Schneller durchstarten – weniger Verbrauch

Herkömmliche Turbolader sorgen zwar für eine höhere Beschleunigung des Autos und damit für ein erhabenes Fahrgefühl, haben jedoch einige Nachteile: Allen Bemühungen zum Trotz gibt es immer noch das allgemein bekannte „Turboloch“ und es ist mit einer hohen Ausfallrate der Bauteile unter anderem wegen der hohen Abgastemperaturen ist zu rechnen. Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH zeigt auf der Hannover Messe einen neuartigen Abgastrakt, der aufgrund seiner einfachen Bauweise diese Nachteile nicht mehr aufweist (Halle 2, C19). Sein Name: MEDUSA (Multiple Exhaust Duct Source Adjustment).

Bei der Abgasturboaufladung werden mit einem Verdichter der Druck und der Volumendurchsatz des Luftstromes vor dem Verbrennungsmotor erhöht. Dabei treibt die mit den Motorabgasen beaufschlagte Turbine den Verdichter an. Um den Verbrennungsmotor über sein gesamtes Drehzahlband mit Frischluft zu versorgen und damit eine hohe Beschleunigung des Fahrzeugs gewährleisten zu können, wird der Betrieb der Turbine geregelt.

Die Möglichkeiten, die Turbine mit einem Ottomotor zu regeln, ist im Moment hauptsächlich auf eine Bypass-Regelung (Waste-Gate) beschränkt, bei der die Radialturbine kleiner ausgelegt und ein Teil des Abgasmassenstroms an der Turbine vorbeigeleitet wird. Des Weiteren kann die Turbine mit variablen Leitschaufeln (VTG, VNT) oder einer Schiebehülse (z.B. VGT) geregelt werden. Allerdings werden diese Lösungen meist nur in Kombination mit einem Dieselmotor für PKW-Anwendungen eingesetzt. Die Gründe dafür sind die hohe Komplexität dieser Lösungen und die geringeren Abgastemperaturen als beim Ottomotor. Für Dieselmotoren in LKW-Anwendungen hat sich dennoch die Waste-Gate-Regelung etabliert, da eine hohe Zuverlässigkeit gefordert ist.

Üblicherweise werden die Abgase aus den einzelnen Zylindern des Motors mit Hilfe eines Abgaskrümmers zusammengeführt und über ein Spiralgehäuse zur Turbinenstufe gelenkt. Auch Lösungen mit zwei voneinander getrennten Spiralgehäusen, auch Twin-Scroll-Turbine genannt, gehören zum Stand der Technik. Im Vergleich zur Lösung mit einem Spiralgehäuse bleibt die Impulsenergie des Abgases besser erhalten und kann der Turbine zugeführt werden. Mit einer Twin-Scroll-Turbine geht dennoch Impulsenergie verloren.

Mit Hilfe des neuartigen Abgastrakts MEDUSA wird die Impulsenergie der Abgasströme deutlich effizienter genutzt. Die Regelung erfolgt hierbei über die Teilbeaufschlagung der Turbine mit Hilfe von voneinander getrennten Schaufelkanälen vor der Turbine. Damit ist eine gezielte Anströmung pro beaufschlagtem Turbinensegment möglich und die notwendigen Regelaggregate müssen nicht am Turbolader befestigt sein. Diese Aggregate können des Weiteren zwischen Motor und Turbolader oder direkt am Motor angebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass ein einfacher und schneller Austausch des Regelaggregats möglich ist. Außerdem ist für die Regelung des Turboladers keine komplexe Konstruktion am Turbolader notwendig.

Da mit MEDUSA die Impulsenergie genutzt wird, kann die Turbine schneller auf die gewünschte Betriebsdrehzahl gebracht und das sogenannte „Turboloch“ reduziert werden. Die Fertigung und Instandhaltung wird mit Hilfe dieses Konzepts deutlich einfacher und kostengünstiger. Außerdem bietet MEDUSA neben der Waste-Gate-Regelung eine willkommene Möglichkeit die Turbine für den Betrieb mit einem Ottomotor zu regeln.