Seite 7: Druck-Erzeugnis – Hubraum ist doch zu ersetzen

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Hitzeprobleme
Eine Alternative wären aufwändigere Turboladerkonzepte, die zum Beispiel eine variable Turbinengeometrie nutzen, um einen breiteren Drehzahlbereich abzudecken. Doch diese Technik stößt laut Achim Königstein noch an Grenzen: Was bei Dieselmotoren längst üblich ist, lässt sich beim Ottomotor nicht so einfach umsetzen: Bei ihm können durchaus Abgastemperaturen von 950 bis 1000 °C entstehen, beim Dieselmotor sind es gut 200 °C weniger. Man benötigt also teure Lader aus sehr widerstandsfähigen Materialien wie etwa im Porsche 911 Turbo, bei dem ein Turbolader mit variabler Turbinengeometrie von BorgWarner bis zu 1050 °C widersteht. Doch der 911er ist natürlich eine ganz andere Preiskategorie als Fahrzeuge der Kompaktklasse, in der wohl vorläufig einfache Lader den Ton angeben werden.

Gut ventiliert
Ähnlich wie VW setzt GM bei seinem 1,4-Liter-Motor auf das Zusammenspiel von wenig Hubraum, einfacher Turboaufladung und variabler Ventilsteuerung, um ihn effizienter zu machen. Und damit ist der dritte Begriff gefallen, der neben Direkteinspritzung und Aufladung eine entscheidende Rolle beim Downsizing spielt. Denn über Nockenwellenversteller lassen sich die Zeitpunkte verstellen, an denen sich Einlass- und/oder Auslassventile öffnen und schließen. Hierdurch können in der Teilllast die Ladungswechselverluste reduziert werden und in der Volllast kann die Zylinderfüllung erhöht werden. Bereits mit einer variablen Ventilsteuerung auf der Einlassseite wie beim TSI ist es möglich, die Füllung des Zylinders in verschiedenen Drehzahlbereichen zu verbessern. Doch GM geht noch weiter und setzt auf variable Steuerzeiten auf Ein- und Auslassseite.

Durchgespült
Nockenwellenversteller auf der Ein- und Auslassseite erlauben eine Durchspülung der Zylinder mit Frischluft. Kein Scherz: Bei diesem als „Scavenging“ bezeichneten Verfahren steuert man bei niedrigen Drehzahlen die Ventile so, dass Ein- und Auslassventile kurz gleichzeitig geöffnet sind. In diesem Moment wird dem Brennraum durch das Druckgefälle im Abgastrakt auch der letzte Rest von verbranntem Gas entzogen, während der Turbolader auf der anderen Seite Frischluft nachschiebt. Diese mit geringem Widerstand einströmende Frischluft hat wiederum eine kühlende Wirkung, sodass sich die Füllung im Zylinder verbessert. Die größere Luftmasse steigert das Drehmoment und sorgt nach der Verbrennung für einen kräftigeren Abgasstrom, sodass der Turbolader wiederum einen höheren Ladedruck liefern kann.