erreichte er einen Wirkungsgrad von 45 Prozent. Ein hervorragender Wert, der für den niedrigen Verbrauch mit verantwortlich war. Nun führt VW am anderen Ende der Leistungsskala einen weiteren Motor ein, der es noch besser kann. Bei ihm liegt der Wirkungsgrad über 45 Prozent, und der spezifische Verbrauch beträgt im Bestpunkt nur 190 Gramm je Kilowatt und Stunde. Es ist der Zweiliter-TDI mit 125 kW (170 PS), der sich damit als leistungsstärkster Diesel an die Spitze seiner Klasse schiebt.

          Die hier erstmals verwendete Pumpedüse mit Piezoaktor von Siemens, die von VW Mechatronic zusammen mit Siemens gefertigt wird, ist sowohl für den Leistungssprung als auch für den hohen Wirkungsgrad verantwortlich. Sie liefert einen maximalen Druck von 2200 bar, der es erlaubte, das Leistungsmaximum nicht wie bisher üblich bei 4000, sondern bei 4200 Umdrehungen in der Minute anzusiedeln. Damit wird die Drehzahlspanne erweitert, denn das maximale Drehmoment von 350 Newtonmeter beginnt bei 1800 Umdrehungen. Der Motor, der erst im Spätsommer auf den Markt kommt und mit Partikelfilter ausgerüstet ist, unterbietet die Schadstoffgrenzwerte der Euro 4 selbstverständlich auch ohne Filter. Wie der mit 103 kW (140 PS) schwächere Zweiliter soll der stärkere Bruder in den Autos aller Konzernmarken angeboten werden. Damit wird auch er in großen Stückzahlen gefertigt. Um welche Stückzahlen es sich hier handelt, zeigt der 1,9-TDI, der inzwischen nahezu 15 Millionen Mal vom Band lief. Er wird weiter gebaut.

          VW ist der einzige Automobilhersteller, der die Pumpedüse (PD) verwendet. Die Entscheidung für die PD stammt noch von VW-Ingenieur Michael Willmann, der vor etwa 25 Jahren das bis dahin größte Untersuchungsprogramm aller Einspritzverfahren initiierte. Auch die 1994 von der Elasis an Bosch abgetretene Common Rail (CR) konnte am Vorsprung der PD beim Einspritzdruck nicht rütteln. Zwar stieg der maximale Einspritzdruck bei der CR inzwischen auf 1600 bar (Bosch) und 1650 bar (Siemens), aber die heutigen 2200 bar der PD wird sie nie erreichen. Nur die "hydraulische Pumpedüse" mit Druckübersetzung im Injektor kann ihr weiterhelfen. Sie ist jedoch weder bei Bosch noch bei Siemens serienreif. Bosch erhöhte ebenfalls den Druck seiner magnetventilgesteuerten PD auf 2200 bar. Auch sie wird weiterhin von VW verwendet. Die Wolfsburger bleiben der PD treu, weil es kein anderes System mit derartig hohem Wirkungsgrad gibt. Die Piezopumpedüse (PPD) von Siemens hat die Meßlatte nochmals höher geschoben, zumal damit auch Maximaldrücke von 2500 bar ohne Einschränkung des hydraulischen Wirkungsgrads "machbar scheinen", wie Siemens-Ingenieur Maximilian Kronberger, der einer der Urväter der PD ist, vorsichtig anmerkt. VW-Ingenieur Jens Hadler, der den starken Zweiliter-TDI beim Wiener Motorensymposion vorstellte, hält mit diesem Konzept weitere Leistungssteigerungen "für möglich". Ebenso ist er überzeugt, daß mit der PPD auch künftige noch schärfere Abgasgrenzwerte sicher unterschritten werden können, ohne den Verbrauch zu verschlechtern.

          Die PPD ist sicherlich das Glanzstück des neuen Zweiliter-TDI, doch der Motor hat eine Vielzahl weiterer Änderungen erfahren, die seine Spitzenstellung rechtfertigen. Trotz gestiegener Leistung und höherer Drehzahl behielt er den Zahnriemen zu den Nockenwellen im Kopf, obwohl der Riemen die volle Antriebsleistung für die PD übertragen muß. Durch Einsatz eines ovalen Antriebsrads und weitere Optimierung hält er nun 150 000 Kilometer. Es blieb beim gußeisernen Zylinderblock, der die gestiegenen Mitteldrücke sicher verkraftet. Mit 169 Kilogramm wiegt der Motor nicht mehr als der Zweiliter mit 103 kW (149 PS).

          Garrett, traditioneller Lieferant bei VW, entwickelte den Abgasturbolader (ATL) weiter, ohne die Baugröße (GT 17) zu verändern: gekrümmte Leitschaufeln für geringere Strömungsverluste und Lagerung nun nicht mehr am Turbinen-, sondern am Lagergehäuse, Turbinen- und Verdichterrad wurden neu berechnet und geändert, so daß der ATL höher dreht. Um den Kaltstart noch weiter zu verbessern, entwickelte NGK keramische Glühkerzen, die in nur zwei Sekunden auf 1000 Grad Celsius aufgeheizt werden, während die Maximaltemperatur 1350 Grad beträgt.

          Ganz neu ist auch das Steuergerät von Siemens, da die PPD ganz anders angesteuert werden muß als Magnetventile. Piezoaktoren arbeiten etwa viermal schneller als Magnetventile. Die PPD hat von allen Einspritzsystemen die absolut geringsten schädlichen Räume und den höchsten Wirkungsgrad. Durch Wahl eines Pumpenkolbens mit nur noch 6,35 Millimeter Durchmesser konnte auch das Einspritzgeräusch kräftig reduziert werden, so daß der starke Zweiliter es nun mit den besten Common-Rail-Motoren aufnimmt, denen er bei Leistung und Verbrauch überlegen ist. Für den neuen Passat wird ein Gesamtverbrauch von 6,1 Litern auf 100 km angegeben und eine Kohlendioxydemission von 165 Gramm je Kilometer. Dem Passat verleiht er eine Höchstgeschwindigkeit von 223 km/h und beschleunigt ihn aus dem Stand auf 100 km/h in 8,7 Sekunden, obwohl das Auto gegenüber dem Vorgänger größer und schwerer wurde.

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