Wo wir mit dem Thread über TSI angefangen haben mache ich heute mal mit neuen Alternativen zum guten alten Turbo oder Kompressor weiter:
1) Teil 1 : E-Booster
ZitatAlles anzeigenElektrisch aufgeladen
Keine Frage: Der Turbolader setzt sich auch beim Ottomotor durch. Doch erst muss es gelingen, das Turboloch zu schließen. Elektrisch angetriebene Lader können ein Weg dahin sein.
Die Fans großvolumiger Ottomotoren wissen es genau: Hubraum ist durch nichts zu ersetzen – außer durch noch mehr Hubraum. Das ansatzlose Ansprechen eines fleischigen V8 ist doch so viel sympathischer als die per Turbodoping aufgepumpten Anabolika-Muskeln moderner Downsizing-Konzepte. Denn diese brauchen bei jedem Gas geben Zeit, um Ladedruck aufzubauen – auch wenn dieses Turboloch mittlerweile eher spür- als messbar ist.
Dr. Stefan Münz: „Preislich könnte der E-Booster in der Größenordnung eines herkömmlichen Turboladers liegen.“
Zusatzdruck bei Bedarf
Der E-Booster wird dem eigentlichen Abgasturbolader vor- oder nachgeschaltet. Er stellt unabhängig vom Betriebszustand des Motors Ladedruck bereit und überbrückt damit genau die Betriebsphase, in der der Abgasdruck für den Turbolader noch nicht ausreicht. Die E-Maschine läuft sehr schnell hoch, sie liefert nach nur 0,3 s einen Ladedruck von 1,3 bar (absolut). Der Drehmomentanstieg im unteren Drehzahlbereich liegt bei etwa 50 Prozent des Grundmoments.
Der E-Booster könnte schon dann seine Arbeit aufnehmen, wenn der Fahrer das Gaspedal berührt. Was dann passiert, erklärt Stefan Münz so: „Der E-Booster wirkt im Grunde wie ein selbstverstärkendes System. Er trägt dazu bei, dass der Motor schneller mehr Luft bekommt. Dadurch kann er früher mehr Kraftstoff einspritzen und es steht früher mehr Abgas zur Verfügung, um den ATL anzutreiben. Der E-Booster-Betrieb dauert dabei nur wenige Sekunden.“
Dieser rein instationäre Betrieb ist notwendig, um das Bordnetz nicht zu überlasten. Heutige Bordnetze haben allerdings noch gar nicht die Kapazität, um den E-Booster zu füttern. Die Industrie arbeitet aber an verstärkten 12-V-Bordnetzen. Immerhin leistet der Elektromotor bei voller Beschleunigung etwa 2,4 kW. Diese braucht er aber nur für eine sehr kurze Zeit. Noch einmal Dr. Münz: „Wir wollen diese 2,4 kW nicht direkt aus dem Bordnetz ziehen, sondern belasten es mit weniger Leistung für eine längere Zeit. Als Zwischenspeicher könnten zum Beispiel Supercap-Kondensatoren dienen.“
Kompakter Antrieb
Nach Auskunft des Unternehmens weist der E-Booster weder bei den Kosten noch beim Bauraum oder der Energiebilanz Nachteile gegenüber herkömmlichen Stufenturbo-Anlagen auf. Dabei produziert Borg Warner selbst ein solches System: den R2S im BMW 535d. Für Stefan Münz ist der E-Booster aber kein Konkurrent einer zweistufigen Aufladung, sondern eine Ergänzung am untere Ende des Motorenspektrums.
Ein Vorteil beim Package ist, dass der elektrische Lader nicht am Abgasstrang platziert werden muss. Dadurch kommen die temperatur- und vibrationsempfindlichen elektronischen Komponenten weg vom Motor. Wo auch immer er dann Platz findet – seine kompakte Bauweise sollte es den Package-Spezialisten leicht machen. E-Motoren können kurzzeitig ohne Einbußen bei der Lebensdauer sehr hoch überlastet werden. Der Antrieb des E-Booster muss deshalb nicht für eine stationäre Leistung von 2,4 kW ausgelegt sein und könne sehr klein gebaut werden, so Borg Warner. Er hat ein Bauvolumen von unter einem Liter und wiegt etwa 2 kg.
Und schließlich soll der E-Booster kraftstoffneutral arbeiten, obwohl er seine Energie aus dem Bordnetz und damit aus dem Kraftstoff bezieht. Der Verbrauchsvorteil resultiert vor allem aus dem Downsizing, das durch den Booster möglich wird. Das Unternehmen hat den Lader in Kooperation mit EBM Pabst (Motor) und Fujikura (Bordnetz) entwickelt. Es kann den E-Booster als Gesamtsystem mit einem abgestimmten ATL und verstärkten Bordnetz anbieten. Der Einsatz des E-Boosters ist unabhängig von der Motorenbauart. Er eignet sich allgemein für kleinvolumige Motoren und dabei vor allem für Ottomotoren. Derzeit laufen laut Stefan Münz Vorentwicklungsprojekte mit mehreren Kunden. Serienprojekte gebe es heute noch nicht. Doch im Jahr 2008 soll der E-Boost dann zu spüren sein.
.
