Zylinderabschaltung – wie sie funktioniert und welche Vorteile sie bringt

Inhalt

• Was ist die Zylinderabschaltung?
• Zylinderabschaltung: Funktionsweise erklärt
• Welche Vorteile bringt die Zylinderabschaltung?
• Zylinderabschaltung bei verschiedenen Motorvarianten
• Zylinderabschaltung muss sich lohnen
• Fazit: Bei großen Motoren ab vier Zylindern sinnvoll

Was ist die Zylinderabschaltung?

Wie der Name bereits erahnen lässt, ist die Zylinderabschaltung eine Technik, mit der sich einzelne Zylinder im Motor bei niedrigem Leistungsbedarf gezielt abschalten lassen. Auf diese Weise ist es möglich, den Spritverbrauch zu senken. Erste Erfindungen in diesem Zusammenhang reichen zurück bis ins 19. Jahrhundert. In den 1970er- und 1980er-Jahren wurden diese schließlich weiterentwickelt. Seit 2010 bieten immer mehr Autohersteller die Funktion der Zylinderabschaltung in ihren Fahrzeugmodellen optional an.

Zylinderabschaltung: Funktionsweise erklärt

In Fahrsituationen mit niedrigem Leistungsbedarf, zum Beispiel bei gleichmäßigen Fahrten im Stadtverkehr oder auf Autobahnen, lassen sich mithilfe der Zylinderabschaltung einzelne Zylinder eines Motors deaktivieren. Die Technik findet in der Regel bei leistungsfähigen Motoren mit mindestens vier Zylindern Verwendung. Sie basiert auf einem konstanten Verhältnis von Luft und Kraftstoff bei der Verbrennung. Die Zylinderabschaltung unterbricht die Kraftstoffzufuhr. Das bedeutet, dass es an den betreffenden Zylindern zu keiner Kraftstoffeinspritzung kommt. Zudem bewirkt die Zylinderabschaltung, dass die Ventile der abgeschalteten Zylinder geschlossen gehalten werden, um Gaswechselverluste zu vermeiden. Darüber hinaus lassen die geschlossenen Ventile der deaktivierten Zylinder die Luft in den Zylindern als Feder wirken, sodass keine Ladungswechselverluste im Ansaugtrakt entstehen. Damit bei der Abschaltung von einzelnen Zylindern das gleiche Drehmoment erhalten bleibt, müssen die weiterhin aktiven Zylinder mit größerer Last arbeiten. Bei normaler Fahrweise erfolgt die Abschaltung, ohne dass sie Fahrer oder Passagiere bemerken. Sobald es zu einer stärkeren Beschleunigung kommt, erfolgt die Zylinderzuschaltung innerhalb von Sekundenbruchteilen, sodass die komplette Motorleistung wieder zur Verfügung steht. Die Abschaltung erfolgt jedes Mal an einem anderen Zylinder, sodass die Zylinderabschaltung keinen übermäßiger Verschleiß eines einzelnen Zylinders verursacht.

Welche Vorteile bringt die Zylinderabschaltung?

Insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten sorgt die Funktionsweise der Zylinderabschaltung für eine Reduzierung des Spritverbrauchs. In diesem Fall müssen die weiterhin aktiven Zylinder das Drehmoment der abgeschalteten Zylinder ausgleichen. Dadurch verbessert sich der Wirkungsgrad des Motors, da sich dieselbe Motorleistung mit weniger Zylindern erzeugen lässt. Je nach Bauweise des Motors liegt der ideale Wirkungsgrad im mittleren Drehzahlbereich. Da innerhalb der abgeschalteten Zylinder kein Ladungswechsel erfolgt, benötigt der Motor weniger Treibstoff und stößt somit weniger CO2-Emissionen aus. Gerade bei geringen Geschwindigkeiten lässt sich auf diese Weise der Spritverbrauch senken. Die Ersparnis kann nach Fahrzeugmodell und Fahrweise bis zu 30 Prozent betragen. Ein Nachteil der Zylinderabschaltung liegt allerdings in der dadurch verminderten Leistung. Wer es gewohnt ist, mit einem Sechs- oder Achtzylinder zu fahren und eine sportliche Fahrweise bevorzugt, wird den Leistungsverlust spüren.

Zylinderabschaltung bei verschiedenen Motorvarianten

Die Bauweise der Motoren ist für die Zylinderabschaltung unerheblich. Sie ist sowohl für Reihenmotoren als auch für V-Motoren verfügbar. Während sich bei einem Reihenmotor einzelne Zylinder deaktivieren lassen, ist es bei einem V-Motor möglich, einen der beiden Motorblöcke abzuschalten. Bei einem Dieselmotor reicht es aus, dass dem abgeschalteten Zylinder kein Treibstoff zugeführt wird. Dagegen sollte bei einem Benzinmotor auch die Zündkerze keinen Impuls bekommen. Eine weitere Sonderform der Zylinderabschaltung kommt bei modernen Hybrid-Motoren zum Tragen. Hierbei wird der gesamte Verbrennungsmotor deaktiviert und das Fahrzeug ausschließlich durch den Elektromotor angetrieben. Dadurch lässt sich der Spritverbrauch beim Anfahren auf null senken. Sobald die Beschleunigung vollendet ist, schaltet sich der Verbrennungsmotor wieder ein und übernimmt den weiteren Antrieb.

Zylinderabschaltung muss sich lohnen

Eine wichtige Bedingung bei der Zylinderabschaltung ist, dass der Fahrer diese möglichst nicht bemerken sollte. Dies ist bei einem Vierzylinder allerdings aufwendiger zu bewerkstelligen. Bei einigen Motoren wird daher mit Ausgleichswellen gearbeitet, um eine Unwucht zu verhindern. Das bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass der Motor schwerer und die Fertigung teurer wird. Wenn der reduzierte Spritverbrauch die daraus entstehenden Mehrkosten nicht ausgleichen kann, ist eine Serienproduktion nicht sinnvoll. Somit schwingt bei der Zylinderabschaltung stets das Verhältnis von Kosten und Nutzen mit. Bei Dieselmotoren mit vier oder weniger Zylindern, die einen hohen Drehmoment aufweisen, kann es durch die Abschaltung eines Zylinders zur Beeinträchtigung der Laufruhe kommen. Eine höhere Drehzahl müsste dies ausgleichen, was aber wieder einen höheren Spritverbrauch verursachen würde.

Fazit: Bei großen Motoren ab vier Zylindern sinnvoll

Abschließend bleibt zu erwähnen, dass eine Zylinderabschaltung vor allem bei großen Motoren mit mehr als vier Zylindern sinnvoll sein kann. In solchen Fällen wirkt sie sich positiv auf den Kraftstoffverbrauch des jeweiligen Fahrzeugs aus. Darüber hinaus reduzieren sich durch den verringerten Spritverbrauch die CO2-Emissionen und die ausgestoßene Menge des Feinstaubs, was sich positiv auf den Umweltschutz auswirkt.