Porsches jüngste Turbo-Entwicklung heißt VTG
15. November 2005: Der Stuttgarter Sportwagenbauer Porsche wird weltweit erstmals einen aufgeladenen Ottomotor mit variabler Turbinengeometrie (VTG) vorstellen. Diese Technik, die seit den 90er-Jahren in Diesel-Turbomotoren eingesetzt wird, ermöglicht vor allem bei niedrigen Drehzahlen eine deutliche Verbesserung der Elastizität und der Beschleunigung. Die technische Hürde, das Problem der im Vergleich zu Dieselmotoren wesentlich höheren Abgastemperaturen von bis zu 1.000 °C, haben die Stuttgarter nach eigenen Angaben in enger Zusammenarbeit mit dem Turboladerhersteller BorgWarner Turbo Systems gelöst. Porsche setzt an dieser Stelle hoch temperaturfeste Materialien aus der Raumfahrt ein.
Die Kernelemente der VTG sind verstellbare Leitschaufeln, die den Abgasstrom des Motors variabel und gezielt auf das Turbinenrad des Abgasturboladers leiten. Damit kann das Prinzip der variablen Turbinengeometrie die Vorteile von kleinen und großen Abgasturboladern verbinden. Die Kombination ermögliche sowohl ein sehr gutes Ansprechverhalten mit hohen Drehmomentwerten bereits bei niedrigen Drehzahlen als auch hohe Leistungswerte bei hohen Drehzahlen. Das hohe Drehmoment steht dabei auch über einen deutlich größeren Drehzahlbereich zur Verfügung.
Die Erfindung des Abgasturboladers geht auf den 16. November 1905 zurück. Der Ingenieur Dr. Alfred Büchi erhielt vor ziemlich genau 100 Jahren vom Kaiserlichen Patentamt das Patent für eine "Verbrennungskraftmaschinenanlage, bestehend aus einem Kompressor (Turbinenkompressor), einem Kolbenmotor und einer dahintergeschalteten Turbine". Büchis Idee bestand nicht allein in der Vorverdichtung der Luft, sondern auch in der Nutzung jener kinetischen Energie, die mit den Abgasen unter hohem Druck nutzlos ausgestoßen wird. Er verwendete die nach der Verbrennung ausströmenden Abgase zum Antrieb einer Turbine, die wiederum einen Verdichter antreibt, der die angesaugte Luft vorverdichtet und auf diese Weise den Füllungsgrad des Motors erhöht. Die Einsatzgebiete seiner Erfindung beschränkten sich im Jahr 1923 zunächst auf große Schiffsmotoren.
Fünfzig Jahre später setzte Porsche in der amerikanischen CanAM-Serie das über 1.100 PS starke Rennfahrzeug 917/30 als Turbo-Technologieträger äußerst erfolgreich ein. 1974 stellten die Stuttgarter auf dem Pariser Automobilsalon den ersten 911 Turbo vor. Der 250 km/h schnelle Supersportler erreichte seine Spitzenleistung von 260 PS bei niedrigen 5.500 1/min, das maximale Drehmoment von 343 Newtonmetern bei 4.000 1/min. Nur drei Jahre später schöpfte der Nachfolger des Ur-Turbo 300 PS aus 3,3 Litern Hubraum. Ausschlaggebend für die Leistungssteigerung und völlig neu war der Einsatz eines Ladeluftkühlers. Er kühlte die heiße Ladeluft auf unter 100 °C ab. Dadurch konnte der erforderliche Ladedruck ohne Leistungseinbußen reduziert werden.
Der 911 Turbo aus dem Jahr 1990 verfügte über einen um 50 Prozent vergrößerten Ladeluftkühler, einen ebenfalls vergrößerten Turbolader und eine druckgesteuerte Kennfeld-Zündung und dadurch über 320 PS. Anfang 1995 ging dann die vierte Generation des 911 Turbo an den Start. Sie läutete, nachdem bei dem Technologieträger Porsche 959 im Jahr 1987 erstmals ein zweiter Abgasturbolader erfolgreich eingesetzt wurde, die "Bi-Turbo-Ära" in der Serie ein. Als Basis diente der 3,6-Liter-Motor aus dem 911 Carrera. Seine Leistungsdaten unterschieden sich jedoch deutlich, denn der Neue war mit einem Doppellader bestückt. Der 290 km/h schnelle 911 Turbo leistete 408 PS und verfügte über ein maximales Drehmoment von 540 Newtonmetern. Die Leistungsentfaltung gestaltete sich laut Porsche harmonischer, denn die beiden kleineren Turbinen sprachen im Abgasstrom schneller an.
VarioCam Plus hieß die herausragende technische Neuerung des aktuellen 911 Turbo, der Anfang 2000 startete. Das System vereint zwei Motorenkonzepte. Dies wird durch die einlassseitige Verstellung der Nockenwelle und die Umschaltung des Ventilhubs, jeweils gesteuert von der Motronic, möglich. Folge: Im Leerlauf und in der Teillast sinken Verbrauch und Emissionen. In der Volllast werden dagegen Drehmoment und Spitzenleistung durch eine speziell ausgelegte Nockenkontur bei einem Ventilhub von maximal zehn Millimetern erreicht.
Autor(en): Thomas Jungmann
Quelle: http://www.all4engineers.com/i…751d8fdfbf8e07e09475595d9
