Aufladungskonzept 6: Diesel mit dreifach Frischluft

Porsche ist berühmt für seinen sägenden 6-Zylinder Boxer, Audi für seinen fauchenden 5-Zylinder, AMG für seinen amerikanisch-bollernden V8 und BMW für seine Reihensechszylinder. Seit jeher gehören diese Aggregate aus München zu den konzeptübergreifend besten Motoren, die es überhaupt gibt. Ich werde niemals den wunderschönen 528i E39 meines Vaters vergessen, der mich schon als kleiner Junge mit seinem herrlichen Sound verzauberte, den so nur die Sechszylinder von BMW können und den man unter tausend anderen Motoren sofort erkennt. Aber nicht nur die alten Saugmotoren sind fantastische Ingenieurleistungen, sondern auch die neuen Turbomotoren, wie etwa der nahezu perfekte S55-Motor aus dem BMW M4 . Sparsam und dennoch kräftig sind die Diesel, die mit Drehmoment und für Diesel eigentlich untypischer Drehfreude glänzen. 2012 setzte BMW zur Perfektionierung dieser Charakteristik insgesamt drei Turbolader in einen 5er ein und baute somit den ersten Serientriturbo der Welt. Wie das funktioniert und ob es einen wirklich großen Unterschied zu den auch schon hammermäßigen Biturbomotoren macht, schauen wir uns jetzt an.

Stellen wir mal kurz hinten an, dass der neue M550d der Baureihe G30/G31 vier Turbolader hat, sowie 400PS und 760 Nm. Widmen wir uns dem Entwicklungsstand des Motors, als er frisch und zum Entzücken aller dieselliebender Menschen mit prallem Portemonnaie auf den Markt kam. Das wirklich faszinierende an diesem Motor ist, dass er seine schier endlose Kraft fast ausschließlich durch die Aufladung bezieht. Selbstverständlich ergeben drei Liter Hubraum nun auch keinen Würstchenmotor. Aber eine solche Leistung und ein solches Drehmoment schafft man nur, indem man dem Brennraum ordentlich unter Druck setzt. N57D30S1 heißt der Triebsatz mit 381 PS und 740Nm übrigens. Das ergibt 127 PS pro Liter Hubraum, was für einen Diesel schon ein sehr beachtliches Sümmchen ist.

Solche Zahlen werden im Normalfall nur von Benzinern erreicht. Um ein sauberes Ansprechverhalten zu erzeugen, der Fahrer soll schließlich nicht lange auf seine von ihm fürstlich bezahlte Leistung warten müssen, konstruiert sich die Aufladungseinheit aus zwei kleineren Hochdruck-Turboladern mit variabler Turbinengeometrie, die vor allem im Downsizingbereich sehr beliebt sind und einem größeren Niederdruckturbolader für die großen Luftmassen.

Das eigentlich geniale an diesem Konzept ist aber die Funktionsweise, quasi eine Registeraufladung. Im Drehzahlkeller arbeitet zunächst nur einer der beiden kleinen VTG-Lader, um das Ansprechverhalten zu schärfen und somit das Turboloch zu stopfen. Ab etwa 1.500 Umdrehungen wird der Abgasstrom dann weiter über den Niederdrucklader geleitet. Die zwei Turbolader zusammen erreichen dann das maximale Drehmoment von 740Nm und halten es bis etwa 3.000 U/min. Um den Übergang möglichst perfekt hinzubekommen und die so beliebte Drehfreude zu erreichen, fängt der zweite VTG-Lader schon bei 2.700 Umdrehungen an Druck zu machen. So wird die Leistung gesteigert und der Drehmomentverlauf bis 5.400 Umdrehungen gestreckt.

Dass dieses Konzept einer hochkomplexen Steuerung bedarf, dürften auch die weniger Technikbegeisterten verstehen. Schließlich braucht ein Turbolader, solange er nicht elektrisch angetrieben wird immer zwei Dinge, um zu funktionieren: Abgas und Frischluft. Zudem kommt ein deutlich höherer Aufwand in Sachen Ladeluftkühlung, da ein Ladeluftkühler schließlich nicht die Luftmasse von drei potenten Turboladern alleine bewältigen kann.

Nochmal zusammengefasst: der Witz an der Sache ist eigentlich, dass die Turbolader nicht nur parallel, sondern auch in Reihe arbeiten. Der Abgasstrom, der über die beiden kleineren Turbolader führt, wird über das Abgasgehäuse des großen Turboladers weitergeleitet und von da aus dann in den Abgastrakt. Die Frischluft, die die beiden kleinen Turbolader verdichten, kommt vom Verdichter des großen Turboladers. Ob der sich nun dreht oder nicht und die Luft vorverdichtet, wird elektronisch gesteuert. So hat man also für jeden Drehzahlbereich das passende Konzept parat. Wenig Drehzahl, ein Turbolader, mittlere Drehzahl zwei Turbolader und hohe Drehzahl, drei Turbolader. Hohe Drehzahl fordert natürlich auch viel Luftmenge.

Bleibt die Frage, ob es den vierten Turbolader dann auch noch unbedingt braucht. Sagen wir mal so: Mehr Turbolader, mehr Haltedruck, mehr Leistung, mehr Möglichkeiten und mehr Potenzial für die Zukunft. Letzteres ist besonders wichtig, wenn es an den Konkurrenzkampf mit dem Konzept des elektrischen Turboladers geht. Aber darüber reden wir beim nächsten Aufladungskonzept.

Anmerkung: Die hier gezeigten Bilder sind nicht von mir. Die Quellen sind wie immer in der Bildbeschreibung hinterlegt.

2 Kommentare zu „Aufladungskonzept 6: Diesel mit dreifach Frischluft

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