Wie die Idle-Stop-Technologie im Stop-and-Go-Verkehr Kraftstoff spart

Es gibt nichts Schöneres als den Anblick einer Autobahn, die in einen Parkplatz übergeht. Autos fahren Stoßstange an Stoßstange und rasten mit quälender Langsamkeit vorwärts. Der psychologische Tribut ist unmittelbar. Sie kommen zu spät zu einem Meeting, sind in einer Metallbox gefangen und der Sicherheitsgurt schmerzt in Ihrer Schulter. Klaustrophobie setzt ein. Man kommt nicht raus. Sie müssen warten, bis sich der Stillstand entspannt.

Aber der Stress ist nicht nur mentaler Natur. Ihr Motor läuft noch.

An einem schwülen Julinachmittag können Sie die Strahlungswärme der Auspuffrohre rund um Ihr Fahrzeug spüren. Sie verbrennen Benzin, während Sie nirgendwohin gelangen. Der Leerlauf ist eine der ineffizientesten Arten, Kraftstoff zu nutzen. Sie werfen buchstäblich Geld zum Fenster hinaus.

Die Kosten übersteigen Ihren Geldbeutel. Die Kohlenstoffemissionen aus der Verbrennung steigen in die Atmosphäre. Dieser Smog trägt zum städtischen Wärmeinseleffekt bei und erhöht die lokalen Temperaturen in Ballungsräumen. Es ist eine doppelte Strafe: finanziell und ökologisch.

Autofahrer suchen nach Antworten. Angesichts der schwankenden Ölpreise und zunehmender Umweltbedenken fühlt sich der herkömmliche Verbrennungsmotor veraltet an. Es gibt eine Lösung für den Stop-and-Go-Albtraum. Es wird als Leerlauf-Stopp-System bezeichnet.

Die Mechanismen der Stopp-Start-Effizienz

Ein Leerlauf-Stopp-System, oft auch Start-Stopp-System genannt, schaltet den Motor automatisch ab, wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Es startet erneut, sobald Sie die Bremse lösen oder die Kupplung betätigen. Diese Technologie ist das Rückgrat dessen, was die Industrie heute als „Mild-Hybride“ bezeichnet.

Im Gegensatz zu Vollhybriden, bei denen ein Elektromotor die Räder antreibt, verlassen sich Mildhybride auf den Motor als Antrieb. Der Elektromotor unterstützt nur beim Beschleunigen oder durch den Antrieb von Hilfssystemen. Die Leerlauf-Stopp-Funktion ist die häufigste Anwendung dieser Mild-Hybrid-Architektur.

Das Ziel ist einfach: Vermeiden Sie unnötigen Kraftstoffverbrauch während der Stillstandszeiten. Wenn Sie an einer roten Ampel warten, schläft der Motor. Es wird kein Kraftstoff verbrannt. Es werden keine Emissionen freigesetzt. Wenn Sie losfahren möchten, schaltet sich der Anlasser sofort ein. Der Übergang erfolgt schnell. Moderne Systeme haben die Verzögerung auf ein nahezu unmerkliches Maß reduziert.

Warum herkömmlicher Leerlauf ineffizient ist

Verbrennungsmotoren sind für den Betrieb mit bestimmten Drehzahlen ausgelegt, um eine optimale Effizienz zu gewährleisten. Im Leerlauf läuft der Motor bei niedrigen Drehzahlen, ohne dass er nützliche Arbeit verrichtet. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt, die Energie geht jedoch durch Reibung und Wärme verloren.

Betrachten Sie die Zahlen. Eine typische Limousine kann im Leerlauf zwischen 0,2 und 0,5 Gallonen Kraftstoff pro Stunde verbrauchen. Über eine Woche Pendeln durch dichten Verkehr summiert sich. Sie zahlen nicht nur für den Kraftstoff; Sie zahlen für den Verschleiß von Komponenten wie Zündkerzen und Öl, die unter ineffizienten Betriebsbedingungen schneller abbauen.

Das Leerlauf-Stopp-System unterbricht diesen Zyklus. Durch die vollständige Reduzierung der Kraftstoffzufuhr im Stand werden Ressourcen geschont. Es reduziert die Belastung der Batterie und des Anlassers, obwohl diese Komponenten verstärkt sind, um der erhöhten Einschaltdauer standzuhalten.

Die Rolle von Mildhybriden bei der Emissionsreduzierung

Mildhybride integrieren einen riemengetriebenen Starter-Generator (BSG) oder einen integrierten Starter-Generator (ISG). Diese Geräte übernehmen den Motorneustartvorgang. Sie sind robuster als herkömmliche Starter. Sie bieten außerdem eine Drehmomentunterstützung beim Beschleunigen und sorgen so für eine gleichmäßigere Leistungsabgabe.

Durch diese Konfiguration kann der Motor häufiger und für längere Zeit abgeschaltet werden. Im dichten Stadtverkehr kann es sein, dass der Motor über weite Strecken der Fahrt ausgeschaltet ist. Das Ergebnis ist ein messbarer Rückgang der CO2-Emissionen.

Weltweit verschärfen Regulierungsbehörden die Standards für den Kraftstoffverbrauch. Automobilhersteller nutzen die Leerlauf-Stopp-Technologie als kostengünstige Möglichkeit, diese Anforderungen zu erfüllen, ohne den gesamten Antriebsstrang neu zu konstruieren. Es handelt sich um eine schrittweise Änderung mit kumulativer Wirkung.

Auswirkungen in der Praxis auf den Kraftstoffverbrauch

Die Kraftstoffeinsparungen variieren je nach Fahrbedingungen. Im Stop-and-go-Verkehr ist die

Wie Mildhybride tatsächlich funktionieren

Man hört viel über Vollhybride. Die Branche orientiert sich stark an der Elektrifizierung, und die Marketingbudgets spiegeln dies wider. Aber auch Mildhybride gewinnen langsam an Relevanz. Lassen Sie sich nicht vom Namen täuschen. Sie sind keine Hybriden im technischen Sinne. Es gibt keinen Elektromotor, der die Räder antreibt. Sie verbrennen immer noch Benzin, um eine Rotationsbewegung zu erzeugen. Die Batterie existiert, aber ihre Aufgabe ist völlig anders als die, die man in einem Prius oder einem Toyota RAV4 Hybrid sieht.

Seine Hauptfunktion ist die Unterstützung des Start-Stopp-Systems. Diese Technologie schaltet den Motor ab, wenn das Auto steht oder rollt, um Kraftstoff zu sparen. Eine rote Ampel? Motor aus. Kein Gas brennt. Wenn das Licht grün wird und Sie das Pedal betätigen, startet der Motor neu. Es passiert so schnell, dass Sie es vielleicht gar nicht bemerken. Die Federung fällt nicht. Die Lenkung wird nicht schwer. Es fühlt sich an, als ob das Auto nie aufgehört hätte zu laufen.

Das System basiert auf drei Kernkomponenten: dem Verbrennungsmotor, einem elektrischen Starter-Generator und einer Hochleistungsbatterie. Je nach Fahrzustand fließt die Energie in beide Richtungen. Hier kommt das regenerative Bremsen ins Spiel. Es ist nicht nur zum Ausrollen geeignet. Wenn Sie sich bewegen und zu bremsen beginnen, drehen die Räder den elektrischen Generator. Diese Rotationsenergie wird in Elektrizität umgewandelt. Der Generator sendet diese Ladung an die Batterie. Es speichert es. Wenn später ein Neustart erforderlich ist, sendet die Batterie Strom über den Anlasser. Einfach. Effizient.

Welche Autos verfügen über die Leerlaufstopp-Technologie?

Dies gilt nicht nur für einen Hersteller. Fast jeder große Autohersteller hat eine Version dieser Technologie in seine Produktpalette integriert. Sie finden es in kompakten Limousinen, mittelgroßen SUVs und sogar einigen leistungsorientierten Modellen. Die Umsetzung variiert. Einige Systeme sind einfach und schalten den Motor bei völligem Stillstand ab. Andere sind ausgefeilter und können neu starten, bevor das Auto vollständig zum Stillstand kommt, wenn der Verkehr langsam vorankommt.

Schauen Sie sich das Kompakt-SUV-Segment an. Marken wie Honda, Toyota und Ford haben diese Systeme in Modellen wie dem CR-V, RAV4 und Escape weithin übernommen. Sie werden sie auch in Mainstream-Limousinen wie dem Honda Accord, dem Toyota Camry und dem Ford Fusion sehen. Die Technologie ist auch auf sparsame Autos durchgesickert. Der Nissan Versa und der Hyundai Elantra sind häufig mit diesen Systemen ausgestattet, um strengere Abgasnormen zu erfüllen, ohne zu viel Leistung einzubüßen.

Im Luxussegment nutzen BMW, Mercedes-Benz und Audi diese Systeme seit Jahren. Sie werden häufig mit komplexeren Mild-Hybrid-Architekturen kombiniert, die den Motor beim Beschleunigen kurzzeitig unterstützen können. Dabei geht es nicht nur darum, hier und da eine Gallone Benzin zu sparen. Es geht darum, regulatorische Anforderungen zu erfüllen. Städte verschärfen die Emissionsvorschriften. Autohersteller müssen die Flottendurchschnitte senken. Mildhybride bieten einen relativ kostengünstigen Weg zur Einhaltung der Vorschriften.

„Die Batterie ist in einem Mild-Hybrid immer noch sehr wichtig, aber ihre Hauptaufgabe besteht darin, Teil des Leerlauf-Stopp-Systems zu sein.“

Nicht alle Start-Stopp-Systeme sind gleich. Manche fühlen sich ruckartig an. Der Motor könnte beim Neustart stottern. Die Klimaanlage könnte pausieren und Sie im Sommerverkehr ins Schwitzen bringen. Andere sind raffiniert. Der Neustart erfolgt geräuschlos. Die Klimaregelung bleibt eingeschaltet. Der Unterschied liegt oft in der Qualität des Startergenerators und des Batteriemanagementsystems. Fahrzeuge der höheren Preisklasse erhalten in der Regel die bessere Umsetzung. Sie bezahlen für diese Glätte.

Verbraucherakzeptanz

Die Realität von Mild-Hybriden und der Aufstieg des intelligenten Leerlaufstopps

Seien wir von Anfang an ehrlich. Die Kraftstoffeinsparungen eines Mild-Hybrids werden Sie nicht reich machen. Sie werden nicht die Zahlen sehen, die Sie mit einem Vollhybrid-Antriebsstrang erhalten. Das heißt aber nicht, dass die Technologie nutzlos ist. Stopp-Start-Systeme sind ein echter Fortschritt für konventionelle Verbrennungsmotoren. Sie nehmen die beiden größten Feinde des Kraftstoffverbrauchs ins Visier: den Leerlauf und den Stop-and-Go-Albtraum des Stadtverkehrs.

Das ist kein neues Konzept. Die Technologie ist schon seit Jahren im Umlauf, aber die Akzeptanz nimmt endlich Fahrt auf. Wir sehen eine Verlagerung von Nischenimplementierungen hin zu einer breiteren Akzeptanz bei großen Herstellern.

Europäische und japanische Adoption

Die meisten Early Adopters kommen aus Europa oder Japan. Es macht Sinn. Verkehrsdichte und Kraftstoffsteuern in diesen Märkten haben Ingenieure dazu gezwungen, auf Effizienz zu achten, wo andere Regionen sich vielleicht nicht die Mühe gemacht hätten.

Betrachten Sie den MINI Cooper. Dieser unter dem Dach der BMW Group gebaute Kleinwagen verfügt seit 2007 über die Leerlauf-Stopp-Technologie. Es handelt sich um ein subtiles Merkmal, das von Käufern, die sich auf Stil oder Markentradition konzentrieren, oft übersehen wird, sich aber über Tausende von Kilometern summiert.

Audi zog später nach. Bis zum zweiten Quartal 2009 führte der deutsche Autohersteller Leerlauf-Stopp-Systeme für die Modelle A3, A4 und A5 ein. Sie signalisierten, dass auch Käufer von Premium-Limousinen nicht von Effizienzanforderungen ausgenommen sind.

Mazdas SISS: Verbrennung über Anlassen

Die bedeutendste jüngste Entwicklung kommt von Mazda mit dem Mazda3. Ab Ende 2009 führte dieses Fahrzeug eine intelligentere Variante des standardmäßigen Leerlauf-Stopp-Systems ein.

Hier liegt das Problem herkömmlicher Systeme: Sie basieren auf einem herkömmlichen elektrischen Anlasser. Dieser Motor zieht viel Strom aus der Batterie. Der Neustart kann sich träge anfühlen. Es gibt eine Verzögerung. Es macht das nahtlose Erlebnis, das Fahrer erwarten, zunichte.

Mazda löste dieses Problem, indem es die Verbrennung nutzte, um den Motor neu zu starten. Sie nennen es das Smart Idle Stop System oder SISS.

Der Trick liegt in der Direkteinspritzung und präzisen Sensordaten. Wenn Sie zum Stillstand kommen, positionieren die Sensoren des Systems die Kolben des Motors an bestimmten Stellen in jedem Zylinder. Das ist kein Zufall. Der Computer erkennt, welcher Zylinder vollständig unter Druck steht und feuerbereit ist.

Beim Neustart wird Kraftstoff direkt in diesen bestimmten Zylinder eingespritzt. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch entzündet sich. Der Motor erwacht sofort wieder zum Leben. Kein Anlasserheulen. Keine Verzögerung.

Die Zahlen lügen nicht

Das Ergebnis dieser mechanischen Verschiebung ist messbar. Mazda gibt an, dass die Motoren in nur 350 Millisekunden neu gestartet werden. Vergleichen Sie das mit herkömmlichen Systemen, die etwa doppelt so lange brauchen, bis die Kurbelwelle wieder zum Laufen kommt.

Der Effizienzgewinn ist ebenso konkret. Mazda meldet eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs um 10 Prozent im Stadtverkehr. Das ist für ein Auto ohne Plug-in-Anschluss von Bedeutung. Es ist die Art von Verbesserung, die zählt, wenn Sie auf einen Aufkleber mit dem Preis pro Gallone starren.

Diese leichte Verbesserung der Neustart-Mechanik verändert die Gleichung für Stadtfahrer. Es verwandelt ein lästiges Feature in einen spürbaren Vorteil.

Für diejenigen, die sich eingehender mit Hybridtechnologie und Kraftstoffeffizienz befassen, verändert sich die Landschaft schnell. Der Abstand zwischen Mildhybriden und Vollhybriden verringert sich im Hinblick auf das Fahrerlebnis, auch wenn die mechanische Komplexität unterschiedlich bleibt.

Quellen

• Abuelsamid, Sam. „Paris Preview: Mazda stellt neues, intelligenteres Smart Idle Stop System vor.“ AutoBlogGreen.com. 10. September 2008.
• HybridCars.com. „Hybride mit Start-Stopp-Motor.“
• Korzeniewski, Jeremy. „Audi kündigt Einführung der Stopp-Start-Technologie an.“ AutoBlogGreen.com. 8. Mai 2009.
• Pollard, Tim. „MINI Stopp-Start.“ CarMagazine.com. 3. September 2007.
• Richard, Michael Graham. „Sind Sie es leid, null Meilen pro Gallone zu erreichen? Die Stopp-/Start-Technologie ist das Richtige für Sie.“ Treehugger.com. 8. Februar 2008.
• US-Energieministerium. „Stop/Start: Übersicht.“