Wie funktioniert ein Verbrennungsmotor?
Saugmotoren sind aufgrund ihrer konstanten Leistungsabgabe faszinierend. Um diese Leistung zu erhöhen, werden Superlader verwendet. Es gibt zwei Haupttypen von Superladen: Verbrennungsmotoren und Verbrennungslosen Motoren.
Verbrennungsmotoren erzeugen ihre Leistung durch das Verbrennen von Treibstoff in ihren Zylindern. Auch Sauerstoff ist für diesen Prozess erforderlich. Traditionell kommt dieser Sauerstoff aus der Umgebungsluft, die von einem Kolben auf und ab bewegt wird. Bei einem Viertaktmotor entsteht durch diese Bewegung ein Unterdruck im Zylinder, wodurch frisches Luftsauerstoff durch die Einlassventile eingedrückt wird. Diese Motoren werden als "Saugmotoren" bezeichnet.
Allerdings ist die Fähigkeit, Luft zu saugen, begrenzt. Hier kommt der Superlader zum Einsatz. Zusätzlich zum Unterdruck, der durch Kolbenbewegung entsteht, wird auch Frischluft in den Zylinder komprimiert. Dadurch wird mehr Leistung aus demselben Motor extrahiert. Der Superlader ermöglicht auch kleinere Motoren, auf der Leistungsebene von größeren Motoren zu arbeiten, was als "Downsizing" bezeichnet wird.
Was ist ein Turbolader?
Es gibt zwei Arten von Superladen: Turbolader oder Kompressoren. Die häufigste Methode ist der Turbolader - auch bekannt als der Auspuffgas-Turbolader (EGT). Diese Technologie nutzt die Auspuffgase, die nach der Verbrennung aus den Zylindern mit hohem Druck austreten. Im Auspuffgasstrom befindet sich ein kleines Turbinenschaufelrad, das von den Auspuffgasen angetrieben und mit dem Kompressorrad verbunden ist. Dieses zweite Turbinenschaufelrad arbeitet rückwärts, um mehr Luft in den Einlasstrakt zu drücken.
Vorteil des Auspuffgas-Turboladers ist, dass er keine zusätzliche Energie benötigt, um zu arbeiten. Nachteil ist, dass er nur effizient funktioniert, wenn der Motor eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht und der Auspuffgasstrom stark genug ist.
Bei niedrigen Geschwindigkeiten tritt ein Phänomen auf, das als Turbolag bezeichnet wird. Der Motor arbeitet schwach in diesem Betriebsbereich, gefolgt von einem stärkeren Turbo-Boost. Im Gegensatz dazu genießen Anhänger von natürlich angesaugten Motoren ihre konstante Leistungsabgabe. Das Turbolag kann durch die Verwendung von zwei unterschiedlich großen Lader verringert werden, wobei der kleinere Lader schneller reagiert bei niedrigen Auspuffgasflussraten.
Wie funktioniert ein elektrisch angetriebener Kompressor?
Ein weiterer Superladen-Ansatz ist der Kompressor. Dies ist ein mechanischer Lader, der unabhängig betrieben werden muss. In der Regel ist der Kompressor mit dem Motor über einen Gurt- oder Kettenantrieb verbunden. Dadurch kann der Kompressor große Drücke auch bei niedrigen Drehzahlen erzeugen. Allerdings verbraucht er Motorleistung für seine Arbeit.
In der Theorie kann ein Turbolader auch mehr Kraftstoff verbrauchen, insbesondere wenn der Fahrer viel Leistung fordert. "Turbo läuft, Turbo saugt" ist ein beliebtes Sprichwort, das diesen höheren Kraftstoffverbrauch gegenüber natürlich angesaugten Motoren widerspiegelt.
In den letzten Jahren wurde eine dritte Variante entwickelt: der elektrisch angetriebene Kompressor. Statt von der Verbrennungsmaschine angetrieben, wird der Turbolader von seiner eigenen Elektromotor angetrieben, der effizienter arbeitet. Die erste Verwendung dieser Technik in der Serienproduktion war 2016 mit dem Audi SQ7, wo ein "E-Lader" einen 4-Liter-Dieselmotor verstärkte. Allerdings benötigt diese Technik in der Regel einen 48-Volt-Anlasser, der genügend Energie für den elektrischen Turbolader bereitstellt.
