Turbolader 1

Die Aufladung kann durch den Druck des Abgasstromes (Turbolader), eine mechanische Verbindung zur Kurbelwelle (Kompressor und G-Lader) oder Direktkontakt der Abgase mit den Frischgasen und Steuerung durch mechanische Verbindung (Comprex-Lader) erfolgen. Hohe Temperaturen beim Verdichten machen einen (Luft-Luft-) oder Kühlmittel-Luft- Wärmetauscher zwischen Verdichter und Motor-Luftsammelrohr vom Wirkungsgrad her unverzichtbar.

Grundsätzlich wird durch Aufladung mehr Luft und damit mehr Sauerstoff in die Zylinder gepumpt statt angesaugt und dadurch die Füllung verbessert. Es steigen die Motorleistung und das Drehmoment auch im wichtigen unteren Drehzahlbereich ohne Hubraumerhöhung. Zusätzlich werden hier Kraftstoffverbrauch und Emissionen gesenkt. Dies meist aber nur im Vergleich zum leistungsgleichen und damit hubraumgrößeren Saugmotor. Im Vergleich zum hubraumgleichen Saugmotor steigen diese Werte leicht an. Ausnahmen gibt es, wenn z.B. beim Dieselmotor die Mehrleistung durch die Aufladung nicht genutzt wird, er z.B. zur Abgasverbesserung nur mehr Luft durch den Motor strömen lässt.

Aufladung bedeutet zunächst immer eine etwas höhere Verlustleistung. Auch der Turbolader erhält die Antriebsenergie nicht gratis, weil der Gegendruck im Abgasstrang steigt. Beim Kompressor wird aber zweifellos mehr Leistung abgezweigt. Innerhalb des Motormanagements richtig eingesetzt, können diese Verluste sogar in Gewinne umgemünzt werden, z.B. die motorisch geometrische Verdichtung durch sehr spätes Schließen des Einlassventils deutlich gesenkt und durch die Aufladung kompensiert wird. Inzwischen gibt es speziell hierfür verstellbare Auslass-Steuerzeiten. Diese kann durch den rasch zurückgenommen Ladedruck Verlustarbeit durch unnötig hohes Verdichten in bestimmten Betriebszuständen senken. Wichtig ist, dass durch diese Regelung eine Anpassung der Verdichtung an die Benzinmotor-Klopfbegrenzung bei verschiedenen Betriebszuständen möglich ist.

Will man relativ wenig Leistung für die Aufladung abzweigen, wählt man eher die Turboaufladung. Hohe Verstellgeschwindigkeiten z.B. bei VTG-Ladern und kleine Baueinheiten mildern bei Turboladern den wesentlichsten Nachteil, das verzögerte Ansprechverhalten (Turboloch). Noch scheint der Dieselmotor der geeignetere Kandidat für Aufladung zu sein, vielleicht, weil nahezu kein Hindernis den freien Weg der Luft zu den Brennräumen stört. Beim Benzinmotor hat man den Eindruck, als würde sich der Kompressor durchsetzen. Aber auch hier gibt es schon Fahrzeuge mit VTG-Lader. Kleinere Wagen mit besonders geringem Verbrauch werden allerdings auch aus Kostengründen bei Saugmotoren bleiben.

Von manchen Experten der Kfz-Technik wird der Lader als zweiter Motor angesehen. Eine interessante Theorie, zumal es diese von Ferrari sogar mit Benzineinspritzung im Verdichter gegeben haben soll. Dann wird z.B. der Turbolader vollends zur Gasturbine, die sich mit den Hubkolben die Arbeit teilt.
Ja, die Aufladung bringt die Lehrsätze der Kfz-Technik ganz schön durcheinander. Einer davon ist, dass Hubraum durch nichts zu ersetzen sei. Auch die gängigen Verdichtungsgrenzen von 9 : 1 bis 12,5 : 1 für Benzinmotoren gelten nicht mehr, weil man ja mit einem nach Betriebsbedingung gestaffelten Ladedruck fahren kann. Zur geometrischen Verdichtung kommt eine dynamische. Und wenn Sie jetzt noch bedenken, dass es in ausgesprochen kurzlebigen Rennmotoren (z.B. bei BMW) Ladedrücke bis zu 5 bar gegeben haben soll ...03/08