Die Senkung der Abgasnormen stellt die Automobilhersteller vor viele Herausforderungen. Eine Möglichkeit, die Anforderungen zu erfüllen, ist das so genannte Downsizing von Motoren, also der Einsatz kleinerer Antriebe bei gleicher Leistung. Leider kommt es dabei häufig zum Klopfen (LSPI), was den Motor ernsthaft schädigen kann.
Das LSPI-Phänomen und Veränderungen in der Automobilindustrie
Die Herangehensweise an die Automobilindustrie und insbesondere an die Nutzung von Energie zum Antrieb von Autos hat sich in letzter Zeit erheblich verändert. Es kommen zahlreiche ökologische Lösungen auf den Markt, darunter fortschrittliche Elektroautos, Wasserstoff–Brennstoffzellen oder sogar solarbetriebene Fahrzeuge. Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, die jahrzehntelang praktisch die einzige verfügbare Option waren, werden langsam „ausgemustert“, aber es wird noch lange dauern, bis sie vollständig ersetzt werden. Dieser Prozess gewinnt jedoch aufgrund der immer strengeren Emissionsnormen an Fahrt, was die Automobilhersteller zwingt, die Leistung der von ihnen angebotenen Fahrzeuge anzupassen.
Eine der wichtigsten Vorschriften in diesem Bereich auf dem europäischen Markt sind die Euro-Normen, die alle paar Jahre aktualisiert werden, indem die Emissionsgrenzwerte schrittweise gesenkt werden. Die Umstellung auf die siebte Version der Norm ist für die folgenden Jahre geplant: Euro 7 setzt z. B. Grenzwerte für Stickoxide und führt zusätzliche Anforderungen in Bezug auf Partikelemissionen, Abgasüberwachung oder die Information des Herstellers über Überschreitungen oder Fehler ein. Autos mit Verbrennungsmotor müssen ab 2025 die neuen Beschränkungen einhalten, aber es gibt einige technische Herausforderungen bei der Einhaltung der Vorschriften. Viele Hersteller setzen auf die Steigerung des Wirkungsgrads der Verbrennungseinheit, d. h. auf den Ersatz bestehender Motoren durch kleinere, leistungsstärkere Systeme mit gleicher Leistung.
Was ist Motor-Downsizing und warum wird es eingesetzt?
Strenge Anforderungen, die Hersteller aus der Automobilindustrie erfüllen müssen, machen die Reduzierung von Abgasemissionen zu einem der wichtigsten Ziele bei der Fahrzeugkonstruktion. Wie kann man den Kraftstoffverbrauch eines Autos reduzieren? Eine große Hilfe in diesem Bereich ist die moderne Technologie, die das so genannte Downsizing ermöglicht, d. h. die Verkleinerung der Antriebseinheiten bei gleicher oder ähnlicher Leistung. Es ist eine Technik, die auf der Verringerung des Motorhubraums und der Verbesserung des Füllvorgangs der Zylinder durch den Einsatz von z. B. Turboladern basiert. Durch die Verwendung einer in mehrere Dosen aufgeteilten Direkteinspritzung ist es möglich, einen deutlich höheren Motorwirkungsgrad sowie eine hohe Leistung und ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen zu erreichen. Dies hat natürlich zur Folge, dass der Kraftstoffverbrauch und damit die Emissionen sinken.
Was ist das LSPI-Klopfen?
Obwohl die Verkleinerung von Motoren ein sehr wirksames Mittel zur Verringerung der Emissionen ist, birgt der Einsatz solcher Lösungen auch Risiken in sich. Eines davon ist das Klopfen bei niedriger Drehzahl (Low-Speed Pre-Ignition, LSPI), d. h. die vorzeitige Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs bei niedrigen Motordrehzahlen.
Beim LSPI-Phänomen kommt es zum sog. Klopfen. In der Praxis bedeutet dies, dass das in Ölschicht gelöste Kraftstoffgemisch an der Zylinderlauffläche und am Kolbenboden verdampft und verbrannt wird. Dies führt wiederum zur Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches während des Verdichtungshubs. Dadurch steigt der Druck im Zylinder sehr schnell an und übersteigt teilweise 100 bar. Der Motor ist daher sehr hohen Belastungen ausgesetzt, die weit über denen einer normalen Verbrennung liegen. Diese Situation kann zu Schäden an Kolben, Zylinderwänden, Dichtungsringen oder Pleuelstangen führen. Gelegentlich versagt auch die Motorabdeckung.
Wie kann LSPI verhindert werden?
Um den Motor vor dem Klopfen zu schützen, ist es das Wichtigste, die ordnungsgemäßen Arbeitsbedingungen der Antriebseinheit sicherzustellen. Einer der wichtigsten Aspekte ist die Verwendung von Motorenölen der entsprechenden Qualität und Viskositätsklasse. Produkte mit den richtigen Eigenschaften garantieren eine geringere Oxidation, eine geringere Veränderung der Bindungsstrukturen und eine langsamere Verdunstung des Schmiermittels. Insbesondere sollten synthetische Grundöle bevorzugt werden, während Öle mit einem hohen Anteil an Kalzium- und Natriumzusätzen unbedingt vermieden werden sollten.
Um LSPI vorzubeugen, ist es außerdem wichtig, die Intervalle zwischen den Ölwechseln so kurz wie möglich zu halten. Ein zu langes Hinauszögern eines Ölwechsels kann zu seiner Alterung und der Ansammlung von Kohlenstoffablagerungen auf den Kolbenböden beitragen, und kleine, abgelöste Partikel können eine klopfende Verbrennung begünstigen.
Lösungen zur Unterstützung der Verbrennungsreduzierung mit Knauf Automotive
Downsizing von Motoren ist nicht die einzige Möglichkeit, die Verbrennung zu reduzieren, denn es lohnt sich auch, das Design des Fahrzeugs anzupassen. In diesem Fall spielt das Gewicht der einzelnen Teile die wichtigste Rolle. Immer mehr Hersteller verwenden Bauteile aus Kunststoff, die das Gewicht des gesamten Fahrzeugs deutlich reduzieren. Im Angebot von Knauf Automotive finden Sie eine Reihe unterschiedlicher Elemente aus EPS und EPP, die Festigkeit mit geringem Gewicht vereinen. Dies gewährleistet sowohl Kraftstoffeffizienz als auch Fahrkomfort und optimale Bedingungen für Fahrer und Passagiere.