Sprit sparen mit variabler Verdichtung
Weil bisher niemand eine variable Verdichtung in Serie gebracht hat, stellt sich natürlich die Frage, warum es ausgerechnet MCE-5 schaffen sollte. Die Franzosen setzen auf ein Prinzip, dass sich beim Blick auf das Schnittmodell des Motors erst bei näherem Hinsehen erschließt: Das Pleuel der Kolben – es heißt hier "Kolbenzahnstange" – ist nicht direkt an die Kurbelwelle angelenkt, sondern an ein so genanntes Antriebsrad, dem das ein sehr kurzes Pleuel nachgeschaltet ist. Das Antriebsrad ist eigentlich ein unvollständiges Zahnrad, es sieht aus, also ob oben und unten die Zacken ausgebrochen wären. Die verbliebenen, in einem gedachten Kreis angeordneten Zähne greifen links an einer Zahnstange an, die Teil eines ungewöhnlich geformten Pleuels sind. Rechts greifen die Zähne in eine Zahnstange, die zu einem Kolben in einem kleinen "Nachlaufzylinder" führt.
Spiel der Kräfte
Die vertikale Position dieses Kolbens entscheidet über die Verdichtung des "Antriebskolbens". Interessanterweise benötigt der Nachlaufkolben keinen Antrieb. Es genügen im oberen und unteren Bereich der Kammer zwei Kugelventile. Sind beide geschlossen, steht der Kolben fest. Öffnet eines der beiden Ventile, lässt sich die aus der Verbrennung resultierende kinetische Energie nutzen, die der Motor per Umlenkung über das Antriebsrad fast umsonst abliefert. Einzig der Aufwand zum Öffnen der Ventile und zum Aufbauen eines Öldrucks von 40 bis 60 bar kostet beim Motorstart etwas Energie. Das Öl wird dabei dem normalen Motorölkreislauf abgezweigt und arbeitet nach Druckaufbau in einem praktisch geschlossenen System.
Die Betätigung der Kugelventile, welche die Bewegung des Steuerkolbens kontrollieren, erfolgt elektrisch. Die Information, wann die gewünschte Verdichtung erreicht ist, liefern zwei Sensoren – beide mit dem Zweck, aus der Position der Kolben die Verdichtung zu ermitteln. Zum einen gibt es einen Hallsensor unterhalb des Nachlaufzylinders. Wenn dieser feststellt, dass die Steuerzahnstange unterhalb davon die gewünschte Position erreicht hat, wird das Kugelventil geschlossen. Ein zweiter Sensor bestimmt die Position der Zahnstange, welche anstelle eines Pleuels unterhalb des Motorkolbens sitzt.
Trotz der zusätzlichen bewegten Bauteile ist laut MCE-5 die zusätzliche Reibung so gering, dass sie praktisch nicht ins Gewicht fällt. Den mechanischen Wirkungsgrad des Antriebsrads etwa beziffert das Unternehmen auf 99,7 Prozent. Auch die Bauteilbelastungen habe man im Griff, sämtliche Komponenten seien auf Motorlebenszeit ausgelegt. Immerhin: Das Konzept der Kolbenzahnstange sorgt anders als bei normalen Verbrennungsmotoren dafür, dass der Kolben keinen Seitenkräften ausgesetzt ist, was deren Konstruktion vereinfacht.