Seite 2: Druck-Erzeugnis – Hubraum ist doch zu ersetzen

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Andere Hersteller zogen auf ihre Weise nach, so etwa Renault 1999 mit seinem IDE-Verfahren im Mégane und Laguna und Volkswagen mit seinen ersten FSI-Motoren ab 2000. Während Volkswagen ebenfalls einige Magermotoren auf den Markt brachte, gab sich Renault mit einer homogenen und stöchiometrischen Gemischbildung zufrieden – also einem konstanten Luft-Kraftstoff-Gemisch im Verhältnis Lambda = 1.

Innenkühlung spart Sprit
Beide Konzepte hatten ihre Vor- und Nachteile. So ließ sich mit den Magerkonzepten zumindest in der Theorie Sprit sparen, andererseits war eine zusätzliche Abgasnachbehandlung notwendig, da beim Magerbetrieb trotz Abgasrückführung höhere Stickoxidemissionen entstehen, die sich mit einem Dreiwege-Katalysator nicht mehr reduzieren lassen. Renault setzte dagegen auf die Vorteile, die Direkteinspritzung schon bei „normaler“ Gemischbildung bietet: Luft und Kraftstoff vermischen sich nicht schon im Saugrohr, sondern erst im Brennraum, sobald der Kraftstoff eingespritzt wird. Bei seiner Verdampfung entsteht daher ein kühleres Gemisch. Diese Innenkühlung verringert die Neigung zur Selbstzündung, erlaubt somit eine höhere Verdichtung und führt zu weniger Verbrauch. Zudem benötigt kühle Luft bekanntlich weniger Raum, es gelangt also mehr Sauerstoff in den Zylinder – und aufgrund dieser besseren „Zylinderfüllung“ steigt die Leistung.

Magere Entdrosselung
Die Funktionsweise des Magerbetriebs geht weit darüber hinaus: Damit ein mageres Gemisch überhaupt noch zünden kann, legt man die Einspritzung des Kraftstoffs so aus, dass sich bei der Zündkerze eine fette und zündfähige „Gemischwolke“ bildet, die im Idealfall nur von Luft umgeben ist. Der Verbrauchsvorteil ergibt sich zu einem erheblichen Teil aus geringeren Drosselverlusten: Um bei dieser mageren „Schichtladung“ ein bestimmtes Drehmoment abzurufen, kann die Drosselklappe weiter geöffnet werden als bei stöchiometrischer Gemischbildung – der Motor „atmet“ also freier. Ähnlich wie bei einem Dieselmotor, der normalerweise keine Drosselklappe hat, arbeitet der Motor also effizienter, zumindest bei geringer Last.

Schwierige Wolkenbildung
Dennoch konnten sich Magerkonzepte mit Schichtladung zunächst nicht durchsetzen. Außer der Stickoxidproblematik spielte dabei eine Rolle, dass die komplizierte Gemischbildung bei der Schichtladung sehr schwierig zu beherrschen war. In Sekundenbruchteilen dafür zu sorgen, dass sich die Gemischwolke bei der Zündkerze einfindet, ohne sich mit der „Umgebungsluft“ zu vermischen, ist kompliziert. So sorgten bei den frühen Magermotoren spezielle Brennraum-, Kolben- und Einlasskanalformen dafür, die Luft in einen Drall zu versetzen, der das eingespritzte Benzin an die gewünschte Position befördert.