Motorenaufladung: “Supercharger” von Valeo könnte Abgasturbolader ersetzen
Aufladung ist im Zusammenhang mit der Entwicklung kompakter und damit sparsamer Pkw-Antriebe ein wichtiger Entwicklungstrend, wenn es um Verbrennungsmotoren geht. Traditionell hat sich dort der Abgasturbolader einen festen Platz erobert. Elektrisch angetriebene Kompressoren bieten sich Motorenherstellern nun als Alternative und Ergänzung an.
Der französische Zulieferer Valeo ist nach eigenen Angaben mit mehreren Motoren- und Automobilherstellern weltweit in intensiven Gesprächen, um den elektrisch angetriebenen Kompressor – bei Valeo „Supercharger“ genannt – als Ergänzung oder Alternative zum Abgasturbolader (ATL) in Serie einzuführen. Wobei nach Angaben von Christian Schubert, bei Valeo Air Charging Systems verantwortlich für die Geschäftsentwicklung, der Schwerpunkt auf der Ergänzung des ATL bei aufgeladenen Motoren liegt.
In puncto Effizienz ist der Abgasturbolader nur schwer zu ersetzen, da er die Energie im Abgas nutzt. Der Kompressor von Valeo baut im Gegensatz zum Abgasturbolader jedoch unabhängig vom Betriebspunkt des Motors – sprich von Drehzahl und Abgas-Massenstrom – den Ladedruck auf.
Bei doppelt aufgeladenen Motoren tritt der Supercharger gegen die bereits in Serie befindlichen Lösungen mit zwei Abgasturboladern oder mechanisch angetriebenen Schraubenverdichtern in Verbindung mit ATL an. Volkswagen kombiniert z. B. in seinem 1,4-l-TSI-Motor einen mechanischen Kompressor des Zulieferers Eaton mit einem Turbolader.
„Ein riemengetriebener Schraubenverdichter baut zwar im unteren Drehzahlbereich auch viel Ladedruck auf, ist aber auch wie der ATL von der Drehzahl des Motors abhängig und somit nur auf eine bestimmte Motorendrehzahl optimiert. Die Mehrleistung des Motors zehrt den Leistungsbedarf des mechanischen Laders teilweise wieder auf“, argumentiert Schubert. Bei zwei Abgasturboladern sieht er Schwierigkeiten bei der Auslegung, da auch hier die Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Motors gegeben ist.
Der Supercharger entwickelt dagegen völlig unabhängig von den Motorparametern den maximalen Ladedruck und sorgt somit für entsprechende Drehmomente und Leistungen des Motors zu jedem Zeitpunkt. Vor oder nach dem Abgasturbolader montiert, liefert er bei geringen Motordrehzahlen bereits Ladedruck, ehe der ATL auf Drehzahl kommt. Die besonders bei hubraumschwachen hochaufgeladenen Motoren auftretende Anfahrschwäche wird durch den elektrischen Supercharger eliminiert.
Supercharger sorgt durch einfache Handhabung für reges Kundeninteresse
Das rege Kundeninteresse zielt nach Angaben von Schubert auch auf die einfache Handhabung des Superchargers. So ist die doppelte Aufladung mit elektrischem Supercharger deutlich einfacher als die von Wettbewerbssystemen. Der Einbauort sei zudem unabhängig vom Abgasstrang und von der Kurbelwelle.
Teure und komplizierte technische Lösungen wie die variable Turbinengeometrie können entfallen. Ein einfacher, starrer Abgasturbolader reiche dabei in Verbindung mit dem Supercharger völlig aus. Außerdem zeigt sich Schubert davon überzeugt, dass die Variante von Valeo auch finanziell mit den bisherigen Lösungen mithalten und sogar eine kostengünstige Alternative zum Hybridantrieb sein kann. Konkrete Zahlen wollte er allerdings nicht nennen.
Bisher hat Valeo den Supercharger in Verbindung mit Hubräumen von 1,0 l bis zu 4,0 l untersucht. Den größten Einsatzbereich sieht Schubert jedoch bei Motoren mit bis zu 2,0 l Hubraum.
Supercharger eignet sich sowohl für Otto- als auch für Dieselmotoren
Grundsätzlich spielt es dabei keine Rolle, ob Otto- oder Dieselmotoren aufgeladen werden. Die Leistung des Valeo Electric Superchargers beträgt bei 12 V Spannung maximal 2 kW. Je nach verwendetem Kompressorrad entsteht dabei ein maximaler Ladedruck von etwa 1,45 bar.
Ein Problem bei der Stromversorgung sieht er nicht. „Die Rekuperation wird heute noch nicht ausreichend genutzt. Oftmals könnte viel mehr Energie zurückgewonnen werden, aber die Batterie ist bereits voll und es gibt keine Abnehmer.“
Außerdem arbeitet Valeo auch intensiv an Bordnetzkomponenten für 48 V Betriebsspannung und dann bestünde an elektrischer Energie im Fahrzeug kein Mangel – dann könnte der Supercharger auch mit mehr als 6 kW Leistung eingesetzt werden.
„Das französische Unternehmen kann „relativ zügig“ die Serienproduktion aufnehmen. Im Jahr 2012 ist noch kein Serienanlauf geplant, mehr war dem Valeo-Manager zum Produktionsstart nicht zu entlocken.
Valeo hatte die elektrisch angetriebene Kompressortechnik Ende 2011 vom britischen Entwicklungsdienstleister Controlled Power Technologies übernommen.
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