Seite 4: Druck-Erzeugnis – Hubraum ist doch zu ersetzen

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Sparsames Downsizing
2007 schoben die Wolfsburger dann den „kleinen“ TSI ohne Kompressor hinterher, dessen Turbolader bereits bei sehr niedrigen Drehzahlen anspringt. In Zahlen: Das maximale Drehmoment von 200 Nm liegt zwischen 1500 und 3500 U/min an, also dem in der Praxis am häufigsten genutzen Drehzahlbereich. Doch noch interessanter ist in Zeiten steigender Spritpreise der Vergleich mit einem älteren Motor ohne Aufladung und Direkteinspritzung: Der Normverbrauch des TSI beträgt im Golf V 6,3 Liter, der nicht mehr angebotene 2,0-Liter-Saugmotor mit 115 PS im Golf IV forderte 8,7 Liter. Das ist eine beachtliche Differenz – wenn auch der Vergleich zwischen zwei verschiedenen Fahrzeuggenerationen etwas hinkt, da nicht nur der Antrieb alleine den Verbrauch bestimmt.

Druckvolle Entdrosselung
Die Grundidee des Downsizings besteht darin, mithilfe einer Aufladung einem Motor mit wenig Hubraum mehr Drehmoment zu entlocken. Wie beim Magerbetrieb hilft diese Kombination dabei, den Motor zu entdrosseln – der Weg dahin ist allerdings ein völlig anderer. Indem man den kleineren Motor mithilfe der Aufladung eine höhere Last aufbürdet, macht man ihn paradoxerweise effizienter: Bei gleicher Geschwindigkeit wird ein Motor mit kleinerem Hubraum bei einer höheren spezifischen Last betrieben, wobei er bei weiter geöffneter Drosselklappe arbeitet. Reicht die Leistung dann nicht mehr für höhere Drehmomente, wird mittels Turbolader mehr Luft und Kraftstoff in die Brennräume gepresst und dadurch eine höhere Leistung als im Saugbetrieb erzielt. Übrigens sorgt auch hier die Direkteinspritzung für die bereits erwähnte Innenkühlung, sodass für die Turboaufladung eine höhere Verdichtung gewählt werden kann.

Entscheidend ist allerdings der deutlich höhere Druck, oder um es genau zu sagen, der so genannte „Mitteldruck“. Im Unterschied zu Drehmoment oder Leistung sagt dieser Begriff unabhängig vom Hubraum etwas über den Arbeitsdruck des Motors aus. Während ein Otto-Saugmotor auf etwa 12 bis 13 bar kommt, lässt sich der Mitteldruck per Aufladung auf über 20 bar steigern.

Der Mitteldruck zählt
Um diesen „gemittelten Druck“ zu bestimmen, wird ein Arbeitsspiel betrachtet – also der Zeitraum von einer Zündung bis zur nächsten. Bei diesem Vorgang entsteht kurz nach der Verbrennung der „Spitzendruck“. Beim Ansaugen von Luft oder Gemisch ist der Druck dagegen am niedrigsten, tatsächlich sogar negativ, wenn nicht zum Beispiel ein Turbolader bei der Befüllung des Zylinders nachhilft. Das erklärt auch, warum ein Interesse daran besteht, den Motor zu entdrosseln, um das gemittelte Druckniveau möglichst hoch zu halten.