Zylinderabschaltung: Wie sie funktioniert, ob sie Probleme macht und wie viel Kraftstoff sie spart

Antonio Roncero @roncero_antonio 5 January 2022 6 min.

Viele Autos mit Benzinmotoren nutzen eine Zylinderabschaltung, um Emissionen und Verbrauch zu senken. Wir erklären, wie diese Technik funktioniert und ob sie wirklich sinnvoll ist.

Angesichts immer strengerer Abgasnormen ist jeder eingesparte Tropfen Kraftstoff und jedes Gramm CO2, das nicht in die Atmosphäre gelangt, Gold wert. Deshalb erforschen und entwickeln die Automobilhersteller seit Jahren Technologien für ihre Verbrennungsmotoren, die Verbrauch und Schadstoffemissionen senken, ohne Leistung, Ansprechverhalten oder Fahrvergnügen einzubüßen. Kurz gesagt: ohne Abstriche bei den Fahreigenschaften.

Die Idee ist keineswegs neu, auch wenn heute Fahrzeuge aller Art diese Technik nutzen: von Luxuslimousinen oder Sportwagen mit Motoren mit vielen Zylindern und großem Hubraum bis zu Kleinwagen mit kleinen Drei- oder Vierzylindermotoren. Die erste Anwendung in einem Automobil wird General Motors zugeschrieben, die sie bereits in den 1980er-Jahren im V8 der Marke Cadillac einführte. Eine Art vorübergehendes „Downsizing“.

Heute finden wir sie in Motoren von Modellen wie Porsche, Mercedes, Honda … Popularisiert hat diese Technik jedoch die Gruppe Volkswagen, die sie 2011 erstmals serienmäßig in einem Vierzylindermotor einsetzte, dem 1.4 TSI. Derzeit wird sie im 1.5-Vierzylinder verwendet, der viele Modelle der Gruppe ausstattet.

Normalerweise werden aus Gründen des Massenausgleichs (damit der Motor ruhig läuft) die Hälfte der Zylinder abgeschaltet. Es gibt aber auch Motoren mit ungerader Zylinderzahl, etwa die Weiterentwicklung des 1.0 Ecoboost, den Ford 2016 im Fiesta einführte; dort werden nur einer der drei Zylinder abgeschaltet. Man findet diese Technik daher sowohl in kleinen Alltagsfahrzeugen wie einem Seat Ibiza … als auch in Sportwagen wie einem Audi R8 V10.

So funktioniert ein Motor mit Zylinderabschaltung

Das Ziel ist, wie bereits erwähnt, Emissionen und Verbrauch zu senken, indem der Motor in bestimmten Situationen wie ein kleinerer Motor arbeitet. Die abgeschalteten Zylinder hören dabei nicht auf, ihre Hubbewegung auszuführen. Es wird lediglich ein Mechanismus in der Ventilsteuerung eingesetzt, der verhindert, dass sich die Auslass- und Einlassventile der zu deaktivierenden Zylinder öffnen, in denen dann keine Verbrennung stattfindet. Es gibt auch Fälle, in denen einfach die Kraftstoffeinspritzung in diesen Zylindern deaktiviert wird, das ist aber die Ausnahme (etwa beim V12-Motor mit 6,5 Litern der Gruppe Volkswagen).

Bei den gängigsten Systemen, die die Ventile schließen, bewegen sich die Kolben, während die Zylinder deaktiviert sind, und komprimieren die Gase, die in ihrem Inneren verblieben sind. Dabei kann es sich um Reste der letzten Verbrennung vor der Abschaltung oder um „frische“ Luft aus einem letzten Ansaugvorgang handeln. Dadurch werden die Belastungen des Kolbens bei seiner Auf- und Abwärtsbewegung minimiert, da ab diesem Zeitpunkt kein Benzin mehr in den Brennraum eingespritzt wird. Die Funktionsweise lässt sich in diesem Video sehr anschaulich verfolgen:

https://www.youtube.com/watch?v=uRCCFIT_m5w

Die Zylinderabschaltung wird nur punktuell aktiviert, nämlich in Momenten, in denen mit geringer Gaspedalstellung gefahren wird. In diesen Situationen sind die sogenannten „Ladungswechselverluste“ des Motors hoch, da es dem Motor wegen des Unterdrucks im Saugrohr schwerfällt, die richtige Luftmenge in den Brennraum zu bringen. Durch das Abschalten einiger Zylinder arbeiten die übrigen effizienter und mit höherer Last.

Spürt man die Zylinderabschaltung beim Fahren?

Diese Systeme sind so ausgelegt, dass der Fahrer ihr Eingreifen nicht bemerkt. Es erfolgt nur in ganz bestimmten Situationen – mittleren Drehzahlen und geringer Last – und für sehr kurze Zeiträume.

Bei einem Vierzylindermotor der Gruppe Volkswagen zum Beispiel arbeitet das System in der Regel nur zwischen etwa 1.400 und 1.500 U/min bis 4.000 U/min, immer bei sehr geringem Drehmomentbedarf (zwischen 25 und 100 Nm) und unter bestimmten Bedingungen wie Temperatur, Geschwindigkeit usw. Bei einigen Modellen erkennt man sogar, dass man mit teilweise abgeschalteten Zylindern fährt, an einer Anzeige im Kombiinstrument.

Mit abgeschalteten Zylindern leistet der Motor naturgemäß nicht dieselbe Leistung. Genau das ist aber der Clou: Das System greift nur bei geringer Beschleunigungsanforderung ein. Sobald man beschleunigt und der Motor reagieren muss, lassen sämtliche Zylinder innerhalb weniger Millisekunden wieder arbeiten.

Und wie steht es mit dem Massenausgleich? Erhöht der Betrieb mit weniger Zylindern nicht Geräusche und Vibrationen? Das stimmt, aber die Hersteller wissen auch diese „Nebenwirkung“ mit Technik zu kompensieren. Beim Dreizylindermotor des Ecoboost im Ford etwa durch ein optimiertes Zweimassenschwungrad und eine verstärkte Kupplung. Bei V8-Motoren werden meist die Zylinder 2, 3, 5 und 8 abgeschaltet; die Zündfolge eines V4 bleibt dabei für die Zylinder 1, 4, 7 und 6 erhalten … und man setzt auf aktive Motorlager, die Vibrationen eliminieren.

Wie viel spart ein System zur Zylinderabschaltung?

Das hängt zunächst stark vom Motor ab, aber auch vom Fahrstil. Hinzu kommt: Wie bei den homologierten und den realen Verbrauchswerten stimmen die Angaben der Hersteller oft nicht mit dem überein, was die Nutzer tatsächlich im Geldbeutel spüren.

Porsche spricht zum Beispiel von Kraftstoffeinsparungen von bis zu 30 % bei den 4-Liter-V8-Turbomotoren. Audi hat stets von Verbrauchseinsparungen zwischen einem halben und einem Liter pro 100 km gesprochen, je nach Fahrstil und Verkehrsbedingungen.

General Motors, Pionier dieser Technik, hat bereits eine variable Zylinderabschaltung entwickelt, die je nach aktueller Motorlast in Echtzeit die Anzahl der abgeschalteten Zylinder verändern kann, mit noch größeren Vorteilen bei Emissions- und Verbrauchssenkung. Die Idee ist, diese Technik in großvolumigen Motoren (Pick-ups, Lastwagen) einzusetzen, auch in Dieselmotoren. Wenn Sie neugierig sind, können Sie hier sehen, wie dieses System funktionieren würde.

https://www.youtube.com/watch?v=ei1NyfgY5Ds

Was ich aber sagen kann: Zumindest nach unserer Erfahrung bedeutet eine Zylinderabschaltung nicht zwangsläufig, dass ein Motor weniger verbraucht als ein Motor ohne dieses System. Mit anderen Worten: Es gibt sehr effiziente Motoren, die ohne diese Technik auskommen und trotzdem sehr wenig verbrauchen.

Kann die Zylinderabschaltung Schäden oder Probleme verursachen?

Wenn Sie zu denjenigen gehören, die meinen, je weniger Technik ein Motor habe, desto geringer sei das Risiko von Defekten, und Sie ein Auto mit Zylinderabschaltung ins Auge gefasst haben, können Sie beruhigt sein.

Es sind viele Fahrzeuge mit diesen Systemen unterwegs, die Millionen Kilometer unter den unterschiedlichsten Bedingungen zurückgelegt haben, und es sind keine Ausfälle oder Probleme im Zusammenhang mit ihrer Funktionsweise bekannt.

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