KRAFTHAND-Praxiswissen: Das neue Brennverfahren von Audi im Miller-Zyklus

Zweiliter-Triebwerk: Das 2.0 TFSI Triebwerk von Audi. Foto: Audi

Audi präsentierte vor geraumer Zeit den nach eigenen Angaben effizientesten Zweiliter-Benzinmotor seiner Klasse: das 2.0 TFSI Triebwerk. Den entscheidenden Vorteil bringt ein neues Brennverfahren. Dessen Prinzip ist im Kern mit dem so ­genannten Miller-Zyklus vergleichbar.

Die Audi-Ingenieure haben dieses Prinzip weiterentwickelt, und zwar in Richtung Effizienzsteigerung. Welche Faktoren dabei wesentlich sind, das erklärt die nebenstehende Abbildung.

Wenn bei Audi vom neuen 2.0-Liter-TFSI-Motor die Rede ist, sprechen die Entwickler neben dem Miller-Zyklus auch vom ‚Rightsizing’. Was ist damit gemeint? Vereinfacht ausgedrückt bedeutet ‚Rightsizing’: Der neue Motor erreicht im Teillastbetrieb die Verbrauchsvorteile eines Downsizing-Aggregats. Bei höheren Lasten dagegen nutzt er die Vorteile eines hub­raumstarken Triebwerks. Ziel dabei ist, einen optimalen Wirkungsgrad über das gesamte Drehzahlband hinweg zu erreichen.

Kürzere Warmlaufzeit
Über das neue Brennverfahren/Rightsizing hinaus kommen bei dem nur rund 140 kg schweren Triebwerk weitere Effizienztechnologien zum Einsatz. Beispielsweise werden die Kühlwasserströme so gesteuert, dass die Warmlaufzeit des Motors sehr kurz ausfällt. Dazu trägt auch der in den Zylinderkopf integrierte Abgaskrümmer bei. Auch die konsequente Reduktion der Reibung sowie der Einsatz von Leichtlaufmotorenöl (0W-20) steigert den Wirkungsgrad, betont der Ingolstädter Autohersteller.

Die 2.0-l-Maschine kommt im neuen Audi A4 zum Einsatz. Dieser steht bereits seit November vergangenen Jahres bei den Händlern.

Miller-Verfahren
Beim Miller-Verfahren sind gegenüber einem herkömmlichen Verbrennungsmotor die Ventilschließzeiten modifiziert. Damit soll ein bessere Wirkungsgrad einhergehen, ähnlich wie bei dem Atkinson-Zyklus. Hierzu gibt es nähere Informationen auf der Seite www.hochvoltkompetenz.de

Beim Miller-Zyklus schließt das Einlassventil früher (also deutlich bevor der Kolben den UT erreicht) als bei konventionellen Ottomotoren. Damit gehen zwei Effekte einher:

1. Die Temperatur der in den Brennraum strömenden Luft bei Turbotriebwerken fällt geringer aus.

2. Die in den Brennraum strömende Luftlademenge und der Verdichtungsenddruck fallen kleiner aus, bei gleichbleibenden Verdichtungs- und Expansionsverhältnis.

Mit anderen Worten: Durch das noch während der Ansaughubes schließende Ventil ist die Luftmenge im Brennraum nicht nur kühler, sondern es befindet sich auch weniger Luft darin als möglich wäre. Im Endeffekt soll durch eine bessere Verbrennung mehr Expansionsenergie frei werden und somit der Kraftstoff effizienter genutzt werden. Der daraus resultierende höhere Wirkungsgrad spiegelt sich auch in niedrigeren Abgastemperaturen wieder.

Turbolader oder mehr Hubraum
Den Nachteil einer geringeren Zylinderfüllung aufgrund des früheren Schließens des Einlassventils machen ein Turbolader oder mehr Hubraum wett. Da letzteres bei modernen Motoren nicht das Ziel ist und in der Regel Downsizing angestrebt wird, kommt das Miller-Verfahren oft bei Motoren mit Turbolader und variabler Ventilsteuerung zur Anwendung.

Der Hauptunterschied zwischen Miller- und Atkinson-Zyklus besteht darin, dass bei letzterem das Einlassventil deutlich später schließt, also erst nachdem der Kolben den UT passiert.

Der Miller-Zyklus ist nach seinem Erfinder Ralph Miller benannt, der sich dieses Prinzip 1947 patentieren ließ.