Road #1: Dieselmotoren, Ottomotoren, ISG und RSG, 48-Volt-Bordnetz: Hocheffiziente Verbrennungsmotoren: Alles neu beim Alten

13.06.2016
Stuttgart

Die Optimierung moderner Verbrennungsmotoren spielt in der Roadmap für nachhaltige Mobilität bei Mercedes-Benz eine entscheidende Rolle. Insbesondere der sparsame, saubere und vor allem in Europa sehr populäre Diesel leistet einen wesentlichen Beitrag zur weiteren Senkung des Flottenverbrauchs. 2017 folgt eine neue Ottomotorenfamilie, die abermals Maßstäbe bei der Effizienz setzt. Zugleich startet das 48-Volt-Bordnetz. Damit sind Verbrauchseinsparungen möglich, die bisher der Hochvolt-Hybridtechnologie vorbehalten waren. Integrierte Starter-Generatoren (ISG) und riemengetriebene Starter-Generatoren (RSG) sind weitere Bausteine bei der Effizienzsteigerung von Verbrennungsmotoren. Und was für Dieselmotoren inzwischen Standard ist, wird es bei Mercedes-Benz bald auch für Benziner geben: den Partikelfilter.

Mercedes-Benz ist auf einem guten Weg. In zwei Jahrzehnten seit 1995 sank der Durchschnittsverbrauch der Pkw-Flotte von 9,2 l/100 km (230 g CO2/km) auf 5,0 l (123 g CO2/km) fast um die Hälfte. Schon heute emittieren 62 Modelle von Mercedes-Benz Cars unter 120 g/km. Und 104 Modelle tragen das Effizienzlabel A+ oder A. Dabei sind die Diesel mit 88 Modellen überproportional unter diesen Effizienz-Champions vertreten.

Die neue Premium-Dieselmotorenfamilie von Mercedes-Benz ist daher ein Antrieb der Zukunft. Nach dem Debüt des OM 654 im E 220 d im Frühjahr 2016 wird die Motorenfamilie mittelfristig breite Verwendung im gesamten Portfolio von Mercedes-Benz Cars und Vans finden. Geplant sind mehrere Leistungsstufen sowie Längs- und Quereinbau in Fahrzeugen mit Front-, Heck- und Allradantrieb.

Modularer Aufbau, Reduzierung der Varianten und Vereinheitlichung der Schnittstellen zwischen Antriebseinheit und Fahrzeug – diese Strategie galt daher selbstverständlich auch bei der Entwicklung der neuen Premium-Ottomotorenfamilie von Mercedes-Benz. Der erste Vertreter, ein Reihensechszylinder (M 256) mit integriertem Starter-Generator (ISG), wird 2017 an den Start gehen und neue Maßstäbe bei der Effizienz setzen. Auch einen Vierzylindermotor mit riemengetriebenem Starter-Generator (RSG) sieht die neue Familie ab 2017 vor.

Neue Generation Starter-Generatoren: Ausdauernde Helfer                    

Der riemengetriebene Starter-Generator (RSG) ist mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt, so wie heute die Lichtmaschine. Die Kombination aus Starter und Generator unterstützt den Verbrennungsmotor bei Start, Beschleunigung und Rekuperation. Das System nutzt bestehende Generator-Befestigungen und greift so nicht in das Design des Antriebsstrangs ein. Auch die Umrüstung auf ein 48-Volt-System lässt sich bei existierenden Plattformen mit RSG vergleichsweise leicht realisieren.

Der integrierte Starter-Generator (ISG) vereint Starter und Generator in einem leistungsfähigen Elektromotor zwischen Motor und Getriebe und kommt auch beim Kaltstart zum Einsatz. Er ersetzt sowohl die bisherige Lichtmaschine als auch den Anlasser. Der integrierte Elektromotor unterstützt den Verbrennungsmotor, etwa beim Beschleunigen, und speist mittels hocheffizienter Rekuperation die Batterie mit Energie. Insbesondere in Kombination mit einer 48-Volt-Batterie rentieren sich die nötigen Anpassungen der Antriebsarchitektur langfristig durch höhere Kraftstoffersparnisse.

48-Volt-Bordnetz: Viele Verbrauchs- und Komfortvorteile

Mit der Einführung der neuen Antriebsgeneration verwischen abermals die Grenzen zwischen Benziner und Hybrid. Perspektivisch wird jeder Mercedes-Benz Pkw elektrifiziert, denn das Unternehmen treibt zugleich konsequent die Entwicklung des 48-Volt-Bordnetzes voran. Sukzessive wird die Technologie in verschiedenen Baureihen Einzug halten. Das 48-Volt-Bordnetz bietet bei gleichen Strömen die vierfache Leistung seines 12-Volt-Vorgängers, vermeidet aber die zusätzliche Sicherheitsarchitektur eines Hochvolt-Netzes. Zudem sind mit diesem Niedrigvolt-System Verbrauchseinsparungen möglich, die bisher der Hochvolt-Hybridtechnologie vorbehalten waren. Denn die wichtigen Hybridfunktionen „Rekuperieren“ und „Boosten“ bis hin zum „elektrischen Anfahren und Rangieren“ können damit erstmals ohne Hochvolt-Komponenten dargestellt werden. Zudem ist die Haltbarkeit eines solchen Starterkonzepts so gut, dass der Motor viel häufiger und damit jederzeit abgeschaltet werden kann, wenn er nicht benötigt wird: Sei es beim Ausrollen oder beim so genannten Segeln, also einem kraftstoffsparenden Rollen bei höheren Geschwindigkeiten, sobald der Fahrer vom Fahrpedal geht.

Durch die Integration eines 48-Volt-Bordnetzes ergeben sich auch für Verbraucher im Fahrzeug - wie Klimaanlage, elektrische Heizelemente, Sauglüfter - Vorteile. Denn es treten bei gleicher Leistung nur noch ein Viertel so große Ströme auf. Leitungen können dadurch dünner und somit leichter ausgelegt werden – was indirekt zur Kraftstoffeinsparung beiträgt.

Neben Verbrauchs- und CO2-Einsparungen ist durch das 48-Volt-Bordnetz ferner ein Zugewinn beim Komfort möglich. Denn ein 48-Volt-System kann einen Verbrennungsmotor sehr gleichmäßig auf Leerlaufdrehzahl andrehen. Das NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness) profitiert davon, der Übergang beim Motorstart wird noch unmerklicher: Der Motor läuft einfach wieder, als ob er gar nicht aus gewesen wäre. Das 48-Volt-Bordnetz ist ferner Wegbereiter beim weiteren Ausbau von Infotainment- und Assistenzsystemen.

Partikelfilter für Benziner: Serieneinsatz bei Mercedes-Benz 2017

Was für Dieselmotoren inzwischen Standard ist, wird es bei Mercedes-Benz bald auch für Benziner geben: den Partikelfilter. Denn zur weiteren Verbesserung der Umweltverträglichkeit plant Mercedes-Benz als erster Hersteller den großflächigen Einsatz von Partikelfiltern auch für Benziner. Nach über zwei Jahren positiver Felderfahrung im S 500 sollen schon im kommenden Jahr weitere Varianten der S-Klasse mit Ottomotor im Zuge der Modellpflege mit dieser neuen Technologie ausgerüstet werden. Danach folgt die schrittweise Umsetzung in weiteren neuen Fahrzeugmodellen, Modellpflegen und neuen Motorgenerationen. Im Anschluss daran ist der Einsatz des Partikelfilters auch bei den aktuellen Baureihen geplant.

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