Der elektrische Turbolader

Valeo-elektrischer-Turbolader-IAA-Neuheit-13In einer Zeit von immer schärferen Abgasnormen und immer größeren technischen Herausforderungen, die damit einher gehen, um sie erfüllen zu können, reicht der moderne Abgasturbolader kaum noch aus.
Die Formel zur Reduzierung der Emissionen, sei sie nun gut oder nicht, heißt immer weniger Hubraum immer höher aufzuladen, um theoretisch die Verbräuche zu senken und den Kunden dennoch die gewohnte Leistung bieten zu können. Dafür sind natürlich dann größere Turbolader nötig, da von dem Motor selbst aufgrund des mangelnden Hubraums keine Leistung mehr zu erwarten ist. Wir wissen, wie der Abgasturbolader funktioniert und somit auch, dass aus der Kombination wenig Hubraum, großer Turbo, aufgrund der fehlenden Abgasenergie ein – Verzeihung – beschissenes Ansprechverhalten folgt.
Um den Plan nun doch problemlos in die Tat umsetzen zu können, gibt es den elektrischen Turbolader.

Egal, wie sehr man sich auch anstrengt. Ob man einen Motor mit zwei, drei oder gar vier Turboladern ausstattet, ob man einen Turbolader mit variabler Turbinengeometrie hat oder nicht..ein kleines Turboloch wartet immer. Ein Kompressor könnte auch Abhilfe leisten, würde aber das Gesamtsystem verkomplizieren und kostet im unteren Drehzahlbereich, wo eigentlich seine Leistung benötigt wird, durch die mechanischen Verluste eben jene.

Es bleibt also tatsächlich nur noch der elektrische Turbolader.
Dieser ist seriell zum Abgasturbo geschaltet und nach dem Ladeluftkühler angeordnet. In ihm arbeitet statt des Abgasturbinenrades ein Elektromotor, der im Normalfall durch ein 48 Volt-Bordnetz betrieben wird. Eine weitere Möglichkeit ist, die Energie durch ein herkömmliches 12 Volt-Bordnetz zur Verfügung zu stellen, welches dann aber zusätzlich einen kleinen Generator erforderlich macht. Dieser Elektromotor des Verdichters leistet dann maximal 7 kW und beschleunigt das Verdichterrad so in einer viertel Sekunde auf 72000 U/min.
Das passiert gerade im unteren Drehzahlbereich, wenn die Abgasenergie noch nicht reicht, um ein entsprechendes Beschleunigen, geschweige denn Ansprechen zu ermöglichen. Es schließt sich eine kleine Bypass-Klappe und die Luft über den E-Verdichter geleitet. Hier wird sie dann komprimiert und in den Motor geschickt. Somit können also auch große Turbolader relativ kleine Motoren antreiben und auch schon im Drehzahlkeller ohne Turboloch ordentlich Leben in die Bude bringen.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass die Temperaturen und Drehzahlen im E-Verdichter nicht annähernd so hoch sind, wie im normalen Abgasturbolader. Somit kann der Anschluss an die Ölversorgung des Motors entfallen. Allerdings muss der E-Verdichter natürlich trotzdem gekühlt werden, da, wie jeder Elektriker oder Elektroingenieur weiß, thermische Verluste zum Schutz des E-Motors abgeführt werden müssen.

Prinzipiell ist der E-Verdichter also eine schöne Idee. Wie kann man ihn nun einsetzen? Eine Möglichkeit, wie schon beschrieben, ist zur Unterstützung des normalen Turboladers, wie etwa beim Audi RS5 TDI concept. AVL Passenger Car Engines Fiat.jpgEs geht aber auch viel einfacher und zwar, indem man den Abgasturbolader einfach weg lässt.
Das ist günstiger, steigert die Fahrbahrkeit und senkt den Spritverbrauch um etwa 10 Prozent. Allerdings geht dem E-Turbo bei diesem Konzept natürlich auch relativ schnell die Puste aus. Vor allem bei höheren Drehzahlen ist der Effekt fast gleich null.
Wenden wir uns aber noch einmal dem Thema Sprit sparen zu. Schließlich ist das der hauptsächliche Grund für den E-Turbo und die Damen und Herren in der Politik wollen ja schließlich auch zufrieden gestellt werden.
e-turbo-5a93ac29b7c9955a-e3eb3ac571ef464bDie ganze Raffinesse offenbart sich nämlich im Detail. Man kann früher schalten und das Getriebe länger übersetzen, um mehr Sprit zu sparen. Und das alles ohne Turboloch.
Jetzt noch ein stufenloses CVT-Getriebe und schwupps!, hat man das langweiligste Auto fahren überhaupt. Aber wenn alles auf Sprit sparen ausgerichtet ist, bleibt sowieso kein Platz für andere Sachen.

Zum Glück geht es aber auch anders, wie Audi beweist. Der Audi TT Clubsport Turbo concept etwa, ist eine Granate mit 5-Zylinder Turbo plus E-Verdichter, mit 600PS bei dem Sprit sparen ungefähr so wichtig ist, wie bei einer Dodge Viper. Audi-TT-clubsport-turbo-concept-2015-793-960x480
Am Ende wird die Kunst sowieso wieder einmal darin liegen, möglichst viel Leistung zu generieren, um die Kunden zufrieden zu stellen und möglichst wenig CO2 für die Obrigkeit im Bundestag. Aber das ist wieder ein anderes Thema.

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