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Downsizing: Das Minimax-Prinzip

Neue Automodelle waren lange Zeit meist größer, stärker und schneller als ihre Vorgänger. Seit einigen Jahren sind aber immer mehr Motoren auf Diät. Kleiner, leichter, effizienter ist die Marschrichtung der Ingenieure – oder kurz: Downsizing.

Wie werden Motoren sparsamer und umweltfreundlicher, ohne Leistung zu verlieren? Das ist es, was die Autohersteller seit Jahren umtreibt. Sie tüfteln alternative Antriebe aus und entwerfen ultraleichte Karosserien aus teurem Carbon, um Gewicht und damit Sprit zu sparen. Dahinter stecken die CO2-Ziele der Hersteller, und diese lassen sich nur über weniger Verbrauch realisieren. Seit einigen Jahren gilt das sogenannte Downsizing als einer der Königswege. Das Prinzip: Je kleiner der Motor, desto effizienter ist er und desto weniger Sprit verbraucht er. Hört sich simpel an, tatsächlich ist das Downsizing aber ein Diätrezept mit hochkomplexen Zutaten.

Schrumpfkur für den Hubraum

Um zu verstehen, worum es beim Downsizing geht, ist ein Crashkurs in Motorkunde hilfreich: In den Zylindern eines Ottomotors verdichten Kolben ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff. Ist der Druck durch den Kolbenhub hoch genug, entzündet ein Funke aus der Zündkerze das Gemisch. Beim Diesel entzündet sich das Gemisch von selbst, daher heißt er auch Selbstzünder. Die Wucht der Explosion treibt den Kolben wieder nach unten. Je stärker die Explosion, desto mehr Kraft überträgt der Hub des Kolbens über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle. Über das Getriebe und Wellen wird die Drehbewegung an die Räder weitergegeben.

Das innere Volumen aller Zylinder ist der Hubraum. Je größer der Hubraum, desto mehr Luft und Kraftstoff passen hinein, desto stärker ist die Explosion und desto größer ist die Kraft des Motors. Damit steigen automatisch Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß.

Mehr Druck mit Turboladern

Für das Downsizing nutzen die Motorentwickler eine Technologie, die mehr Leistung aus kleineren Hubräumen schöpft: die Turboaufladung. Dabei verdichtet ein Turbolader die Luft und leitet sie erst dann in die Zylinder. So passt mehr Brennstoff in den Hubraum, der Druck vor dem Zünden ist höher und die Explosion stärker. Weil diese Technik effizienter ist und die Leistung bei gleichem Verbrauch steigert, kann der Hubraum einfach verkleinert werden – ohne dass der Autofahrer auf Fahrspaß verzichten muss. Ein weiterer Vorteil: Je kleiner die Innenfläche des Zylinders, desto weniger Energie geht durch die Reibung der Teile im Inneren der Brennkammer verloren.

Kleinere Hubräume sind die erste Stufe des Downsizings. Bei Stufe zwei werden neuerdings ganze Zylinder wegrationalisiert. Viele Autos der Mittelklasse fahren mit vier Zylindern, es gibt aber auch Luxus- und Sportwagen mit acht bis zwölf Zylindern. Diese Autos sind wahre Schluckspechte und der schwere Motor kurbelt den Durst weiter an. Also weg mit dem Ballast. Möglich macht’s der Turbolader. Zusätzliche Leistung bringt außerdem die Direkt­einspritzung. Dabei wird der Kraftstoff direkt in den Brennraum gespritzt, statt durch Unterdruck angesaugt. So kann der Sprit besser dosiert werden – das senkt den Verbrauch weiter und verbessert die Verbrennung.

Weniger ist Trend

Das Downsizing macht sich mittlerweile in allen Fahrzeugklassen breit. Bentley will zum Beispiel den neuen Continental mit einem Achtzylindermotor anbieten, nachdem das Modell acht Jahre lang mit zwölf Zylindern protzte. Die Briten versprechen einen Verbrauchsvorteil von 40 Prozent. Jaguar hat den XF überarbeitet und präsentierte auf der diesjährigen New York Auto Show erstmals eine Version mit vier statt sechs Zylindern. In der Mercedes S-Klasse arbeitet ebenfalls erstmals in der Modellgeschichte ein Vierzylinder. Dank Turboaufladung verbraucht der S 250 CDI auf 100 Kilometern nur 5,7 Liter Diesel und leistet starke 204 PS – nicht schlecht für einen 2,2-Liter-Motor. Und mit einem CO2-Ausstoß von 149 Gramm pro Kilometer stänkert er deutlich weniger als der Sechszylinder mit 177 Gramm. Bei VW fahren bereits Modelle wie der Polo oder Fox, Skoda Fabia und Seat Ibiza mit nur drei Brennkammern. Im Heck des Smarts knattert ebenfalls ein Dreizylinder, genauso wie im Nissan Micra. Der Japaner arbeitet mit Direkteinspritzung und holt so aus einem 1,2-Liter-Motor 80 PS heraus. Für 100 Kilometer braucht der Benziner etwa fünf Liter und bläst dabei hinten 115 Gramm CO2 pro Kilometer raus.

Paradebeispiel Fiat 500 TwinAir

Ein absolutes Paradebeispiel für das Downsizing ist der neue Fiat 500 Twin Air. Der Hubraum fasst gerade mal 0,9 Liter. Der Kleinwagen kommt mit zwei Zylindern zurecht. Bei immerhin 85 PS verbraucht der Motor nur rund vier Liter Benzin auf 100 Kilometer. Möglich machen es ein Turbolader und Einspritzventile, die die Verbrennung exakt steuern. Die serienmäßige Start-Stopp-Automatik drückt den Benzinverbrauch in der Stadt zusätzlich. Hubraumfreunde und Zylindersympathisanten meckern zwar, der Fahrspaß würde beim Fiat 500 auf der Strecke bleiben. Mit einem CO2-Ausstoß von nur 95 Gramm pro Kilometer sei dem Italiener das aber verziehen.

Grenzenlos downsizen?

Kleinere und leichtere Motoren sind nicht nur billiger herzustellen und schonen die Umwelt, weniger Hubraum heißt auch weniger Kfz-Steuer. Doch das Minimax-Prinzip hat seine Grenzen. Denn wird der Druck im Zylinder durch den Turbolader zu hoch, entzündet sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu früh und die Wirkung verpufft. Doch in Kombination mit anderen Technologien haben die Hersteller noch einige Diätrezepte in petto. VW hat mit dem L1 ein 1-Liter-Auto entworfen, das mit zwei Zylindern und 0,8 Litern Hubraum bis zu 39 PS leistet. Nur mit Downsizing war das aber nicht zu schaffen. Ein kleiner Elektromotor bringt zusätzlich Power und spart Sprit, das Gehäuse des Zweisitzers ist aus Carbon und wiegt nur 64 Kilogramm. Ob und wann solche futuristischen Gefährte tatsächlich auf die Straßen kommen und wer sie fahren möchte, steht allerdings in den Sternen.

Downsizing Fiat 500