TECHNIK 7+8/20 43
Elektrischer Abgasturbolader
DAS TURBOLOCH ELEKTRISCH STOPFEN Der Abgasturbolader kriegt elektrische Unterstützung: Ein E-Motor direkt auf der Laderwelle hilft dem Verdichterrad bei tiefen Motordrehzahlen, auf Touren zu kommen. Mercedes-AMG will so das Ansprechverhalten direkt ab Leerlaufdrehzahl und über den gesamten Drehzahlbereich hinweg deutlich verbessern. Text: Stefan Gfeller | Bilder: Mercedes-AMG
Der von Mercedes-AMG zusammen mit Garrett Motion entwickelte elektri sche Abgasturbolader.
M
it der weiten Verbreitung der Abgasturboaufladung, die in erster Linie den Turbodiesel- und Downsizing-Motoren geschuldet ist, wurden auch die mechanischen Lösungen zur Verminderung des «Turbolochs» weiterentwickelt. Da zu gehört etwa der Einsatz zweier unterschiedlich grosser Turbolader – der kleinere spricht bei tiefen Motordrehzahlen schneller an, der grössere liefert auch bei Volllast noch genügend Durchsatz. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Turboladern mit variabler Turbinengeometrie VTG. Bei Fahrzeugmodellen, die über ein 48-V-Bordnetz verfügen, kann auch ein sogenannter E-Turbo bzw. eTurbo zum Einsatz kommen. Diese «Turbos» sind recht eigentlich elektrische Verdichter, bei denen ein Elektromotor den Turbinenteil ersetzt und die in der Regel parallel zu einem herkömmlichen Abgasturbolader verbaut sind. «Echter» elektrischer Turbolader Inzwischen scheint die Zeit reif zu sein für «echte» elektrische bzw. elektrisch unterstützte Abgasturbo-
dass sich der elektrische Abgasturbolader, der in Zukunft erstmals in einem Serienmodell aus Affalterbach zum Einsatz kommen werde, bereits im Endstadium der Entwicklung befinde. Die Technologie wurde zusammen mit dem Partner Garrett Motion entwickelt, stammt direkt aus der Formel 1 und verspricht, den Zielkonflikt zu lösen zwischen einem kleinen, schnell ansprechenden Lader, der jedoch eine vergleichsweise geringe Spitzenleistung erzielt, und einem grossen Lader mit hoher Spitzenleistung, der wiederum erst lader. Wie wir in der AUTO&Tech- verzögert anspricht. nik-Ausgabe 3/2020 bereits kurz Hierzu ist direkt auf der Laderwelberichtet haben, soll BorgWarners le, zwischen dem Turbinenrad und entsprechender eTurbo ab 2022 dem Verdichterrad, ein rund 4 cm in die Massenproduktion gehen. schmaler, elektronisch gesteuerter Auch Mercedes-AMG treibt mit Elektromotor integriert, der das innovativen Entwicklungen die Um Verdichterrad antreibt, bevor dieses setzung der Elektrifizierung voran den Abgasstrom übernimmt. Der und profitiert dabei zusätzlich vom Turbolader schafft Drehzahlen von Know-how aus dem Motorsport. Das bis zu 170’000/min, was einen sehr Unternehmen liess nun verlauten, hohen Luftdurchsatz ermöglicht, und
lässt sich im 48-V-Bordnetz betreiben. Lader, Elektromotor und Leistungselektronik sind an den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors angeschlossen, um ein stets bestmögliches Temperaturumfeld zu schaffen. Deutlich dynamischer und agiler Die Elektrifizierung des Turboladers verbessert das Ansprechverhalten direkt ab Leerlaufdrehzahl und über den gesamten Drehzahlbereich hinweg deutlich. Und das «Turboloch» werde durch den E-Motor eliminiert, verspricht Mercedes-AMG. In der Folge reagiere der Verbrennungsmotor noch spontaner auf Fahrpedalbefehle, das gesamte Fahrgefühl sei deutlich dynamischer und agiler. Zudem ermöglicht die Elektrifizierung des Turboladers ein höheres Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, was die Agilität ebenfalls steigert und das Beschleunigungsvermögen aus dem Stand optimiert. Und auch wenn der Fahrer vom Gas geht oder bremst, ist das System in der Lage, den Ladedruck stets aufrechtzuerhalten, wodurch ein kontinuierlich di rektes Ansprechverhalten gewährleistet ist.
Aufbau und Komponenten des elektrischen Turboladers.
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