Hyundai KIA Theta

Hyundai/KIA
|Theta 2.4 (G4KC)
Theta, Theta II, Theta II Turbo, Theta II GDI, Theta II Turbo GDI Theta II HEV
Hersteller:	Hyundai / KIA
Produktionszeitraum:	2004–heute
Bauform:	Reihenvierzylinder
Motoren:	1,8 L 1798 cm³) 2,0 L 1998 cm³) 2,4 L (2359 cm³)
Zylinder-Zündfolge:	1-3-4-2
Vorgängermodell:	Beta
Nachfolgemodell:	Nu
Ähnliche Modelle:	Mitsubishi 4B1, Chrysler World Engine

Bei der Baureihe Theta handelt es sich um Vierzylinder-Benzinmotoren mit doppelter obenliegender Nockenwelle (DOHC) und 4 Ventilen pro Zylinder. Die Motoren werden in Asan (Südkorea), sowie ab Theta II auch in Montgomery (Alabama), Shandong (China) und Hwaseong (Südkorea), dem Entwicklungsort der Theta-Reihe gebaut.^[1][2][3]

Die Theta-Reihe entstammt der Global Engine Manufacturing Alliance und ersetzt seit 2005 die 1995 debütierte Beta-Motorenserie. Die Motoren wurde zwischen 1,8 und 2,4L Hubraum gefächert und von den einzelnen Herstellern in den Bereichen Kosten, Geräuschentwicklung und Leistung unabhängig angepasst. So weisen etwa die Chrysler-Ausgaben seit 2004 eine Verstellung beider Nockenwellen (D-CVVT) auf, bei Hyundai/KIA wurde die der Auslassseite erst 2008 mit der Theta-II-Reihe nachgereicht. Chrysler wiederum verwendet einen indirekt Luftmengen messenden MAP-Sensor, während die Theta-Serie einen direkt messenden, thermischen MAF-Sensor integriert. Die Entwicklung des Motorenblocks wurde federführend von Hyundai verantwortet, jene der CVVT von Chrysler^[4], welche hierfür die 2003 bei Mercedes-Benz V6-Motoren debütierte Umsetzung ^[5] als Grundlage verwandt^[6]. Die Rechte an den Einzel-Technologien besitzen die jeweils beisteuernden Unternehmen, 2009 kaufte Chrysler dennoch alle Anteile an der 2002 gegründeten Entwicklungsgesellschaft GEMA^[7].

Der Motorblock und Zylinderkopf bestehen im Gegensatz zum Vorgänger Beta beide aus Aluminium. Die 2,0L-Ausgabe (134 kg, Theta II 124 kg^[8]) hat eine „square engine“-Zylinderform: Bohrung und Hub sind mit 86 mm gleich groß. Die 2,4L-Variante hat eine Bohrung von 88 mm und einen Hub von 97 mm. Diese Variante ohne direkten Vorgänger wiegt mit 146 Kilogramm (Theta II 136 kg) nur zwei mehr als die 2,0L-Beta-Variante. Im Vergleich zur Vorgängerreihe wurde der Nockenwellenausgleich um eine Ausgleichswelle für die Kolbenbewegungen ergänzt. Diese reduziert Energieverluste im einstelligen PS-Bereich und die dabei entstehenden Geräusche. Notwendig wurde sie, da die Serie die Hubraumgrenze von zwei Litern überschreitet, bis zu der Kolben keine Kräfte auslösen, die einen Ausgleich erfordern^[9][10].

Während in der Theta - Reihe nur die größte Variante über ein elektronisches Gaspedal gesteuert wird, ist dieses ab Theta II serienmäßig. Der Leerlauf beträgt 650 Umdrehungen pro Minute^[11].

Die Ein- und Auslass-Nockenwellen sind durch eine Steuerkette verbunden, die durch eine zweite von der Kurbelwelle angetrieben wird. Damit erfordern die Motoren keinen turnusmäßigen Austausch eines Zahnriemens wie im Vorgänger^[12].

Der Nocken (1) drückt den Tassenstößel (2) auf den Ventilschaft (3, 4), dessen Ende (6) in den Zylinderraum (7) gedrückt wird und damit den Luftkanal (5) freigibt.

Die Ventile werden über mechanische Tassenstößel ohne aufliegende Plättchen (daher „shimless mechanical bucket tappets“) betätigt ^{[13][14][15][16]}. Sie reduzieren im Vergleich zu hydraulischen Tassenstößeln den Widerstand für den Nocken. Wie diese sind sie wartungsfrei, dabei jedoch preiswerter und weniger stark auf gute Ölviskosität angewiesen. Im Laufe der Jahre wird die Oberfläche von Stößel und Nocken abgetragen und damit der Hub des Ventils in den Zylinderraum verringert. Damit kann weniger Luft einströmen, worauf der Motor automatisch auch die Benzinmenge und damit seine Leistungsfähigkeit reduziert. Begleitet wird dies von einem hörbaren Tickgeräusch (vgl.), da der Nocken nicht mehr ständig am Tassenstößel aufliegt, sondern diesen nur noch einmal pro Umdrehung erreicht - das Aufkommen erzeugt das Tickgeräusch^[17]. Dies kann durch die Ausdehnung im warmem Motor verschwinden, dennoch ist das Ventilspiel damit zu groß geworden. Dessen Prüfung ist im Wartungsplan aller 95.000 km vorgesehen, eine Wartung aber nur bei Bedarf^[18][19]. Bei dieser würde das abgetragene Material durch einen neuen, etwas längeren Tassenstößel ausgeglichen. Der Tausch kann möglicherweise mit dem der Zündkerzen (160.000 km) zusammengelegt werden.

Theta

Der Motorblock verfügt über „siamesische“ Zylinder, ein Design, bei dem die Zylinder aneinandergegossen sind, so dass sie nicht mehr rundum von Kühlwasser umspült werden. Zusätzlich werden sie über einen eingegossenen Leiterrahmen im unteren Bereich des Motorblocks gestärkt. Beides minimiert Verwindungen und Vibrationen. Die bessere Wärmeleitfähigkeit des Aluminiums führt zudem zur schnelleren Erreichung der Betriebstemperatur und vermindert Friktionen durch ungleichmäßig ausgedehnte Zylinder^[20].

Dieses Design ist gut für hohe Drücke vorbereitet, wie sie in Direkteinspritzern und aufgeladenen Motoren vorkommen. Die Maßnahmen wurden daher 2006 mit Ausnahme der „siamesischen“ Zylinder für die Gamma-Reihe übernommen. Beide Reihen erhalten seit 2009 aufgeladene und Direkteinspritzer-Versionen.

Jeder Theta-Motor verfügt über eine CVVT benannte Nockenwellenverstellung für die Einlassseite. Diese hat nur Einfluss auf die Überschneidung der Ventilöffnung von Einlass- und Auslassseite (der Öffnungszeitpunkt auf Eingangsseite ist variierbar), nicht aber auf den Ventilhub und damit die Öffnungsdauer^[21]. Sie ist daher vergleichbar mit der BMW Einzel-Vanos-Technologie. Neben einem besseren Drehmoment im unteren Drehzahlbereich reduziert sie vor allem die Stickoxidwerte, indem die abgasrückführende Wirkung einer großen Überschneidung genutzt wird – hierbei wird bereits ausgestoßenes Abgas wieder zurück in den Brennraum gesaugt. Die CVVT wird von BorgWarner TEC zugeliefert und aufgrund ihrer Serienmäßigkeit nicht immer aufgeführt.

Die Motorsteuerung übernimmt die Software EMS-II von Siemens VDO^[22].

Der mittlere Realverbrauch der Reihe liegt bei 9,5 l/100 km^[23][24].

Theta II

Mercedes setzte die „Welt-Motoren“ von 2004 nicht in seinen eigenen Produkten ein, fragte 2008 aber um eine gemeinsame Weiterentwicklung an ^[25]. Hyundai nahm dieses Angebot jedoch nicht an. Im selben Jahr veröffentlichte der Konzern die Überarbeitung seiner „Weltmotoren“-Reihe Theta.

Theta II-Motoren verfügen über einen variablen Ansaugtrakt (Variable Intake System). Dieser berücksichtigt das Pulsieren der Luft im Saugrohr, welches durch das Öffnen und Schließen der Ventile entsteht. Finden diese Unter- und Überdruckimpulse einen ihrem Rhythmus angepassten Weg in den Motorraum, entsteht ein leichter Resonanzaufladungs-Effekt, ähnlich einem Turbolader^[26]. Zu dessen Erreichung öffnet sich bei niedrigen und hohen Drehzahlen ein hierfür geeigneter, kurzer Luftweg. Bei mittleren Drehzahlen wird vermittels einer Klappe die längere Luftführung verwendet, was in gleichbleibend hohem Drehmoment resultiert.

Die CVVT-Steuerung der Einlassnockenwelle wurde um eine für die Ausgangsseite erweitert und ähnelt damit der BMW Doppel-Vanos-Technologie. Das nun D(ual)-CVVT benannte System trägt zur verbesserten Leistung bei.

Zur Reibungsminderung wurden die Kontaktflächen der Tassenstößel mit einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht überzogen^[27].

Der mittlere Realverbrauch der Reihe liegt bei 9,8 l/100 km für Geländewagen und 9,2 l für Limousinen ^[28][29].

Theta II Turbo

Einzige Anwendung des Theta II Turbo: das Genesis Coupe

2009 wurde für das Hyundai Genesis Coupé eine Turbo-Version des 2,0L - Theta II entwickelt. Der verwendete Turbolader ist ein Mitsubishi TD04, der je nach getankter Oktanzahl die Leistung auf 210 (bei 91) oder 223 PS (bei 95 Oktan) steigert. Diese Stufen entsprechen den amerikanischen Qualitätsstufen „Regular“ (AKI 87) und „Premium“ (AKI 93)^[30].

Freigelegte Turbine im Abgasstrom (Verkleidung rechts daneben), ungeöffnet darunter die Verdichterseite mit Anschluss für den Ansaugtrakt

Wie beim späteren Theta II Turbo GDI ist der Abgaskrümmer mit Temperaturen bis 950 °C für 200 °C höhere Temperaturen ausgelegt, als die Theta-Varianten ohne Turbolader. Dadurch kann auf eine verbrauchssteigernde, aber auch kühlende Anfettung des Gemisches verzichtet werden. Zur Leistungssteigerung wurden die Zylinderköpfe kompakter gestaltet und zwei Neuerungen eingeführt, die später Verwendung in der GDI-Variante fanden: Der Kolbenbolzen ist nicht mehr fest, sondern flexibel (full-floating) gelagert, was seine Reibung am Zylinder mindert. Gleichzeitig wird damit die Druckresistenz um 30 % erhöht. Und am Zylinderboden wird ein feiner Ölnebel eingesprüht, dessen kühlender Effekt höhere Drehzahlen und Drücke erlaubt^[31]. Motor und Fahrzeug werden in Europa seit November 2010 angeboten^[32].

Theta II GDI

Schnittbild eines BMW-Direkteinspritzerkolbens

Nach vier Jahren Entwicklungszeit in Hwaseong (Südkorea) und 100 Millionen Euro Entwicklungskosten erschien mit dem 2,4L Theta II GDI im November 2009 der erste Hyundai/KIA-Benzin-Direkteinspritzer^[33]. Ende der 1990er Jahre gab es mit dem Omega V8 bereits einen von Mitsubishi entwickelten GDI-Motor im Hyundai Equus, der aufgrund seiner systemtypisch hohen Verdichtung Superbenzin erforderte. Dies war damals jedoch rar in Südkorea. Der resultierende Leistungsabfall ließ die Kundschaft monieren. Hyundai reagierte 2002 mit der Umstellung auf Saugrohreinspritzung, während Mitsubishi selbst die Nutzung des Motors asienkrisenbedingt schon nach 15 Monaten wieder einstellen musste. Ungeachtet dieser Anfangsschwierigkeiten fertigte Hyundai ihn in Zusammenarbeit mit Mitsubishi bis 2008 für sein Topmodell^[34].

Bei der konventionellen Einspritzung für Ottomotoren befindet sich das Einspritzventil im Saugrohr vor dem Einlassventil. Bei steigenden Drehzahlen wird jedoch die Öffnungszeit des Ventils immer kürzer, und damit das Zeitfenster zum Einbringen des Kraftstoffs. Bei der Direkteinspritzung wird daher direkt in den Zylinder eingespritzt. Hyundai verwendet wie die meisten Mitbewerber GDI zur homogenen, stöchiometrischen Gemischbildung und verzichtet auf eine inhomogene Schichtladung (stratified fuel charge)^[35][36]. Letztere geht mit systembedingten Nachteilen einher, so etwa deutlich erhöhten Feinstaubwerten^[37].

Gestartet wird mit einer Piloteinspritzung und -zündung, um den Kolben in Bewegung zu setzen. Während dessen Abwärtsbewegung folgt die schubgebende, eigentliche Kraftstoffeinspritzung und -zündung. Durch diese präzisere, da direkt im Zylinder erfolgende Kraftstoffzufuhr konnte die Kompresssionsrate im Zylinder von 10,5 auf 11,3 zu 1 erhöht werden. Sie führt zu einer etwa fünfprozentigen Kraftstoffersparnis (vgl.) und bewirkt zudem eine höhere Abgastemperatur. Hiervon profitiert der sich schneller schneller erwärmende Katalysator, der so die Emissionen während der Kaltstartphase um ein Drittel reduzieren kann. Der höhere Einspritzdruck von 150 bar (ohne GDI etwa 5 bar) bewirkt zudem eine homogenere Kraftstoffzerstäubung und damit eine sauberere Verbrennung. Er geht einher mit einem systemtypischen Tickgeräusch (vgl. Video ab 4:00).

Neben der Ergänzung der Direkteinspritzung wurden mehrere friktionsmindernde Änderungen vorgenommen, auch um die höhere Verdichtung materialschonend zu ermöglichen. Während die Kontaktflächen der Tassenstößel bereits seit der Theta II-Reihe mit einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht überzogen waren, wird diese im GDI von einer Chrom-Nitrid-Beschichtung an den Kolbenringen unterstützt ^[38]. Wie schon im Theta II Turbo ist der Kolbenbolzen zudem nicht mehr fest, sondern flexibel (full-floating) gelagert, was die Reibung mindert und die Druckresistenz um 30 % erhöht. Direkt am Kolbenboden wird ein feiner Ölnebel eingesprüht, dessen kühlender Effekt höhere Drücke erlaubt.

Der variable Ansaugtrakt (Variable Intake System) wurde um eine Stufe auf drei erweitert. Er berücksichtigt damit besser das Pulsieren der Luft im Saugrohr, welches durch das Öffnen und Schließen der Ventile entsteht. Finden diese Unter- und Überdruckimpulse einen ihrem Rhythmus angepassten Weg in den Motorraum, entsteht ein leichter Resonanzaufladungs-Effekt, ähnlich einem Turbolader^[39]. Zu dessen Erreichung öffnen sich über das Drehzahlband verteilt jeweils passend lange Luftwege, was in einem gleichbleibend hohen Drehmoment resultiert^[40].

Die D-CVVT-Nockenwellen werden von einer neuentwickelten, leiseren und haltbareren Stahlkette angetrieben. Des Weiteren wurden Motorblock, Katalysator und Kurbelwelle leichter, letztere durch die Verwendung von fünf statt bisher acht Ausgleichsgewichten. Insgesamt wiegt der Motor nun fünf Kilogramm weniger als die Nicht-GDI-Variante. Dabei soll er 10% weniger verbrauchen. Dies ist nicht direkt nachprüfbar, da er noch keinen normalen Theta II ersetzte^[33].

Theta II Turbo GDI

Eine Kombination von Turbo und GDI wurde auf der New York Auto Show 2010 vorgestellt^[41]. Ähnlich wie bei Volkswagen 2005, erfolgt die Einführung zunächst mit einem 2,0L-Modell und damit im leistungsorientierten Segment.

Das Charakteristische dieses Motors ist sein Twin-Scroll-Turbolader, welcher die Abgaszirkulation der einzelnen Zylinder nahezu vollständig voneinander trennt. Die entfallenden Verwirbelungen homogenisieren den Abgasstrom, der so mit mehr Energie die Turbine antreibt. Die gleiche Bauform nutzt etwa der 1,6L-Turbobenziner des BMW Mini und Citroën DS3 ^[42].

Jeweils zwei nicht gleichzeitig ausstoßende Zylinder erhalten einen Abgaskanal (1 und 4 sowie 2 und 3)

Da immer ein Zylinder Luft ansaugt, während ein anderer Abgas ausstößt, können deren Luftströme einander bremsen. Dies geschieht, wenn im noch ausstoßenden Zylinder bereits das Einlassventil geöffnet wird (Ventilüberschneidung), um durch das herausbeschleunigte Abgas mehr Frischluft anzusaugen. Da zu dieser Zeit aber bereits ein anderer Zylinder mit dem Ausstoßen beginnt, drückt dessen Abgas bei gemeinsamem Abgaskanal auch in ersteren und bremst dessen Entleerung. Zudem reduziert sich der Abgasdruck, den die Turbine benötigt. Dem kann normalerweise nur durch möglichst kurze Ventilüberschneidung entgegengewirkt werden. Die damit fehlende Sogwirkung des Abgases reduziert aber die einströmende Frischluftmenge und in Folge die Leistung aufgrund weniger verbrennbarem Sauerstoffs. Die Separierung der Abgaswege in zwei Luftkanäle ermöglicht hingegen eine längere Ventilüberschneidung mit sogsteigernder Wirkung. Gleichzeitig bleibt der Abgasdruck erhalten.

Nach der Prüfung von etwa 30 Turboladern entschied sich Hyundai für eine Modifikation des Mitsubishi TD04-19T, dessen Turbinenschaufeln von 12 auf 11 reduziert wurden, um ein schnelleres Ansprechverhalten zu erreichen. Das Gehäuse der Twin-Scroll-Turbine und der davor befindliche Abgaskrümmer werden als ein Bauteil aus austenitischem Stahl gegossen und von BorgWarner zugeliefert. Es ist für Abgastemperaturen bis 950 °C ausgelegt. Zusammen mit den verstärkten Ventil(sitz)en im Motorblock, sowie den vom GDI eingebrachten Kühlungseffekten der Direkteinspritzung und des eingesprühten Ölnebels kann auf eine verbrauchssteigernde, aber auch kühlende Anfettung des Gemisches verzichtet werden. Das Überdruckventil (Wastegate) ist elektronisch geregelt, was gegenüber mechanischer Regelung präziseren Druckaufbau etwa zur Vermeidung des „Turbolochs“ ermöglicht. Zur Emissionsreduktion wird es während der Kaltstartphase geöffnet. Damit sinkt der Abgasgegendruck und der Katalysator wird schneller erwärmt. Die gleiche Druckreduzierung wird verbrauchssenkend in Teillastphasen ohne Turbounterstützung eingesetzt. Ebenfalls gegendruckreduzierend wirkt die Katalysator-Platzierung weit hinter dem Turbolader. Diese geringe Kompression begünstigt besonders die Leistungsentfaltung mit niederoktanigem Normalbenzin ^[43][44].

Die scheinbar sehr niedrige Verdichtung von 9,5 zu 1 basiert auf dem bereits mittels Turbolader um 1,2 bar erhöhten Luftdruck, die Gesamtverdichtung liegt damit höher.

Die resultierenden 137 PS Leistung pro Liter Hubraum verdoppeln nahezu die Werte der ersten Theta-Generation von 2004 und nutzen damit das Potenzial der damals entworfenen Grundkonstruktion mit besonders druckbeständigen Zylindern. Auf dem nordamerikanischen Markt habe der Motor zur Markteinführung mehr Leistung als alle V6-Angebote und unterbiete den Verbrauch aller Vierzylinder der Mittelklasse^[41].

Theta II HEV

Dem ersten hauseigenen Hybridantrieb für Kompaktfahrzeuge folgte im Januar 2011 ein Theta II-basierter für größere Hybrid Electric Vehicles. Verwendung findet er in zwei strömungsoptimierten Mittelklasselimousinen. Konzeptionell behält er das Prinzip des ersten Systems bei, führt es aber vom Mild- zum Vollhybriden, was bedeutet, dass das Fahrzeug auch rein elektrisch angetrieben werden kann. Laut Hersteller gilt dies bis nahezu 100 km/h, erfordert im Alltag aber ein erhebliches Geschick für die nötige, sachte Beschleunigung^[45]. Die schnellstmögliche Beschleunigung benötigt 9,2 Sekunden bis 100 km/h^[46].

Hyundai Sonata Hybrid. Wie der Kia Optima Hybrid mit gleicher Technik nur in den USA, Kanada und Südkorea verfügbar.

Um den Fahrzeugpreis von 25.795 US-Dollar zu erreichen, arbeiten der Elektro- (40 PS) und Benzinmotor (169 PS) wieder parallel, was die Hybridform geringster Komplexität darstellt und damit auch das Gewicht minimiert^[47][48][49]. Hierbei können beide Motoren die Räder antreiben – bei Bedarf auch gleichzeitig, also parallel. Ein serielles System hingegen lenkt die Benzinmotor-Energie in den Akku. Von hier erhält sie dann erst der E-Motor, dem alleinig der Antrieb der Räder obliegt – der Benzinmotor ist also mit dem E-Motor in Reihe oder „seriell“ angeordnet. Nachteilig ist aber, dass beim Speichern und Abholen der Akku-Energie umwandlungsbedingt Energie verloren geht. Der Toyota Hybrid Synergy Drive kombiniert daher beide Anordnungen. Damit kann der Benzinmotor zusätzlich zum Antrieb der Räder gleichzeitig den Akku aufladen^[50]. Die Betriebszustände herauszuarbeiten, in denen dies effizienzsteigernd wirkt, erfordert jedoch erheblich mehr Entwicklungszeit und Komplexität in der Steuerung jedes gefertigten Fahrzeugs. Bei forciert-sportlicher Stadtfahrt verbraucht das Toyota-System dadurch jedoch um drei Liter weniger auf 100 km als der Theta II HEV mit 12 Litern^[45]. Der Verbrauch bei normaler Stadtfahrt beträgt im praxisnahen nordamerikanischen EPA-Rating für beide zwischen sechs und sieben Litern. Hier spart der Sonata Hybrid vier Liter zur reinen Benzinversion.

Benzin- und Elektromotor des Theta II HEV sind an eine Sechs-Stufenautomatik angeschlossen. Dies spare rund 600 Dollar und gleicht die Akustik an ein konventionelles Automatikfahrzeug an – im Unterschied zur kontinuierlichen Drehzahl eines CVT-Getriebes nahezu aller Hybride^[51]. Nur der Honda Accord Hybrid hatte zuvor diese Kombination, neu ist beim Hyundai/KIA-System, dass die Automatik ohne verbrauchssteigernden Drehmomentwandler auskommt^[49][45]. An seiner Stelle ist eine Kupplung angebracht. Mit ihr kann der Benzinmotor vom E-Motor abgekuppelt werden wie in einem Handschaltgetriebe. Dies spart dem E-Motor den Antrieb eines permanent angekuppelten Planetengetriebes (Toyota) oder des Drehmomentwandlers. Dies soll bei Fahrten mit konstanter Geschwindigkeit effektivierend wirken und führt mit 5,9 l/100 km tatsächlich zu einem Highway-Verbrauch unterhalb der anderen Sonata-Motorisierungen (6,7 l) sowie der Mittelklasse-Hybride Toyota Camry Hybrid (6,9 l) und Ford Fusion Hybrid (6,5 l)^[52][53]. Der Minderverbrauch zur reinen Theta-Benzinversion ist mit 0,7 l auf Langstrecken aber gering.

Viertaktzyklus eines Ottomotors, im Takt 1 des Atkinson-Zyklus bleibt das Einlaßventil länger als hier geöffnet.

Zur Kostenreduktion entschied man sich für einen normalen Theta II-Motor und damit gegen eine Direkteinspritzung^[54]. Modifiziert wurde aber die Öffnungsdauer des Einlaßventils, der Motor arbeitet nun im hybridtypischen Atkinson-Zyklus. Dabei wird im Verdichtungstakt das Einlassventil erst spät geschlossen, sodass der Kolben ein Drittel der angesaugten Luft wieder in den Ansaugtrakt schiebt^[55]. Die Gemisch-Restmenge im Zylinder hat nun weniger Energie und reduziert daher die Leistung auf das Niveau eines kleineren Motors, hier dem eines 2L-Theta II.
Der Vorteil entsteht im nun folgenden Zündungstakt. Der größere 2,4L-Motor bietet einen längeren Kolbenweg (hier 11 mm), sodaß die Spritmenge mehr von ihrer Energie in Schub umsetzen kann, als im kurzhubigeren 2L-Motor. Daher ist der Atkinson-Zyklus effizienter, die niedrigere Leistung gleicht ein Elektromotor mehr als aus. Die scheinbar hohe Verdichtung von 13:1 entsteht nur aus ihrer Berechnungsgrundlage, dem Verhältnis von gesamtem Zylinderraum und verbliebenem Raum nach Verdichtung. Die kleinere Gemischmenge paßt in einen deutlich kleineren Restraum, sie wird aber nicht mehr komprimiert als im normalen Theta II.

Gestartet wird der Benzinmotor wie im Toyota-System durch einen zweiten, kleineren E-Motor (hier „Hybrid Starter Generator“), der als Anlasser arbeitet. Hybridtypisch ist dieser etwa achtmal so stark wie der Anlasser eines Nicht-Hybrid-Motors und daher akustisch nicht wahrnehmbar^[56]. Die Ankupplung des Motors ist nur bei langsamer Fahrt geringfügig spürbar^[45].

Chevrolet Volt: Ebenfalls mit Lithium-Polymer-Akku, zudem erster serieller Hybrid. Bei Akku-Vollentladung wird jedoch auch er wieder zum Parallel-Hybrid^[57].

Wie der Chevrolet Volt nutzen auch Hyundai/KIA wie schon 2009 einen Lithium-Polymer-Akkumulator als Energiespeicher des Elektromotors^[58][49]. Er wird von LG Chemical zugeliefert. Vorteilig ist seine gegenüber Lithium-Ionen-Akkumulatoren höhere Energiedichte bei geringeren Fertigungskosten, höherer mechanischer sowie Ladezyklen-Robustheit. Der Hersteller legt ihn auf eine Haltbarkeit von 10 Jahren oder 240.000 Kilometern aus, was der Hyundai-Antriebsgarantie in den USA entspricht^[59]. Seine Kapazität beträgt 1,4 kWh bei einer Spannung von 270V^[60][61]. Dies liegt auf dem Niveau der Prius-, Camry- und Ford Fusion-Akkus, die allerdings noch in Nickel-Metallhydrid-Technik gefertigt sind^[62][63][64]. Auch durch den kompakten Lithium-Ionen-Akku ist das Fahrzeuggewicht von 1550 kg das leichteste aller Mittelklassehybride^[65] und liegt 170 Kilogramm über dem der Toyota-Kompakthybride Prius und Auris HSD. In Südkorea wird der Theta-II-Motor durch einen 150 PS starken und 2,0 L großen Nu ersetzt.

Daten

Serie	Motorcode	Hubraum (cm³)	Hub × Bohrung (mm)	Leistung bei (1/min)	Drehmoment bei (1/min)	Zylinder	Verdichtung	Aufladung	Einspritzung
Theta	G4KB	1798	- ? -	133 bei 6200	166 bei 4250	4	10,5	-	MFI
Theta	G4KA	1998	86,0 × 86,0	144 bei 6200	189 bei 4250	4	10,5	-	MFI
Theta	G4KC	2359	97,0 × 88,0	162 bei 5800	219 bei 4250	4	10,5	-	MFI
Theta II	- ? -	1798	- ? -	138 bei 6200	172 bei 4250	4	10,5	-	MFI
Theta II	G4KD	1998	86,0 × 86,0	164 bei 6200	197 bei 4600	4	10,5	VIS (2 Wege)	MFI
Theta II	G4KE	2359	97,0 × 88,0	175 bei 6000	228 bei 4200	4	10,5	VIS (2 Wege)	MFI
Theta II	G4KG	2359	97,0 × 88,0	175 bei 6000	229 bei 4000	4	10,5	VIS (2 Wege)	MFI
Theta II GDI	G4KJ	2359	97,0 × 88,0	201 bei 6300	250 bei 4250	4	11,3	VIS (3 Wege)	GDI
Theta II Turbo	G4KF	1998	86,0 × 86,0	210/214/2281 bei 6000	302 bei 1800-3500	4	9,4	Turbo (+ 1,10/-?-/1,24 bar)1	MFI
Theta II Turbo GDI	G4KH	1998	86,0 × 86,0	260/2782 bei 6000	365 bei 1850-3000/1800-45002	4	9,5	Twin-Scroll-Turbo (+ 1,19 bar)	GDI
Theta II HEV2	G4KK	2359	97,0 × 88,0	169 bei 6000 + 40 elektrisch	212 bei 4500 + 205 elektrisch bei 0 - 1400	4	13	-	MFI

^[66]

¹ US-Messung bei 91 Oktan/EU-Messung (Oktanzahl unbekannt)/US-Messung bei 95 oktanigem Sprit

² Auslegung für Softroader / Auslegung für Limousinen

³ Hybrid Electric Vehicle - Hybridfahrzeug

Einsatz

Aufgelistet sind die weltweit verbauten Theta-Motoren für jedes Modell, nicht in jedem Land werden alle aufgeführten Konfigurationen angeboten.

Hyundai ix35

• ix 35 LM
  • G4KD, G4KE: 2010-heute
  • G4KJ: ab Herbst 2010 außerhalb Europas

Hyundai Genesis Coupe

• Genesis Coupe BK
  • G4KF: 2009-heute

Hyundai Grandeur

• Grandeur TG
  • G4KE: 2008-2010
• Grandeur HG
  • G4KJ: 2011-heute

Hyundai Sonata

• Sonata NF
  • G4KA, G4KC: 2004-2008
  • G4KD, G4KE: 2008-2010
• Sonata YF
  • G4KD, G4KE: 2009-heute
  • G4KJ, G4KH: 2010-heute außerhalb Europas
  • G4KK: 2011-heute in den USA und Kanada

Hyundai Santa Fe

• Santa Fe CM
  • G4KE: 2010-heute

Hyundai H-1

• H-1 TQ
  • G4KG: 2008-heute (China)

KIA Carens

• Carens UN
  • G4KA, G4KC: 2006-heute

KIA Forte

• Forte TD
  • G4KD, G4KE: 2008-heute

KIA Magentis

• Magentis MG
  • G4KA, G4KB, G4KC: 2005-2008
  • G4KD, G4KE: 2008-2010
• Optima TF
  • G4KD: 2010-heute
  • G4KJ, G4KH: 2010-heute außerhalb Europas
  • G4KK: ab Anfang 2011 in den USA und Kanada

KIA Sorento

• Sorento XM
  • G4KE: 2009-heute

KIA Sportage

• Sportage SL
  • G4KD, G4KE: 2010-heute
  • G4KJ: 2011-heute außerhalb Europas

Einzelnachweise

1. ↑ Fertigung in Alabama
2. ↑ Fertigung in Shangdong
3. ↑ Fertigung in Hwaseong und Asan
4. ↑ Anteile der Hersteller an der GEMA-Entwicklung
5. ↑ CVVT-Ausgangstechnoglogie in Mercedes Benz V6
6. ↑ Herkunft der CVVT-Technologie
7. ↑ Chrysler kauft Anteile der GEMA
8. ↑ Gewichtsersparnis Theta II
9. ↑ Hubraumgröße ab dem eine Ausgleichswelle nötig wird
10. ↑ Ausstattung der Thetaserie mit Ausgleichswellen
11. ↑ Leerlaufdrehzahl der Thetaserie
12. ↑ Steuerketten der Thetaserie
13. ↑ Theta - Art der Ventilbetätigung
14. ↑ Theta II - Art der Ventilbetätigung
15. ↑ Theta II GDI - Art der Ventilbetätigung
16. ↑ Hersteller des Tassenstößel
17. ↑ Klang eines abgenutzten Tassenstößels
18. ↑ Inspektionsintervall des Ventilspiels KIA Magentis S. 273
19. ↑ Inspektionsintervall des Ventilspiels Bedienungsanleitung Hyundai Sonata S. 209
20. ↑ Verwendung siamesischer Zylinder sowie Leiterrahmen
21. ↑ Erläuterung der Hyundai-CVVT-Technologie inklusive Bildmaterial
22. ↑ Theta Motorsteuerung
23. ↑ Realverbrauch Theta Kia Magentis
24. ↑ Realverbrauch Theta Hyundai Sonata
25. ↑ Anfrage von Mercedes-Benz zur Entwicklung gemeinsamer Vierzylinder
26. ↑ Ladungswechsel#Viertakt-Hubkolbenmotor
27. ↑ Neuerungen im Theta II
28. ↑ Realverbrauch Theta II Hyundai ix35
29. ↑ Realverbrauch Theta II Hyundai Sonata
30. ↑ Oktanabhängige Leistung des Theta II Turbo
31. ↑ Neuerungen im Theta II Turbo
32. ↑ Europa-Marktstart Hyundai Genesis Coupe
33. ↑ ^{a b} Neuerungen im Theta II GDI
34. ↑ Mitsubishi 8A80 GDI Motor im Mitsubishi Proudia/Dignity und Hyundai Equus
35. ↑ Hyundai GDI nutzt ein homogenes Mischverhältnis...
36. ↑ ...wegen nordamerikanischer Abgasnormen
37. ↑ Feinstaubwerte bei Ottomotoren durch Direkteinspritzung erhöht
38. ↑ Beschichtungen im Theta II GDI
39. ↑ Ladungswechsel#Viertakt-Hubkolbenmotor
40. ↑ Theta II GDI 3 Stage VIS
41. ↑ ^{a b} Vorstellung des Theta II Turbo GDI
42. ↑ Twin-Scroll Turbolader im BMW/PSA-Motor
43. ↑ Neuerungen im Theta II Turbo GDI
44. ↑ Neuerungen im Theta II Turbo GDI
45. ↑ ^{a b c d} Sonata Hybrid Fahrbericht
46. ↑ Sonata Hybrid Beschleunigung
47. ↑ US-Preis des Hyundai Sonata Hybrid
48. ↑ Erklärung eines Parallel-Hybridsystems
49. ↑ ^{a b c} Aufbau des Theta II HEV
50. ↑ Erklärung eines Seriell-Parallel-Hybridsystems
51. ↑ Kostenersparnis der Automatik im Theta II HEV nach Herstelleraussage
52. ↑ Verbrauch der US-Mittelklassehybridmodelle, Sonata Hybrid mit Vorabschätzung
53. ↑ Offizieller Verbrauch Sonata Hybrid
54. ↑ Theta II HEV verwendet MFI anstelle GDI
55. ↑ Allgemeine Beschreibung des Atkinson-Zyklus im Theta II HEV
56. ↑ Daten zum Anlasser im Theta II HEV
57. ↑ Fahrmodi des Chevrolet Volt
58. ↑ Akku-Technik des Chevrolet Volt
59. ↑ Lithium-Polymer-Eigenschaften und garantierte Haltbarkeit des Theta II HEV
60. ↑ Kapazität des Theta II HEV-Akkus
61. ↑ Spannung des Theta II HEV-Akkus
62. ↑ Daten des Akkus im Toyota Prius
63. ↑ Daten des Akkus im Toyota Camry Hybrid
64. ↑ Daten des Akkus im Ford Fusion Hybrid
65. ↑ Gewicht des Hyundai Sonata Hybrid
66. ↑ Motorcodes

Siehe auch

• Energiesparende Fahrweise

•   

Hyundai / KIA Motorenserien

Benzin   R3: Kappa  |  R4: Alpha • Beta • Gamma • Theta • Epsilon • Kappa • Ny  |  V6: Delta • Lambda • My •

V8: Tau

Diesel   R3: D  •  U  |  R4: A  •  D  •  J  •  R  •  U  |  V6: S