Leichter und effizienter gewordener Antrieb mit mehr Leistung

Seit er im Jahr 2000 in Europa auf den Markt kam, hat sich der Toyota Prius zum Paradebeispiel für ein umweltfreundliches Auto gemausert. Auf der IAA (17. bis 27. September 2009) erlebt die neue Version des Prius Messepremiere. Im Folgenden stellen wir die Antriebstechnik vor.

Weniger Verbrauch durch mehr Hubraum
Die Gesamtleistung des neuen Prius stieg von 113 auf 136 PS. So beschleunigt das Auto aus dem Stand in 10,4 Sekunden auf 100 km/h – eine Verbesserung um 0,5 Sekunden. Das Höchsttempo liegt jetzt bei 180 statt bisher 170 km/h. Zugleich sank der Verbrauch von 4,3 auf 3,9 Liter je 100 Kilometer. Der neue Prius unterschreitet außerdem die Grenzwerte von Euro 5, ja er soll sogar die kommende Euro-6-Norm erfüllen. Außerdem besitzt er den zweitgeringsten CO2-Ausstoß aller Pkw auf dem Markt: 89 Gramm pro Kilometer. Darunter liegt nur noch der Smart Fortwo mit Dieselmotor, der ein Gramm weniger ausstößt. Zum niedrigeren Verbrauch soll ausgerechnet der größere Benzinmotor beitragen. Begründung: Durch den um 0,3 auf 1,8 Liter gestiegenen Hubraum liegen die Drehzahlen niedriger. Nicht ganz so wichtig, aber auch erwähnenswert: Die Leistung des Ottomotors liegt nun bei 99 statt bisher 78 PS.

Atkinson spart Sprit
Der Motor arbeitet wie bisher mit Atkinson-Ventilsteuerung. Dabei schließen die Einlassventile später, was die Kompression verzögert und zu einem geringeren Verdichtungsverhältnis führt. Das Expansionsverhältnis ist dagegen deutlich größer als bei einem normalen Ottomotor. Das ist günstig, denn beim konventionellen Aggregat wird der thermodynamische Wirkungsgrad auch durch den Druck am Ende der Expansion begrenzt: Könnte bis auf Umgebungsdruck expandiert werden, wäre es optimal. Durch das höhere Expansionsverhältnis wird der Antrieb effizienter. Dadurch spart man Sprit.

Niedrigere Abgastemperatur
Eine zweite Folge ist die niedrigere Abgastemperatur, was indirekt wieder dem Verbrauch zugute kommt. Denn bei herkömmlichen Benzinern ist es zuweilen erforderlich, das Kraftstoff-Luft-Gemisch anzufetten, um die Abgastemperatur zu senken und dadurch eine Schädigung des Katalysators zu verhindern. Dies ist beim neuen Prius nicht nötig. Das liegt außer am Atkinsonprinzip auch an der neuen Abgasrückführung, die eine Kühlung aufweist. So muss der Katalysator kaum mehr vor Überhitzung geschützt werden, und der dadurch mögliche Verzicht auf das Anfetten minimiert den Verbrauch.

EHR für schnelleres Aufwärmen
Wie beim Lexus RX 450h kommt eine Abgaswärmerückführung (Exhaust Heat Recovery, EHR) zum Einsatz. Sie sorgt für eine kürzere Warmlaufphase des Motors beim Kaltstart. Dies gestattet einerseits eine zügigere Temperierung des Innenraums, steigert aber auch die Effizienz des Hybridantriebs und senkt den Kraftstoffverbrauch. Der Benzinmotor lässt sich, insbesondere bei kühler Witterung, früher abschalten, um zum rein elektrischen Fahrbetrieb überzugehen. Außerdem ersetzt im neuen Prius eine elektrische Kühlwasserpumpe das bisherige Bauteil mit Riemenantrieb. So verringert sich die Reibung und Heizung sowie Klimaanlage lassen sich auch bei abgeschaltetem Motor betreiben. Alle diese Faktoren tragen wiederum zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs bei.

Kleineres Planetengetriebe
Wie bisher besitzt der Prius einen so genannten leistungsverzweigten Hybridantrieb. Soweit ist alles beim Alten, doch wurden 90 Prozent der Teile des Toyota-Hybridantriebs neu konstruiert. Die Antriebseinheit beinhaltet ein neues Planetengetriebe. Es fällt 12,5 Millimeter kürzer und 20 Kilogramm leichter aus als das des Vorgängermodells. Überdies konnten die Reibungsverluste um bis zu 20 Prozent verringert werden, unter anderem durch einen besonderen Fräsprozess bei der Fertigung des Planetengetriebes, eine verbesserte Getriebeschmierung und den Einsatz von Kugellagern statt Kegelrollenlagern.

Elektromotor mit 60 kW
Der Elektromotor ist leichter als sein Vorgänger, obwohl er nun 60 statt bisher 50 kW (82 statt 68 PS) zur Verfügung stellt. Die Ingenieure erreichten dies, indem sie die Höchstdrehzahl des Elektromotors mehr als verdoppelten und das zur Verfügung stehende Drehmoment durch ein integriertes Untersetzungsgetriebe maximierten. Um die maximale Leistungsabgabe zu erhöhen, wurde die Betriebsspannung von 500 auf 650 Volt gesteigert. In normalen Fahrsituationen wird der Motor jedoch weiterhin mit 500 Volt betrieben, um Energie zu sparen.

Nickel-Metallhydrid-Batterie wie bisher
Die 650 Volt Wechselspannung des Elektromotors werden aus den 202 Volt Gleichspannung der Batterie erzeugt. Der dafür nötige Inverter fällt nun etwa ein Drittel kleiner und leichter als bisher aus. Zur Energiespeicherung dient wie bisher eine Nickel-Metallhydrid-Batterie von Panasonic. Auch die Batteriekapazität mit 6,5 Amperestunden oder etwa 1,3 Kilowattstunden blieb unverändert. Die unter dem Gepäckraum platzierte Batterie fällt jedoch kompakter aus. Neben all den komplizierten Änderungen am Hybridantrieb geht ein Drittel der Verbrauchssenkung auch auf das Konto einer verbesserten Aerodynamik – zumindest diese Verbesserung ist leicht verständlich.

Datenblatt

Motor und Antrieb
Motorart Otto-Reihenmotor, Atkinson-Ventilsteuerung, VVT-i, DOHC 
Zylinder
Ventile
Hubraum in ccm 1.798 
Leistung in PS 99 
Leistung in kW 73 
bei U/min 4.000 
Drehmoment in Nm 142 
Antrieb Frontantrieb 
Getriebe stufenlos variable Automatik (Planetengetriebe) 
Fahrwerk
Spurweite vorn in mm 1.525 
Spurweite hinten in mm 1.520 
Radaufhängung vorn McPherson-Einzelradaufhängung, Querstabilisator 
Radaufhängung hinten Torsionslenkerachse 
Bremsen vorn innen belüftete Scheiben (255 mm) 
Bremsen hinten Scheiben (259 mm) 
Wendekreis in m 10,4 
Räder, Reifen vorn 15-Zoll-Alufelgen, Reifen 195/65R15 
Räder, Reifen hinten wie vorn 
Lenkung Zahnstangenlenkung mit elektrischer Servounterstützung 
Maße und Gewichte
Länge in mm 4.460 
Breite in mm 1.745 
Höhe in mm 1.490 
Radstand in mm 2.700 
Leergewicht in kg 1.370 
Zuladung in kg 435 
Kofferraumvolumen in Liter 445 
Kofferraumvolumen, variabel in Liter 1.120 
Dachlast in kg 75 
Tankinhalt in Liter 45 
Fahrleistungen / Verbrauch
Höchstgeschwindigkeit in km/h 180 
Beschleunigung 0-100 km/h in Sekunden 10,4 
EG-Gesamtverbrauch in Liter/100 km 3,9 
EG-Verbrauch innerorts in Liter/100 km 3,9 
EG-Verbrauch außerorts in Liter/100 km 3,7 
CO2-Emission in g/km 89 
Schadstoffklasse Euro 5 
Weitere Informationen
1/moreName 60 kW (82 PS), 207 Nm 
2/moreName NiMH, 202 Volt, 6,5 Ah, 27 kW 
3/moreName 100 kW (136 PS) 
4/moreName 2 km 

Bildergalerie: Neuer Toyota Prius