Energie managen und Emissionen verringern:
Maßnahmenpaket für effizienten Umweltschutz
• Aerodynamik: Regelbare Lüfterjalousie hinter dem Kühler
• Energiemanagement: Bedarfsgerechte Steuerung der Nebenaggregate
• Generatorsteuerung: Umwandlung der Bremsenergie
• ECO Start-Stopp-Funktion: Kraftstoffeinsparung im Leerlauf
• Cockpit-Display: Informationen für energiesparende Fahrweise

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BlueEFFICIENCY ist das Markenzeichen für besonders sparsame und umweltverträgliche Mercedes-Personenwagen. Hier bündeln die Ingenieure Potenziale aus allen Entwicklungsbereichen, um zum Beispiel Gewicht, Luft- und Rollwiderstand zu verringern, die Motorentechnik zu optimieren und das Energiemanagement effizienter zu organisieren.

Das Mercedes-Engagement zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Kohlendioxid-Emissionen zielt auf das reale Nutzungsprofil der Autofahrer ab. Im Rahmen eines groß angelegten Feldversuchs wurden die typischen Fahrprofile der Mercedes-Kunden ermittelt und in einem firmeneigenen Verbrauchstest zusammengefasst. Der berücksichtigt insgesamt fast zwei Millionen Praxiskilometer. So macht sich das BlueEFFICIENCY-Konzept vor allem im Alltagsbetrieb der Automobile positiv bemerkbar.

Für die neue E-Klasse hat Mercedes-Benz ein umfangreiches Maßnahmenpaket geschnürt, das maßgeblichen Anteil an der bis zu 23-prozentigen Verringerung des Kraftstoffverbrauchs hat. Von der Servolenkung bis zum Reifen, von der Kraftstoffpumpe bis zum Generator nahmen die Entwicklungsingenieure Bauteile unter die Lupe. Sie untersuchten, ob und wie sich durch geringeres Gewicht, neue Form, effizientere Regelung oder verbesserte Funktion Kraftstoff einsparen lässt. Dabei ging es im Einzelnen oft nur um wenige Prozentpunkte, die jedoch in Summe zu dem beachtlichen Gesamtergebnis führen.

Luftwiderstand verringern: Jalousie hinter dem Kühler

Der Luft­wider­stand eines Autos steigt im Quadrat der Fahrgeschwindigkeit und hat bereits bei 80 km/h einen Anteil von rund 50 Prozent an allen Fahrwiderständen. Das zeigt, welche Bedeutung die Aerodynamik für den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen hat – vor allem bei höheren Geschwindigkeiten. Zwar bewirkt die Verringerung des cW-Wertes um 0,01 im europäischen Fahrzyklus (NEFZ) wegen der geringen Durchschnittsgeschwindigkeit von 33 km/h nur eine Ersparnis von 0,04 Liter je 100 Kilometer, doch in der Praxis – zum Beispiel bei Autobahntempo 130 km/h – kann diese cW-Verbesserung den Kraftstoffverbrauch um bis zu 0,15 Liter pro 100 Kilometer vermindern.

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Durch Computerberechnungen und Detailarbeit im Windkanal haben die Mercedes-Ingenieure die Karosserie der neuen E-Klasse aerodynamisch optimiert. Sie erzielen ein beachtliches Gesamtergebnis: Der cw-Wert der Limousine beträgt 0,25 und liegt damit deutlich unter den Werten anderer Limousinen dieser Fahrzeugklasse.

Zu dem günstigen Luftwiderstandsbeiwert trägt die neue, elektropneumatisch geregelte Lüfterjalousie maßgeblich bei. Ihre Entwicklung basiert auf der Erkenntnis, dass die Luftdurchströmung des Kühlers und des Motorraums einen Anteil von bis zu zehn Prozent am Gesamtluftwiderstand einer Autokarosserie hat. Mit der Lüfterjalousie lässt sich die Kühlluftmenge des Motors bedarfsgerecht begrenzen und auf diese Weise Kraftstoff einsparen. Das bedeutet: Wenn der Motor im Teil­last­betrieb arbeitet und einen geringen Kühlungsbedarf hat, wird die Kühlermaske durch ein ringförmig hinter dem Kühler platziertes Lamellensystem geschlossen. Für minimale Kühlung lässt die Jalousie lediglich eine kleine Restluftmenge in den Motorraum strömen, öffnet sich jedoch vollständig, wenn die Sensoren einen höheren Kühlluftbedarf signalisieren.

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Die hermetische Abdichtung des Kühlerumfeldes unterstützt die Wirkungsweise der Lüfterjalousie. So lässt sich der in den Motorraum einströmende Luftstrom gezielt regeln.

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Bei geschlossener Lüfterjalousie vermindert sich der cW-Wert um 0,013, was bei Autobahntempo 130 km/h eine Kraftstoffersparnis von bis zu 0,2 Liter pro 100 Kilometer bedeutet. Die Lüfterjalousie kommt serienmäßig bei den Vierzylindermodellen und beim E 350 CGI BlueEFFICIENCY zum Einsatz.

Energie managen: Intelligente Detaillösungen unter der Motorhaube

Wichtigster Aspekt bei der Kraftstoff- und CO2-Reduzierung ist die Vermeidung unnötiger Energieverluste. Dabei geht es sowohl um innere Verluste durch Reibung im Triebstrang als auch um Verluste durch Fahrwiderstände.

So ermöglicht zum Beispiel der Einsatz eines Abgasturboladers anstelle des bisherigen mechanischen Kompressors bei den neuen Benzin-Direkteinspritzern ein effizienteres Energiemanagement, weil die für den Kompressorbetrieb notwendige mechanische Antriebsleistung im Riementrieb entfällt. Der größte Pluspunkt der neuen Vierzylinder-Motoren ist die homogen betriebene Direkteinspritzung, die gegenüber der bisherigen Kanaleinspritzung eine deutliche Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgrads bewirkt. Der in den Zylindern verdampfende Kraftstoff senkt die Temperatur in den Brennräumen, verringert dadurch die Klopfneigung des Motors und ermöglicht eine höhere Verdichtung. Einen weiteren Beitrag zur Kraftstoffeinsparung leisten die Motoren-Entwickler durch ein intelligentes Wärmemanagement. Es sorgt dafür, dass bei kaltem Motor kein Kühlwasser durch die Zylinder gepumpt wird, sodass sich die Brennräume schneller erwärmen.

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Die Automatikgetriebe der neuen E-Klasse wurden im Rahmen des BlueEFFICIENCY-Konzepts optimiert: Der neu entwickelte Wandler des Fünfgang-Automatikgetriebes verringert die hydraulischen Verluste und arbeitet verbrauchsgünstiger. Für die Siebengang-Automatik 7G-TRONIC des E 350 CDI BlueEFFICIENCY hat Mercedes-Benz eine Standentkopplung entwickelt: Bei Ampelstopps oder im Stau schaltet das Getriebe in die Position „N“ und verringert so die Motorlast.

Die serienmäßige Servolenkung zeichnet sich durch eine intelligente Lösung aus, die Energieverluste vermeidet und somit den Kraftstoffverbrauch senkt. Anders als herkömmliche Lenkungen, deren Servopumpen permanent mit voller Leistung arbeiten, wird die Lenkhilfpumpe der neuen E-Klasse durch ein zusätzliches Ventil bedarfsgerecht geregelt. Das bedeutet: Wenn der Autofahrer – zum Beispiel bei Geradeausfahrt – keine Lenkunterstützung benötigt, reduziert eine elektronische Steuerung die Arbeitsleistung der Servopumpe auf ein Minimum. Vorteil: Der Motor muss keine (oder weniger) Energie aufbringen, um die Pumpe anzutreiben. Spontan wird die Fördermenge der Lenkhilfpumpe wieder angehoben, wenn der Fahrer das Lenkrad bewegt. Auch dabei arbeitet das System bedarfsgerecht und passt sich dem jeweiligen Lenkwinkel, der Motordrehzahl und der Fahrgeschwindigkeit an.

Auf dem gleichen Grundprinzip beruht die Klimaregelung beim neuen E 200 CDI BlueEFFICIENCY: Wenn keine Kälteleistung der Klimaanlage erforderlich ist, wird der Klima-Kompressor vom Riementrieb des Motors abgekoppelt.

Um Energie bedarfsgerecht zu managen, setzt Mercedes-Benz bei den Benzinmotoren (ab Herbst 2009 auch bei den Dieselmotoren) der E-Klasse geregelte Kraftstoffpumpen ein. Das Prinzip: Das Motor-Steuergerät ruft nur im Volllastbetrieb die maximale Pumpenleistung ab. In anderen Fahrsituationen passt die Pumpe Fördervolumen und –druck bedarfsgerecht an und leistet im NEFZ-Fahrzyklus einen Beitrag zur Einsparung von 0,15 Liter Kraftstoff je 100 Kilometer.

Energie zurückgewinnen: Strom aus Bremsenergie

Bei jedem Bremsvorgang wird kinetische Energie in Wärme umgewandelt und damit ungenutzt vernichtet. In der neuen E-Klasse kommt deshalb ein effizientes Generatormanagement zum Einsatz. Dabei wird in jeder Schubphase des Motors und bei jedem Bremsvorgang das Spannungs­niveau im Bordnetz angehoben und die Batterie geladen. Diese erhöhte Generatorlast unterstützt den Fahrer beim Bremsvorgang und hilft zugleich, einen Teil der Brems­energie zurückzugewinnen und in elektrische Energie umzuwandeln. Die Fachleute sprechen von Rekuperation. Umgekehrt wird der Generator in bestimmten Situationen – zum Beispiel beim Beschleunigen und bei gutem Ladezustand der Batterie – lastfrei geschaltet und damit der Antrieb entlastet. Das spart Kraftstoff: Rund 0,1 Liter je 100 Kilometer im NEFZ-Fahrzyklus und bis zu 0,2 Liter im realen Stadtverkehr mit häufigeren Schubphasen und Bremsvorgängen als im Testzyklus.

Energie sparen: Motorstopp an der Ampel und Hinweise aus dem Cockpit

Um den Kraftstoffverbrauch des Motors im Leerlauf zu verringern hat Mercedes-Benz für den E 200 CGI BlueEFFICIENCY die ECO Start-Stopp-Funktion entwickelt: Sobald der Fahrer bremst, das Schaltgetriebe in Leerlauf-position bringt und die Kupplung löst, schaltet sich der Benzin-Direkteinspritzer ab. Er springt wieder an, sobald der Fahrer die Kupplung betätigt. Dabei arbeitet das von Mercedes-Benz entwickelte System dank der Direktstart-Technik spontan und geräuscharm: der Kraftstoff wird direkt in den Kompressionshub eingespritzt und unmittelbar gezündet. Dadurch kann der Motor mit nur kurzer Unterstützung durch den Anlasser starten. Der herkömmliche Startvorgang mit längerer Anlasserunterstützung und Kraftstoffeinspritzung in den Saughub erfolgt nur in Betriebsbereichen, die eine automatische Startfunktion – beispielsweise bei kaltem Motor – nicht ermöglichen.

Einen Beitrag zur Verbrauchsminderung leisten auch die Reifen. Die E-Klasse fährt auf neu entwickelten Reifen, deren Rollwiderstand sich bei gleichbleibend guten Handlings- und Bremseigenschaften um bis zu 17 Prozent vermindert.

Der Autofahrer kann selbst dazu beitragen, Kraftstoff einzusparen. Dabei hilft ihm in der neuen E-Klasse ein Display in der Mitte des Tachometers, das über den aktuellen Kraftstoffverbrauch – hochgerechnet auf Liter pro 100 Kilometer – informiert. So erkennt er, ob er verbrauchsorientiert unterwegs ist. Neben dieser Information erhält der Fahrer einen Displayhinweis, wenn er den nächsthöheren Gang einlegen sollte. Erfahrungen aus dem „ECO-Fahrtraining“ von Mercedes-Benz zeigen, dass man allein durch wirtschaftliche und energiebewusste Fahrweise durchschnittlich bis zu 15 Prozent Kraftstoff einsparen kann.