Diese Motorenentwicklungen kommen in den nächsten Jahren auf den Markt

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Die Autobranche befindet sich aktuell in einer so noch nie dagewesenen Zeit des Wandels. Besonders der Motor wird stets zum Streitpunkt verschiedener Parteien. Auf der einen Seite gibt es zahlreiche Versuche, den traditionellen Verbrennungsmotor noch effizienter werden zu lassen, um auf diese Weise einen besseren Wirkungsgrad zu erreichen.

Andere Parteien drängen dagegen auf eine radikale Umstellung. So sollen in Zukunft regenerative Energien für den Antrieb herangezogen werden, die ihren Teil dazu beitragen, dass die persönliche Mobilität in Form des Autos umweltfreundlicher wird. Doch welche neuen Entwicklungen erwarten uns in den kommenden Jahren? Und wie gross ist ihr Durchsetzungspotenzial tatsächlich?

Mazda mit neuen Möglichkeiten

Natürlich erscheint es in erster Linie angebracht, die bereits vorhandene Technik, die sich im Laufe der Jahre häufig bewähren konnte, weiterzuentwickeln. Einer der Autobauer, die sich diesem Ziel verschrieben haben, ist der japanische Hersteller Mazda. Dort arbeiten die Ingenieure schon seit mehreren Jahren an einem Benzinmotor, der das Treibstoffgemisch im Motorraum von selbst zündet. Dies bedeutet, dass keine Zündkerzen mehr notwendig wären, um die gewünschte Energie aus dem Kraftstoff zu ziehen. Grundsätzlich handelt es sich um ein sehr schwieriges Unterfangen. Das zu erstrebende Ziel liegt darin, dass sich der Kraftstoff schon im Vorfeld der Zündung möglichst homogen mit der Luft vermischt. Nur unter diesem Aspekt gibt es die Möglichkeit, dass die Zündung auch ohne eine externe Hilfe erfolgen kann.

Das Potenzial, welches sich hinter dieser Idee der Mazda-Ingenieure verbirgt, ist nicht von der Hand zu weisen. Auf der einen Seite soll es möglich sein, den Wirkungsgrad der Fahrzeuge um bis zu 30 Prozent zu verbessern.

Dies bedeutet, dass weniger Energie verloren geht. Der gleitende Übergang von der chemischen Energie zur Bewegungsenergie hätte dabei auch für den Verbraucher einen wertvollen Vorteil. Denn dies würde sogleich einen um 30 Prozent gesenkten Verbrauch und weniger Emissionen bedeuten. Allerdings müssten die Endkunden vorerst noch etwas tiefer in die Tasche greifen, als dies bei den aktuellen Modellen von Mazda der Fall war. Schon jetzt ist von einem Aufpreis von rund 5.000 Euro pro Fahrzeug die Rede, der sich nur schleichend durch die niedrigeren laufenden Kosten ausgleichen lässt. Wie die Finanzierung trotz der hohen Summen mit der Hilfe eines Autokredits gelingen kann, ist hier zu lesen.


Mazda arbeit an einem innovativen Benzinmotor. (Bild: Bjoern Wylezich - shutterstock.com)

Mazda arbeit an einem innovativen Benzinmotor. (Bild: Bjoern Wylezich – shutterstock.com)


Mercedes-Benz mit neuer Entwicklung

Auch Mercedes-Benz ist es in den vergangenen Jahren gelungen, wesentliche Pluspunkte im Bereich der Motorentwicklung zu sammeln. Dies geschah einerseits durch die Entwicklung von Nanoslide. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, welches sich der Konzern direkt patentieren liess und das den Erfolg des Unternehmens in den kommenden Jahren sichern soll. Schon im Vorfeld wurde viel experimentiert, um das Nanoslide-Verfahren zu entwickeln. Auf der Basis einer speziellen Beschichtung gelang es den Verantwortlichen schliesslich, die gewünschte Reduktion der Reibung zu erhalten. Im Fokus steht für diesen Zweck eine Minimierung der Reibung im Bereich der Kolben. Diese können in der Folge durch einen geringeren Energieaufwand in Bewegung gebracht und gehalten werden.

Da der gesamte Energieverbrauch des Prozesses auf diese Art und Weise deutlich minimiert werden kann, handelt es sich um eine grossartige Möglichkeit, welche das Potenzial des Verbrennungsmotors langfristig erhöhen könnte.

Mercedes selbst spricht vor allem von einer Möglichkeit, welche die Chance bietet, in der Phase des Übergangs vom Verbrennungsmotor zum Elektromotor noch effizienter zu arbeiten. Denn es wird nicht die Gelegenheit geben, einen sofortigen Umschwung zu erreichen. Stattdessen sollte auch dieser Prozess, der sich womöglich über Jahrzehnte in die Länge ziehen kann, so umweltfreundlich wie nur möglich gestaltet werden. Schon im Jahr 2017 wurde die Nanoslide-Idee von Mercedes-Benz zum ersten Mal bei einem neuen Fahrzeug in der Produktpalette eingesetzt. Und tatsächlich gelang es, den Kraftstoffverbrauch auf diese Weise zu senken. Schon Ende 2018 sollen die nächsten Fahrzeuge folgen, die sich der neuen Technik bedienen und damit zumindest ein klein bisschen umweltfreundlicher sind.



Zylinderabschaltung und variabler Ventilhub

Schon seit Jahren wird auch das Thema Zylinderabschaltung in der Öffentlichkeit heiss diskutiert. Es handelt sich keineswegs um eine neue Idee, die erst in diesen Tagen an die Oberfläche des Bewusstseins rückt. Doch offensichtlich sahen die Autobauer bis zu diesem Tage noch nicht den notwendigen Anlass, um sich des Problems anzunehmen. Im Mittelpunkt dieser Idee steht das Vorhaben, den Brennraum im Motor klar zu reduzieren. Dies wäre möglich, solange nicht die volle Last des Motors ausgeschöpft ist. So wäre ein intelligentes Auto dazu in der Lage, zum Beispiel im Stadtverkehr mit einer verminderten Zahl von Zylindern zu arbeiten. Dies bedeutet, dass weniger Kraftstoff zur Zündung gebracht werden muss, um die Drehzahl aufrechtzuerhalten. Ohne eine Minderung der Motorleistung im aktuellen Moment würde sich damit die Gelegenheit bieten, die laufenden Kosten des Fahrens deutlich zu senken.

Schon in den kommenden Jahren wird es die technischen Möglichkeiten geben, um einen solch variablen Ventilhub zu einer realistischen Vision zu machen. Selbst ein Fahrzeug mit mehr als 500 PS würde diese nur noch einsetzen, wenn ein entsprechender Befehl zur Beschleunigung eintrifft. Experten gehen davon aus, dass auch in dieser Technik das Potenzial steckt, den Kraftstoffverbrauch um bis zu 15 Prozent zu senken. Besonders lohnenswert ist der Einsatz dieser Technik bei stark motorisierten Fahrzeugen. Hier gibt es die Chance, mehr Zylinder abzuschalten, solange diese nicht durch die aktuelle Arbeitslast benötigt werden. Verändert sich die Fahrsituation und es kommt zum Beispiel zu einer starken Beschleunigung, so sollen die Zylinder in weniger als einer halben Sekunde wieder voll einsatzbereit sein und ihre Arbeit aufnehmen. Wie genau sich dieses Projekt im Motorraum des Fahrzeugs tatsächlich realisieren lässt, dazu gibt es von den Herstellern bis zu diesem Zeitpunkt noch keine zuverlässigen Angaben.

Die Automatisierung der Getriebe

Tatsächlich verbirgt sich auch hinter der Automatisierung der Getriebe die Möglichkeit, die Effizienz eines Autos deutlich zu steigern. Besonders in der Mittel- und Oberklasse scheint die Zeit der Handschaltung langsam vorbei zu sein. Denn der Fahrer selbst ist nicht dazu in der Lage, einen so effizienten und reibungslosen Schaltvorgang zu tätigen, wie die moderne Technik der Hersteller. Bereits das Doppelkupplungsgetriebe machte deutlich, wie gut die einzelnen Prozesse bereits ineinandergreifen können. Erst vor kurzer Zeit wurde von Volkswagen sogar ein zehnstufiges Doppelkupplungsgetriebe vorgestellt, welches zu einem reibungslosen Schalten in der Lage ist. Da dadurch weniger Energie während der Fahrt verloren geht, handelt es sich natürlich um eine gute Möglichkeit, die Effizienz eines Autos unter der Inkaufnahme eines geringen Aufwands zu steigern. Doch bislang ist noch unklar, ob dies das Ende der klassischen Handschaltung bedeuten würde, auf die viele Fahrer nach wie vor nicht verzichten möchten.


Elektromobilität spielt für die Zukunft eine grosse Rolle. (Bild: guteksk7 - shutterstock.com)

Elektromobilität spielt für die Zukunft eine grosse Rolle. (Bild: guteksk7 – shutterstock.com)


Die Rettung des Verbrenners?

In all diesen Ansätzen steckt zunächst der Versuch, die Lebensdauer des Verbrennungsmotors zu verlängern. Und in der Tat wären wohl viele Menschen dazu bereit, dieser Technik noch einmal eine Gnadenfrist zu gewähren. Schliesslich würde dies einerseits die ökologischen Aspekte verbessern und sogleich mehr Raum und Zeit für neue Innovationen und radikales Umdenken schaffen. Damit das Vorhaben der Autobauer jedoch gelingt, wird es schon in kurzer Zeit notwendig sein, die entsprechenden Technologien auf den Markt zu bringen. Denn nur wenn die Endkunden die Chance haben, sich für eine der neuen Varianten zu entscheiden, lässt sich das Ziel der elektrischen Mobilität noch nach hinten verschieben. Und genau dies scheint das Ziel vieler Autobauer zu sein.

Neben diesen neuen Ansätzen, welche ein neues Kapitel in der Geschichte des Verbrenners aufschlagen möchten, gibt es zahlreiche radikale Innovationen. Wir möchten im Folgenden noch einmal auf die Ideen der Visionäre eingehen, die tatsächlich zu einem Ende von Benzin und Diesel bei Neufahrzeugen führen könnten. Zwar besitzen viele Techniken das Potenzial, um grossflächig zum Einsatz zu kommen. Doch am Ende bewerten viele Experten die Durchsetzung einer einzelnen Antriebsart als eher unwahrscheinlich. Stattdessen wird es wohl ein Mix aus den verschiedenen Varianten sein, der unsere Abhängigkeit von den fossilen Brennstoffen Benzin und Diesel schliesslich reduziert und dadurch neue Möglichkeiten schafft.

Das Elektroauto

Schon in den vergangenen Monaten und Jahren wurde viel über das Elektroauto geschrieben. Doch trotz aller Lobpreisungen und der speziellen Fördermittel durch den Staat ist es bislang nicht gelungen, das Wunschziel verkaufter Fahrzeuge zu erreichen. Zu gross ist auf der Seite der Verbraucher die Skepsis, welche sich in vielen Punkten gut begründen lässt. Denn noch immer ist es mit dem E-Auto nicht möglich, grössere Distanzen zurückzulegen. Auch die langen Ladezeiten führen den Verbrauchern zunächst einen wesentlichen Nachteil im Vergleich zum Verbrennungsmotor vor Augen, den sie in dieser Form nicht gerne in Kauf nehmen werden. Solange es selbst grossen Trägern der Innovation, wie zum Beispiel dem amerikanischen Autobauer Tesla, nicht gelingt, diese Probleme in den Griff zu bekommen, wird die flächendeckende Einführung des E-Autos kaum gelingen.

Weiterhin ist die Frage erlaubt, woher die Energie für den neuen Antrieb stammen soll. Noch immer zeichnet sich der Energiemix in Deutschland durch einen grossen Anteil an Atom- und Kohlekraft aus. Die scheinbar so sauberen Elektroautos würden diesen Bedarf weiter erhöhen, wodurch der zuvor implizierte Vorteil für die Umwelt schnell wieder verloren wäre. Zurecht weisen Kritiker deshalb darauf hin, dass zunächst einmal die erfolgreiche Energiewende ins Auge gefasst werden müsste. Im Anschluss ist es dann noch immer möglich, die nun saubere Energie auch im Personenverkehr verstärkt zum Einsatz zu bringen.

Der Hybrid-Antrieb

Zuletzt möchten wir noch auf den Hybrid-Antrieb eingehen, der schon in den vergangenen Jahren oft als perfekter Kompromiss zwischen verschiedenen Parteien in den Raum gestellt wurde. In der Tat gelingt es dieser Technologie, die Vorteile verschiedener Bereiche miteinander zu verknüpfen und auf diese Art und Weise einen effizienten Antrieb zu schaffen. Vor allem asiatischen Herstellern gelang es bereits in den vergangenen Jahren, die Kunden vom Vorteil ihrer Fahrzeuge zu überzeugen und sie zum Kauf zu bewegen. Vor allem die Nachteile langer Ladezeiten und geringer Reichweiten des elektrischen Antriebs werden durch den zusätzlichen Verbrennungsmotor ausgemerzt, der in diesen Fällen eingeschalten werden kann. Unter dem Strich ist es dadurch möglich, von den Vorteilen beider Ansätze zu profitieren und sie für die eigenen Zwecke zu nutzen.

Die Innovationen, die uns in den kommenden Jahren im Bereich der Motorentwicklungen erwarten werden, beziehen den Hybrid ebenfalls in besonderer Weise mit ein. Auf der einen Seite wird es wohl zu einer Situation kommen, in der die Effizienz der Energiegewinnung innerhalb des Autos noch effizienter gestaltet werden kann. So sorgt zum Beispiel ein normaler Bremsvorgang dafür, dass sich die Energiereserven des Fahrzeugs wieder etwas aufladen und dadurch neue Energie für den elektrischen Antrieb zur Verfügung steht.

Ein weiterer Knackpunkt, an den sich die Ingenieure in den kommenden Jahren wagen werden, ist die Verbesserung der Batterie. Einerseits war diese bislang noch nicht dazu in der Lage, lange Reichweiten mit dem Auto zu garantieren. Auf der anderen Seite standen der Kaufentscheidung vieler Kunden noch die hohen Kosten im Weg, die besonders in der aufwändigen Herstellung der Batterie begründet lagen. Neue Verfahren der Energiespeicherung, die schon in den kommenden Jahren den Markt erreichen sollen könnten dem ein Ende setzen. Sie wären definitiv dazu in der Lage, die Nachteile des E-Autos auszumerzen, wie sie uns bis zu diesem Tage begegnet sind. Unter dem Strich verbirgt sich darin auch die Chance, eine neue Energiequelle der Zukunft zu schaffen.

 

Titelbild: hfng – shutterstock.com

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