Meilenstein: Continental Turbolader mit wassergekühltem Aluminium -Turbinengehäuse ist im 3-Zylinder-Ottomotor des MINI in Serie gegangen – Weltweit kommt damit erstmals ein Turbolader dieser Art in einem Pkw zum Einsatz – Wasserkühlung ermöglicht den Einsatz des Leichtbauwerkstoffs und damit eine deutliche Gewichtsersparnis von nahezu 30% bei gleichzeitigen Kosten- und Systemvorteilen.
Kleinerer Hubraum und geringer
Kraftstoffverbrauch bei gleicher oder sogar gesteigerter Leistung –
das ist die Erfolgsformel beim Downsizing. Damit dies realisiert
werden kann, ist ein modernes Aufladesystem erforderlich. Dieser
weltweite Entwicklungstrend zur Turboaufladung bei Ottomotoren ist
in vollem Gange. Der internationale Automobilzulieferer Continental
unterstützt diesen Trend und setzt mit seiner wegweisenden und
innovativen Turboladertechnologie Meilensteine. Der erste
Continental-Turbolader ging bereits 2011 in einem hoch effizienten
und mehrfach preisgekrönten 1,0 l Motor in Serie. Dieser
Erfolgsgeschichte fügt das Unternehmen nun mit einer
technologischen Weltpremiere ein weiteres Kapitel hinzu: Die
Powertrain Entwickler von Continental haben den ersten Pkw-
Turbolader mit einem Turbinengehäuse aus Aluminium in Serie
gebracht. Das Aggregat wird seit dem Frühjahr 2014 in die
3-Zylinder-Ottomotoren für den MINI Hatch integriert. „Aluminium im
Pkw-Turboladerbau ist ein Meilenstein“, sagt Wolfgang Breuer, Leiter
der Business Unit Engine Systems, Division Powertrain. „Mit diesem
Leichtbauwerkstoff sparen wir fast 30% Gewicht gegenüber einem
herkömmlichen Stahlturbolader, senken dabei die Kosten und
erschließen Systemvorteile.“
Seine Premiere hat der innovative Turbolader von Continental mit
Aluminium-Turbinengehäuse in einer anspruchsvollen Downsizing-
Anwendung: einem aufgeladenen 3-Zylindermotor mit 1,5 l Hubraum
und 100 kW Leistung. „Der Turbolader ist aber nicht nur wegen des
Aluminiums eine Besonderheit. Er ist auch keine typische
Anbaukomponente mehr, sondern integraler Bestandteil des Motors“,
erläutert Udo Schwerdel, Leiter der Produktlinie Turbolader, Engine
Systems, Division Powertrain. „Um die Anforderungen an das
Aggregat und seine Einbindung in den Zylinderkopf zu erfüllen,
haben wir schon in der Simulationsphase eng mit der BMW Group
zusammengearbeitet, ein Vertrauensbeweis, den wir außerordentlich
hoch schätzen.“
Aluminium im Turbolader: Weniger Gewicht, weniger
Kraftstoffverbrauch
Während herkömmliche Turboladerkonstruktionen mit Stahlgehäuse
bei Volllastbetrieb durchaus rot glühen können, bewahrt das
Turbinengehäuse aus Aluminium einen kühlen Kopf. „Das
doppelwandige Aluminium-Turbinengehäuse umgibt den heißesten
Bereich mit einem kühlenden Wassermantel“, sagt Schwerdel. Dank
des Kühlmittelstroms, der diesen Mantel durchfließt, wird die
Oberfläche des Gehäuses außen nicht heißer als 120 °C, innen bleibt
die Temperatur unter 350 °C. Das hat laut Udo Schwerdel gleich zwei
Vorteile: „Erstens ist viel weniger Aufwand zum Wärmeschutz
benachbarter Komponenten nötig. Zweitens bewirkt die Kühlung des
Abgasstroms, dass der Katalysator thermisch nicht so hoch belastet
wird und daher kaum altert.“ Gleichzeitig sorgt ein elektrischer
Aktuator am Waste-Gate mit seiner Dynamik dafür, dass sich der
Katalysator schnell aufheizt.
Basierend auf dem vorgegebenen Baukastenprinzip ist der
Turbolader zwar eng in den Motor integriert (er ist beispielsweise
fester Bestandteil des Abgaskrümmers), aber über die Schnittstelle
am Zylinderkopf lassen sich auch Continental-Turbolader mit
Stahlgehäuse an denselben Grundmotor anbinden. Der
Fahrzeughersteller nutzt diese Option für Hochleistungsmotoren
sowie für Exportfahrzeuge, die in heiße Länder gehen. Bei den
Stahlausführungen wird das Lagergehäuse im Inneren des
Turboladers gekühlt, beim Aluminium-Turbolader genügt die Kühlung
von außen.
Pro Aluminium-Turbolader werden im MINI 1,2 kg Gewicht
eingespart. Da weniger Gewicht auch weniger Kraftstoffverbrauch
bedeutet, unterstützt der Leichtbauwerkstoff die anspruchsvollen
Verbrauchs- und Emissionsziele der Automobilindustrie. Und trotz
des Mehraufwands für die Wasserkühlung sind diese Turbolader
insgesamt günstiger für den Automobilhersteller. „Bei Stahlgehäusen
treiben hochwarmfeste Werkstoffe wie Nickelbasislegierungen die
Preise“, so Schwerdel, „unsere Aluminium-Legierung dagegen ist ein
wirtschaftlicher Werkstoff.“
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