Meisterstück – der Vierzylinder-Mustang

Nachdem der Text zu den grandiosen Weltklima-Rettungsmaßnahmen des neuen Ford F150 großen Anklang gefunden hat, gibt es nun das nächste Highlight aus Detroit. Diesmal hat es tatsächlich etwas mit dem Sparen von Kraftstoff zu tun.

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Nicht wenige Kollegen waren am Rudern: ein Vierzylinder im Mustang? Und dann noch nicht einmal für die Betätigung des Scheibenwischers, sondern tatsächlich für den Antrieb der hinteren Räder? Unvorstellbar. Frevel. Jehova! Dabei ist der neue 2.3 Liter Ecoboost-Vierzylinder des Mustangs kaum weniger als das fortschrittlichste Triebwerk, das jemals in den USA konstruiert wurde.

Und die Techniker haben einen nette Vokabel ausgepackt, die den Benzinbrüdern deutlich besser schmeckt als „downsizing“: Entdrosselung. Denn was entdrosselt ist, ist schnell. Und was schnell ist, ist gut. Weil eine Entdrosselung aber auch eine höhere Belastung der einzelnen Bauteile bedeutet, muss man beim Entwurf eines solchen Hochleistungstriebwerks etwas mehr Gedanken verschwenden, als bei einem drögen V8-Gussklumpen.

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Ein Voll-Alu Kurbelgehäuse mit weit heruntergezogenen Schürzen (deep skirt) ist da schon mal ein guter Anfang, da leicht und dennoch steif. Eine Stahl-bedplate, in der die Hauptlager laufen und die zudem für eine weitere Versteifung des Blocks sorgt, ist Zeuge von der Ford’schen Ernsthaftigkeit bei diesem Triebwerk. Der – ebenfalls aus Aluminium gegossene – Ölwanne wurden Schwallbleche spendiert, damit dem Pony auch bei hoher Querbeschleunigung nicht der Öldruck ausgeht.

Obenrum ist der 2.3er-Block freizügig, denn Ford gießt den Vierzylinder in open-deck-Bauweise. Was auf den ersten Blick wegen der geringeren Steifigkeit nicht so recht mit Hochleistung zusammen passen mag, hat andere Gründe. Denn open-deck-Blöcke sind günstiger zu produzieren, weil man ohne Kerne gießen kann – und auf das Geld muss man bei all der Herrlichkeit irgendwann auch achten. Viel wichtiger ist aber der Vorteil bei der Kühlung. Durch die offen im Wasssermantel stehenden Zylinderlaufbahnen ist rund um den Brennraum deutlich mehr Kühlmittel vorhanden. Bei hochaufgeladenen Direkteinspritzern ist das zwingend nötig um Klopfen oder gar Superklopfen (mehr dazu später) in den Griff zu bekommen.

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Und Druck ist drin im neuen Vierzylinder, sonst wären Kurbelwelle und Pleuel nicht aus hochwertigem Schmiedestahl. Dazu kommen Alu-Muldenkolben mit Ventiltaschen um dem großen Nockenhub und der 9.5er-Verdichtung gerecht zu werden. Die Kolbenringe sitzen übrigens in einem eingegossenen Träger aus Stahl und die Druckseiten den Kolbenhemden wurde eine Leichtlaufbeschichtung spendiert. Hier bleibt Ford auf der sicheren Seite was die Haltbarkeit angeht. Denn die Reibpaarung Kolben/Laufbuchse schien den Amerikanern wichtig gewesen zu sein – sonst hätte man kaum Stahlbuchsen in den Block eingegossen. Doch im Hinblick auf die hohen Mitteldrücke ist eine solche Maßnahme sicher nicht das Schlechteste, verhindert sie doch zuverlässiger Verformungen der Zylinderlaufbahn und ist so weniger anfällig für Kolbenkipper, -fresser und ähnlicher Dinge, vor die man seinen Motor bewahren möchte.

Weiter zum Kopf. Das ebenfalls aus Aluminium gegossene Teil trägt zwei Nockenwellen, die von einer Steuerkette angetrieben werden und jeweils durch einen hydraulischen Steller in den Steuerzeiten angepasst werden können. Besonderes Merkmal sind hier die beiden Kugellager auf der Steuerseite, die die Reibung auf dieser höher beanspruchten Seite minimieren. Ebenfalls der Reibungsminimierung geschuldet sind die DLC-beschichteten Tassenstößel, mit denen die 16 Ventile direkt betätigt werden. Weit spannender als irgendwelche Diamantbeschichtungen im Ventiltrieb aber ist die Abgasseite des Mustang-Turbos.

Der Krümmer ist in den Kopf eingegossen. Das bringt Vorteile bei der Kühlmittelerwärmung auf der Einen und gute Möglichkeit der Abgastemperatursteuerung auf der anderen Seite. Desweiteren wurden die Auslässe der Zylinder paarweise zusammengelegt. Diese Twinscroll-Anordnung bringt durch selbstverstärkende Gasschwingungen einen Vorteil bei der Turboladeranströmung. Zusätzlich hat Ford eine regelbare Klappe in den Krümmer integriert, die bei niedrigen Drehzahlen einen Kanal verschließt und so eine höhere Strömungsgeschwindigkeit erzeugt, was ein schnelleres Hochlaufen der Turbine ermöglicht. Durch diese geschickte Anordnung sollte ein sonst nur mit sequenzieller Biturbo-, bzw. VTG-Aufladung erreichbares Ansprechverhalten erreicht werden können. Und das mit einem im Prinzip einfachen (und günstigen) Wastegate-Lader.

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Dabei hätte ein temperatursensibler VTG-Lader vielleicht sogar realisiert werden können – denn die hohen Abgastemperaturen bei Ottomotoren hat der Mustang-Motor nicht nur durch seinen integrieren und deshalb gekühlten Krümmer im Griff, er kann zudem auf eine gekühlte Niederdruck-Abgasrückführung bauen. Im Teillastbereicht besteht die Verbrennungsluft zu einem großen Teil aus Abgas, was die Brennraumtemperaturen niedrig hält. Ein weiter Effekt der Niederdruck-AGR ist die Möglichkeit die Drosselklappe trotz Teillast weit geöffnet zu halten und so die Pumpverluste zu reduzieren. Zusätzlicher Vorteil dieser Maßnahmen für den Temperaturhaushalt ist das mögliche magere Gemisch. Denn die dadurch verursachten hohen Verbrennungstemperaturen verlieren angesichts der vorhandenen Stellgrößen deutlich an Schrecken.

Der Lohn der Mühen? 309PS ab 5500 Umdrehungen und über 400Nm in der gesamten Drehzahlmitte.

Da Leistung aber bekanntlich nicht alles ist, sondern auch Dinge wie Laufruhe eine Rolle spielen, zieht der 2.3er auch hier alle Register. Eine Ausgleichswelle ist nur der Anfang. Ein Zweimassenschwungrad mit integriertem Fliehkraftpendel ist das Schmankerl: Mit Hilfe der beweglichen Massen im Schwung werden Ungleichförmigkeiten im Motorlauf getilgt, bevor sie über die Kupplung an den Antrieb weitergegeben werden können. Und wenn man schon einmal die technischen Spendierhosen anhat, dann kann man auch gleich noch aktive Motorlager in den Ring werfen. Mit Gegenschall rücken sie den verbleibenden Vibrationen wirkungsvoll zu Leibe und stellen die vierzylindertypische Geräuschkulisse zuverlässig ruhig.

Zu guter Letzt bleibt der Gewichtsvorteil. Denn der Vierzylinder ist eben signifikant leichter als der V8. Und hohe Leistung bei wenig Gewicht ist für ein sportliches Auto nicht das Schlechteste.

Aber die große Mehrheit wird soweit wohl gar nicht kommen. Denn ein Mustang ohne V8? Undenkbar. Was schade für dieses großartige Triebwerk ist. Bleibt zu hoffen, dass Ford das Versprechen hält und wir den 2.3er Ecoboost schon bald im neuen Focus RS begrüßen dürfen. Denn da dürfte das Hightech-Aggregat erst richtig zu Hochform auflaufen.
Zwar waren wir immer große Fans des räudigen Fünfzylinders, aber die Argumente des neuen Motors sind einfach nicht zu biegen. Also: her damit, schnell!

fm/Ford

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