E-Turbos, so helfen sie, Turboloch und Emissionen zu reduzieren

Marken wie Mercedes-Benz und insbesondere deren Sportabteilung Mercedes-AMG setzen in ihren Modellen elektrische Turbos ein, die als e-Turbos bekannt sind. Diese Technologie sorgt für schnellere Reaktionen, verringert das Turboloch und die CO2-Emissionen.

Wir haben in den letzten Jahren viel über das elektrische Boosten (e-Boosting) von Dieselmotoren gehört. Mehrere Premiumhersteller setzen es inzwischen zusammen mit konventionellen Turboladern ein, um das Ansprechverhalten bei niedrigen Drehzahlen und geringer Leistung zu verbessern, wobei der konventionelle Turbo die Kontrolle übernimmt.

Die neueste Entwicklung, die außerdem darauf abzielt, Motoren bei der Einhaltung künftiger Emissionsvorschriften zu helfen, ist jedoch der elektronische Turbolader. Dieser wird bereits in der Formel 1 eingesetzt und wird von Mercedes-AMG zusammen mit dem Turbohersteller Garrett Motion für den Straßeneinsatz weiterentwickelt.

Die E-Booster (oder elektrischen Lader) und die e-Turbolader sind ziemlich unterschiedliche Dinge. Ein konventioneller Turbo wird von der Energie der Abgase angetrieben und besteht aus zwei Hauptkomponenten: einer gasbetriebenen Turbine und einem Verdichter, der die Ansaugluft des Motors tatsächlich verdichtet.

e-Turbos: Werden sie den Herstellern helfen, die Emissionen der künftigen Norm zu erreichen?

E-Booster ersetzen die Turbine durch einen 48-V-Elektromotor, sodass keine Abgase beteiligt sind. Der Vorteil eines E-Boosters ist, dass er einen Ladedruck aufbauen kann, wenn die Energie der Abgase sehr gering ist, und so die Verzögerung beseitigt, um rasch auf das Gaspedal zu reagieren.

Elektronische Turbolader behalten Turbine und Verdichter bei, ergänzen aber einen Motor, um die Reaktion des Turboladers zu verbessern, indem sie die Trägheit von Turbine und Verdichter überwinden, die sie träge beim Hochdrehen macht. Außerdem hilft er bei der Reaktion, wenn die Abgasenergie geringer ist, und gewinnt sie über den dem Turbo entsprechenden Rekuperationsbremsen zurück. Wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt, steckt noch viel Energie in den rotierenden Teilen und zunächst auch in den Abgasen.

Tatsächlich ist genug Energie vorhanden, damit der Turbo weiterhin Ladedruck aufbaut, wenn dieser nicht mehr benötigt wird. Ein elektronischer Turbolader nutzt diesen Energieüberschuss, um Strom zu erzeugen, der in der Batterie eines Hybridfahrzeugs gespeichert wird.

Der Mercedes-AMG Garrett E-Turbo integriert einen nur 40 mm dicken Elektromotor, der zwischen Turbinen- und Verdichtergehäuse des Laders sitzt. Der Motor dreht den Turbolader an, bevor die Abgase die Turbine antreiben, sodass die Reaktion selbst im Leerlauf sofort erfolgt und das Turboloch verringert wird.

Der Turbo kann, wie Garrett sagt, die „richtige Größe“ für die Aufgabe haben, was für Verbrennungsstrategien essenziell sein wird, um künftige Emissionsvorschriften einzuhalten. Mercedes-AMG hat in diesem Stadium hingegen noch nicht gesagt, ob es der Praxis der Formel 1 folgen und die Rückgewinnung elektrischer Energie nutzen wird.

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Mechanische Lader, was wird mit ihnen geschehen?

Mechanische Lader gibt es noch, doch ihr Einsatz nimmt aufgrund der höheren Effizienz und der verbesserten Reaktion der Turbolader ab. Der mechanische Antrieb verhindert Verzögerungen, da die Abgasdrücke niedrig sind. Sie werden noch von Jaguar, Land Rover, Lotus und Volvo verwendet.