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So funktioniert variable Verdichtung

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Verbrennungsmotoren müssen dank konstruktiver Fixpunkte mit zahlreichen Kompromissen dealen. Einen davon hat Nissan nun flexibel gemacht. Wie das Prinzip der variablen Verdichtung funktioniert. Und welche Vorteile sie bringt.

Seit Anbeginn an war es immer ein heikler Punkt bei der Auslegung eines Hubkolbenmotors. In welchen Drehzahlbereichen soll er möglichst gut arbeiten? Ist Drehmoment wichtiger als PS, Verbrauch entscheidender als Laufruhe? Dank der zahlreichen unabänderbaren Merkmale wie Nockenwellenprofil, Hub, Verdichtung, Ansaug- und Auspuffkanallänge gab es im Endeffekt immer nur einen gewissen Kompromiss. Seit Jahren konnte man zumindest dank der Nockenwellenverstellung die Steuerzeiten in einem gewissen Bereich den jeweiligen Lastzuständen anpassen, was aber nur einen Teilerfolg brachte, technisch aber überschaubar und kostengünstig lösbar war. Wirklich spannend wird es aber erst bei einem zweiten Punkt: der Verdichtung. Und hier schreitet Nissan mit einem neuen Aggregat voran.

Hebelwerke
Während weitgehend unbemerkt die Nissan-Tochter Infiniti bereits seit Jahren auf dieses Prinzip vertraut, kommt mit dem VC-T-Motor (steht für Variable Compression Turbo) erstmals die variable Verdichtung in einem Großserienauto zum Einsatz. Die Idee dahinter: je nach Fahrzustand den Wirkungsgrad möglichst optimal gestalten, denn gerade Turbomotoren benötigen bei hohen Lastzuständen eine möglichst geringe Verdichtung für hohe Füllungsgrade. Bei konstanten Drehzahlen hingegen, wenn der Turbo also kaum läuft, hilft eine hohe Kompression dabei, das Benzin-Luftgemisch effizienter zu verbrennen. Klingt super in der Theorie, aber die Umsetzung erfordert doch einiges an technischem Aufwand. Worauf Nissan vertraut, ist ein vom Prinzip her uraltes Konzept. Der Brite James Atkinson meldete den sogenannten Atkinson-Motor bereits 1887 zum Patent an, der von der Funktionsweise schon den aktuellen Nissan-Dreizylinder vorwegnimmt. Hier wie da sind die Pleuel nicht fix an der Kurbelwelle befestigt, sondern hängen an Umlenkhebeln, die ihrerseits wiederum über Verbindungsarme an einer Welle hängen, die über einen Aktuator verdreht werden kann. Der Effekt: Der untere Anlenkpunkt der Pleuel kann in der Höhe stufenlos verstellt werden, die Kompression lässt sich von 8:1 bis zu 14:1 erhöhen oder absenken.

Variabel fix
Klingt simpel, ist von der Umsetzung bis hin zur Serienreife aber ein dermaßen komplexes Unterfangen, dass neben der Übernahme von den zwei Atkinson-Patenten noch knapp 300 neue dazukamen, ehe sich Nissan an eine Produktion wagte. Doch gerade im ersten großen Einsatz könnte diese Wunderwaffe besonders viel bewirken. Im Qashqai und X-Trail dient der VC-T nämlich als Range Extender, läuft also nur mit fix vorgegebenen Drehzahlen, die natürlich so gewählt werden können, dass der jeweilige Wirkungsgrad besonders hoch liegt und damit der Verbrauch bis zu 30 Prozent gesenkt werden kann.
 

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