Hochdruckgebiet Motorraum - Aufladung für Downsizing

Weitergehende Anstrengungen, die CO2-Emissionen durch Downsizing zu senken, führen bei Ottomotoren unmittelbar zur Aufladung. Bei Dieselmotoren ist die Aufladung zwar schon seit Ende der 1980er Jahre technischer Standard, jedoch werden auch hierfür die Aufladekonzepte ständig weiterentwickelt. Ziel ist, künftige Emissionsgrenzwerte einzuhalten und dabei den Aufwand für die Abgasnachbehandlung so gering wie möglich zu halten.

Die Aufladung ist einer der wichtigsten Wegbereiter moderner Verbrennungsmotortechnik. Entsprechend groß sind die Markterwartungen der Hersteller von Verdichtern. BorgWarner beispielsweise prognostiziert eine Zunahme des Turboladerbedarfs für aufgeladene Motoren mit Downsizing um 40 Prozent, von 19 Millionen Einheiten im Jahr 2008 auf 27 Millionen im Jahr 2013. Mit Continental und Bosch Mahle Turbo Systems werden dann schon zwei weitere Mitspieler im Markt vertreten sein. Bosch Mahle Turbo Systems arbeitet dabei vom Start weg an Projekten für Diesel- und Ottomotoren, wie Martin Knopf im MTZ-Interview erklärt.

Die technischen Lösungen für Aufladekonzepte sind vielfältig wie nie zuvor. Von einer einstufigen Aufladung durch Turbolader mit und ohne variable Turbinengeometrie oder durch mechanischen Verdichter bis zu zweistufig geregelten Aufladungen mit zwei Turboladern oder mit einem mechanischen Verdichter und einem Turbolader reicht die Bandbreite möglicher Systeme. Einen Meilenstein des technisch derzeit Machbaren setzt BMW mit dem neuen 3,0-l-Dieselmotor im 740d: Erstmals kommt bei einem zweistufig aufgeladenen Pkw-Dieselmotor ein Abgas¬turbolader mit variabler Turbinengeometrie zum Einsatz. Ergebnis ist, dass die Fahrleistungen im Vergleich zum alten BMW 740d mit 4,0-l-V8-Motor erhöht werden, bei gleichzeitig stark reduziertem Kraftstoffverbrauch.

So weit geht die Entwicklung bei Ottomotoren noch nicht. Dort ist die einstufige "starre" Aufladung weiterhin die effizienteste Lösung für den Volumenmarkt mit kleinen und mittelgroßen Motoren, so eine Studie von Ford. Zweistufige Aufladesysteme werden sich demnach bei Ottomotoren mit hoher spezifischer Motorleistung durchsetzen. Unter dem Kosten-Nutzen-Aspekt ergeben sich dabei deutliche Vorteile gegenüber einstufigen Ladern mit teurer variabler Turbinengeometrie. Mechanischen Verdichtern räumen die meisten Experten auch künftig eher Nischenstatus ein.

Mit höherem Downsizing- und Aufladegrad wird beim Ottomotor auch die Auswirkung der Volllastanreicherung höher. BorgWarner hat daher ein hybrides Abgasrückführsystem an einem Ottomotor untersucht. Wie die Ergebnisse zeigen, kann die vom Dieselmotor bekannte Technik Verbrauch und Emissionen im gesamten Kennfeld des Ottomotors senken.

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