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Mann+Hummel: Neues Ladeluftventil sorgt für doppelte Turbokraft im Jaguar-V6-Dieselmotor

Mit einem neuen Turboladerschaltventil trägt Mann+Hummel dem Trend zu kleinvolumigeren Motoren mit zunehmender Leistung Rechnung. Sie erhalten häufig bei gesenktem Kraftstoffverbrauch zusätzlichen Leistungsschub von Turboladern oder Kompressoren. Im Fall des neuen 3,0-Liter-V6-Dieselmotors für Jaguar schaltet sich neben einem konstant aktiven Turbolader bei Volllast ein zweiter zu. Für diese Funktion ist das neue Turboladerschaltventil aus Ludwigsburg verantwortlich. Es sitzt zwischen den beiden Zylinderbänken des V-Motors an der Stelle, an der die Ladeluftleitungen der beiden Turbos vor dem Ladeluft-Kühler zusammentreffen.

Im Teillastbetrieb arbeitet der Motor lediglich mit dem größeren der beiden Turbolader. Tritt der Fahrer kräftiger auf das Gaspedal, so erhöht sich der Druck im System und, sobald der Ladedruck des zweiten Turbos den Druck des ersten übersteigt, öffnet sich "druckbalanciert" das Ventil. Dadurch schaltet der Motor ohne Drehmomentstoß von Mono- auf Bi-Turbobetrieb um. Damit dabei keine Strömungswiderstände und unerwünschte Schwingungen entstehen, zieht ein Unterdruckaktuator die Klappe vollständig in die geöffnete Position.

Das Turboladerschaltventil ist so ausgelegt, dass der zweite Turbolader innerhalb einer Zehntelsekunde zu- oder abschaltet. Dadurch entfaltet der Motor sein Drehmoment gleichmäßig bis zum Höchstwert von 600 Newtonmetern.

Die hohe Leistung des Jaguar-Turbodieselaggregats schlägt sich in hohen Anforderungen in Bezug auf Hitzebeständigkeit nieder. Deshalb müssen die vor dem Ladeluftkühler platzierten Bauteile gegen Thermoschock beständig sein. Im durchströmten Bereich treten Temperaturen von dauerhaft 180 °C - kurzfristig sogar 200 °C - und Umgebungstemperaturen von bis zu 150 °C auf. Zudem muss das Bauteil Überdrücken bis zu zwei bar dauerhaft standhalten.

Daher entschieden sich die Konstrukteure dafür, die mechanisch hoch belastete Baugruppe aus Aluminium und Stahl herzustellen. Die Stahlachse des Ventils ist in eingepressten Sinterbronzebuchsen gelagert und für die gesamte Lebensdauer geschmiert. Formdichtungen zwischen den Gehäuseteilen und ein Dichtring an der Ventilachse sollen davor schützen, dass Ölnebel ins Freie gelangt oder das System Fehlluft ansaugt.

In Zukunft will Mann+Hummel Ladeluftventile auch als Kunststoffhybrid-Bauteil produzieren. Mit entsprechenden Versuchen loten Entwicklungsingenieure derzeit die Grenzen geeigneter Materialien aus.
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