Was ist „Turbo-Lag" bzw. die Ansprechverzögerung des Turbos?

Antonio Roncero @roncero_antonio 1 June 2020 5 min.

Das „Turbo-Lag” bzw. die Ansprechverzögerung des Turbos ist die Zeitspanne, die vergeht, vom Moment, in dem das Gaspedal getreten wird, bis die Leistungsabgabe wirksam wird, die durch den vom Turbo erzeugten Ladedruck der Ansaugluft entsteht.

Abgesehen von wenigen Ausnahmen (kleine Motoren mit geringem Hubraum und niedriger Leistung) ist der Turbolader heute praktisch ein Standard, um die Leistung von Verbrennungsmotoren zu steigern, sowohl bei Benzin- als auch bei Dieselmotoren.

Und wenn du schon einmal einen Motor mit Turbo gefahren bist, bist du in bestimmten Situationen sicher auf eine leichte Verzögerung gestoßen zwischen dem Moment, in dem du das Gaspedal trittst, um mehr Leistung abzurufen, und dem Moment, in dem diese tatsächlich anliegt. Dieser Effekt ist als „Turbo-Lag” bzw. Ansprechverzögerung des Turbos bekannt.

Um besser zu verstehen, worin das „Turbo-Lag” besteht, ist es hilfreich, zumindest die Grundprinzipien des Aufladesystems eines Motors mittels eines Turboladers zu kennen.

So funktioniert ein Turbolader

Der Turbolader ist eine der Bauarten, die es gibt, um einen Motor aufzuladen bzw. die Lufteinströmung in den Ansaugraum zu erzwingen. Er besteht aus einem Verdichter und einer Turbine (aus dem Zusammenspiel beider Begriffe leitet sich sein Name ab), die über eine Welle verbunden sind und sich in einem Gehäuse drehen.

Die Abgase, die der Motor während des Betriebs erzeugt, treiben die Turbine an, die wiederum den Verdichter in Drehung versetzt. Dieser ist für das Verdichten der Ansaugluft bis zu einem maximalen Druck zuständig, der durch ein Überdruckventil begrenzt wird. Die verdichtete Luft gelangt in den Brennraum und steigert so die Leistung.

Warum tritt das Turbo-Lag auf?

Die charakteristische Ansprechverzögerung bei manchen Motoren mit Turbolader entsteht, wenn die Abgase die Trägheit der Turbine überwinden müssen, die im Stillstand ist oder sich bei niedriger Drehzahl dreht. Damit der Verdichter mit einer Geschwindigkeit läuft, die es ihm erlaubt, die Ansaugluft zu verdichten, muss die Turbine ausreichend schnell drehen.

Ist der Abgasstrom gering, etwa beim Beschleunigen aus niedrigen Drehzahlen, fällt es der Turbine schwer, diese Trägheit zu überwinden und sich in Bewegung zu setzen. Ebenso gilt: Ist ein Turbolader sehr groß, um einen höheren Ladedruck zu erzeugen, ist auch die Turbine größer und lässt sich schwerer antreiben.

Früher, als Motoren noch nicht über die heutige elektronische Raffinesse verfügten, war es bei Sportwagen üblich, große Turbolader einzusetzen, um deutliche Leistungssteigerungen zu erzielen. Diese Turbolader erzeugten bei hohen Drehzahlen viel Verdichtung und ließen den Motor daher deutlich mehr Leistung abgeben.

Bei niedrigen Drehzahlen dagegen – wenn der Abgasstrom gering ist – setzten sie aber nur verzögert ein. Der Fahrer musste daher vorausschauend Gas geben, und die gesamte Leistung trat praktisch schlagartig auf.

So bekämpft man das Turbo-Lag

Naheliegend ist daher, dass man zur Bekämpfung des Turbo-Lags kleine Turbolader verwendet, bei denen die Turbine möglichst wenig Kraft zum Antrieb benötigt, oder leichte Werkstoffe für deren Bau einsetzt.

Das Problem ist, dass ein kleiner Turbolader die Fähigkeit des Aufladesystems zur Leistungssteigerung einschränkt. Außerdem erfordern die hohen Temperaturen und Drehzahlen, die der Turbolader erreicht (bis zu 300.000 U/min), den Einsatz spezieller Werkstoffe wie Titan oder Keramik.

Dennoch gibt es verschiedene Technologien, mit denen sich die Ansprechverzögerung turbogeladener Motoren verringern lässt. Die gebräuchlichsten sind:

Turbolader mit variabler Turbinengeometrie. Die Leitschaufeln der Turbine sind nicht fest, sondern können verstellt werden, um den Anströmwinkel der Abgase zu verändern, sodass sich die Turbine schneller beschleunigt.
Twin-Scroll-Turbolader mit zwei Eingängen. Die Twin-Scroll-Technologie bzw. Turbos mit zwei Eingängen darf nicht mit der Doppelaufladung verwechselt werden. Bei einem Twin-Scroll-Turbo werden zwei getrennte Eingänge genutzt, um die Abgase zur Turbine zu leiten. So werden die Zylinder, die Druck liefern, von jenen getrennt, die den Druck durch das „Rückansaugen” der Abgase verringern könnten.
Doppelaufladung. Mit dieser Technik kann ein kleinerer Turbolader für eine unmittelbare Reaktion bei niedrigen Drehzahlen und ein größerer für mehr Ladedruck und Leistung bei hohen Drehzahlen eingesetzt werden. Diese Systeme können zwei (oder mehr) Turbolader unterschiedlicher Größe nutzen. Ebenso kommen Vorteile anderer Aufladeformen zum Tragen, wie Verdrängerkompressoren oder elektrische Verdichter, die in Kombination mit einem herkömmlichen Turbolader bei niedrigen Drehzahlen schnell reagieren.

„Bang-Bang”: der Anti-Lag-Effekt der alten Rennwagen

Vor all diesen Systemen mussten die Fahrer in den alten Rennwagen, die riesige Turbolader für enorme Leistungswerte einsetzten, mit gewaltigen Verzögerungen beim Ansprechen des Gaspedals zurechtkommen. Dafür entwickelten die Ingenieure ein Anti-Lag-System, das wegen seines charakteristischen Knallgeräuschs rasch als „Bang-Bang” bekannt wurde.

Dabei wurde die Zündung verzögert, sodass der Zündfunke der Zündkerze etwas später übersprang und die Verbrennung leicht verzögert stattfand. So entstand höherer Druck in den Abgasen, bedingt durch die in die Zylinder strömende Ansaugluft. Eine clevere und technisch leicht umsetzbare Lösung, die sich jedoch in einem Straßenfahrzeug nicht realisieren ließe, da sie zu hohem Verbrauch und Zuverlässigkeitsproblemen am Motor führen würde.