Elektrischer Turbo: Ist es ein Turbolader oder ein Kompressor?
Wenn Sie im Internet surfen, stoßen Sie möglicherweise auf verschiedene Diskussionen zum elektrischen Turbo. Aus diesem Grund haben wir uns entschieden, uns mit diesem Thema zu befassen und zu erklären, wozu ein elektrischer Turbo dient.
Doch zunächst müssen wir eine grundsätzliche Frage beantworten. Handelt es sich um einen Turbolader oder einen Kompressor?
Inhaltsverzeichnis
Turbolader oder Kompressor?
Auf diese Frage gibt es nur eine einfache Antwort. Der elektrische Turbo wird mit Strom betrieben. Betrachtet man jedoch den grundlegenden Unterschied zwischen einem Turbolader und einem Supercharger, wird uns schnell klar, dass es sich nicht um einen Turbolader oder einen Kompressor handeln kann.
Turbolader: Was sind seine Vorteile und was ist das Turboloch?
Der wesentliche Unterschied zwischen einem Turbolader und einem Kompressor besteht darin, dass ein Kompressor mechanisch über einen an der Kurbelwelle befestigten Riemen angetrieben wird. Im Gegensatz dazu wird ein Turbolader durch die Abgase des Motors angetrieben.
Verschiedene Vor- oder Nachteile einer bestimmten Motoraufladung hängen vom Antrieb des Kompressors und des Turboladers ab.
Turbolader:
Ein Turbolader erhöht den Druck im Ansaugkrümmer mithilfe der Abgase, die seine Turbine antreiben. Die durch die Abgase angetriebene Turbine ist mit der im Saugrohr befindlichen Turbine verbunden und sorgt so für deren Antrieb.
Durch die Rotation der Turboladerturbine wird die Luft in die Zylinder gedrückt, was für mehr Leistung des Motors sorgt. Die Leistungssteigerung ist darauf zurückzuführen, dass der Motor aus dem gleichen Luftvolumen viel mehr Sauerstoffmoleküle erhält, da die Luft unter Druck steht.
Arten von Turboladern: Turbo, Twin Turbo, Twin-Scroll, kennen Sie sie alle?
Da Abgase den Turbo antreiben, ist klar, dass die Wirkung des Turbos nicht sofort eintritt, sondern erst nach Überschreiten einer bestimmten Drehzahl, wenn der Druck im Abgasrohr so stark ansteigt, dass die Turbine rotiert. Deshalb macht sich die Wirkung des Turboladers je nach Größe und Typ des Turboladers erst ab ca. 2000 U/min bemerkbar.
Große Turbos sind bei niedrigen Drehzahlen weniger effizient, was zu einem geringeren Ansaugkrümmerdruck führt. Umgekehrt drehen kleinere Turbolader bei niedrigeren Drehzahlen schneller, können bei höheren Drehzahlen jedoch nicht genügend Druckluft liefern.
Der Turbolader ist somit je nach Größe und Typ auf einen bestimmten Drehzahlbereich begrenzt.
Kompressor:
Der Lader hat die gleiche Funktion wie der Turbolader, wird aber im Gegensatz zu diesem nicht durch Abgase angetrieben, sondern mechanisch durch einen Riemen, der mit der Kurbelwelle verbunden ist. Gegenüber einem Turbolader hat der Kompressor einen großen Vorteil: Er leidet nicht unter einem Turboloch und reagiert sofort auf das Betätigen des Gaspedals.
Turboloch: Was ist das und wie kann man es reduzieren?
Da der Kompressor für seinen Antrieb Energie vom Motor nutzt, entnimmt er dem Motor etwas Energie. Am Ende wird es jedoch im Gegenzug mehr Leistung geben. Ein weiterer Nachteil des Kompressors ist sein geringerer adiabatischer Wirkungsgrad als der Turbolader.
Adiabatischer Wirkungsgrad ist die Fähigkeit eines Kompressors, Luft zu komprimieren, ohne der Luft überschüssige Wärme zuzuführen. Je niedriger die Lufttemperatur, desto dichter ist die Luft und desto mehr Sauerstoffmoleküle enthält sie. Kompressoren geben also mehr Wärme an die Luft ab als Turbolader, was sie weniger effizient macht.
Elektrischer Turbo:
Der elektrische Turbo ist ein Kapitel für sich. Es handelt sich um eine Turbine, die mit Strom angetrieben wird. Der elektrische Turbo benötigt für seinen Antrieb keine Energie aus Abgasen, da er für seinen Antrieb einen Elektromotor und eine spezielle Batterie nutzt.
Dadurch hat der elektrische Turbo mehrere Vorteile. Das wohl Größte ist die völlige Beseitigung des Turbolochs und der sofortige Druckanstieg im Ansaugtrakt nach Tritt auf das Gaspedal und damit das sofortige Einsetzen der Power. Dies ermöglicht ein besseres Ansprechverhalten des Motors sowie einen geringeren Kraftstoffverbrauch und geringere Emissionen.
Motorleistung und Drehmoment: Welcher dieser Parameter ist wichtiger?
Ein elektrischer Turbolader kann die Drehzahl seiner Turbine regulieren, indem er die Drehzahl des Elektromotors verändert. Dieser Turbotyp benötigt keine zusätzlichen Vorrichtungen wie ein Blow-off-Ventil, ein Wastegate oder variable Schaufeln, um das Turboloch zu regulieren.
Abblaseventil: Wozu dient dieses Gerät?
Der Propeller des elektrischen Turbos kann sich fast augenblicklich auf etwa 100.000 U/min drehen. Im Leerlauf des Motors dreht sich die Turbine ständig mit einer Drehzahl von ca. 8.000 U/min.
Allerdings wird der elektrische Turbo nicht eigenständig zur Aufladung des Motors genutzt. Bei hohen Motordrehzahlen würde die Energie aus der Spezialbatterie nicht ausreichen, um die Turbine mit ausreichender Drehzahl anzutreiben.
Bei Verwendung eines stärkeren Akkus oder einer größeren Anzahl solcher Akkus würde der Preis eines elektrischen Turbos mit Umbau des gesamten Stromnetzes den Preis des restlichen Autos übersteigen.
Deshalb arbeitet der elektrische Turbolader nur bei niedrigen und mittleren Drehzahlen, bei hohen Drehzahlen schaltet er ab und überlässt die Aufladefunktion dem klassischen Turbolader.
Die Anforderungen des elektrischen Turbos an das Stromnetz des Autos sind relativ hoch und stellen ein ernstes Problem dar. Damit der elektrische Turbo effizient genug ist, müssten Autohersteller die Spannung im Auto auf 48 Volt erhöhen.
Dies wäre jedoch mit der Änderung aller möglichen Teile des Autos verbunden, von der Batterie über die Lichtmaschine bis hin zum gesamten Stromnetz des Fahrzeugs, was zu zusätzlichen Produktionskosten führen würde, die die Automobilhersteller jedoch zu reduzieren versuchen.
Vorteile:
- Komplettes Fehlen eines Turbolochs
- Benötigt keine zusätzliche Ausrüstung zur Regelung des Fülldrucks
- Keine hohe thermische Belastung
Nachteile:
- Hoher Preis
- Frage der Zuverlässigkeit
- Erfordert eine spezielle Batterie, die diesen Turbo antreibt
- Komplexes elektrisches Netzwerk des Autos