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Technik
06/18/2020

Technik aus der Formel 1: Mercedes-AMG arbeitet am elektrischen Turbolader

Die Technologie soll schon bald in Serienfahrzeugen eingesetzt werden.

Turboaufladung, verbunden mit möglichst kleinen Hubräumen, ist derzeit die Lösung für viele Hersteller, um die strengen Abgasnormen zu erfüllen. Dabei entsteht für die Entwickler oft ein Zielkonflikt zwischen einem kleinen, schnell ansprechenden Lader, der jedoch eine vergleichsweise geringe Spitzenleistung erzielt, und einem großen Lader mit hoher Spitzenleistung, der wiederum erst verzögert anspricht.

Das will Mercedes-AMG mit einer Technik, für die man Know-how in der Formel 1 sammelte, lösen - dem elektrisch betriebenen Abgasturbolader.

Die Idee ist nicht neu. Bei Audi gibt es bereits den elektrisch angetriebenen Verdichter (z.B. für den TDI-Motor im SQ7 TDI), Garrett Motion (mit denen Mercedes-AMG zusammen gearbeitet hat) kündigte 2019 einen E-Turbo an, ebenso BorgWarner, wo die Massenfertigung eines eTurbo 2022 starten soll.

Wie funktioniert das?  Direkt auf der Laderwelle, zwischen dem Turbinenrad auf der Abgasseite und dem Verdichterrad auf der Frischluftseite, ist ein rund vier Zentimeter schmaler Elektromotor integriert. Dieser elektronisch gesteuerte E-Motor treibt das Verdichterrad an, bevor dieses den Abgasstrom übernimmt.  Die Elektrifizierung des Turboladers verbessert das Ansprechverhalten direkt ab Leerlaufdrehzahl und über den gesamten Drehzahlbereich hinweg deutlich. Das gefürchtete "Turboloch" – das verzögerte Ansprechen eines herkömmlichen Laders – wird durch den E-Motor eliminiert.

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Vorteil: Der Verbrennungsmotor reagiert noch spontaner auf Fahrpedalbefehle und die Elektrifizierung des Turboladers sorgt für ein höheres Drehmoment schon bei niedrigen Drehzahlen. Auch wenn der Fahrer vom Gas geht oder bremst, ist die Technologie des E-Turboladers in der Lage, den Ladedruck stets aufrecht zu erhalten, so dass ein kontinuierlich direktes Ansprechverhalten gewährleistet ist.

Der Turbolader schafft Drehzahlen von bis zu 170.000/min, was einen sehr hohen Luftdurchsatz ermöglicht. Er lässt sich mit einem 48-Volt-Bordnetz betreiben. Lader, Elektromotor und Leistungselektronik sind an den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors angeschlossen, um ein stets bestmögliches Temperaturumfeld zu schaffen.

"Der elektrische Turbolader ist ein Beispiel für den Transfer von Formel 1 Technologie auf die Straße, mit dem wir aufgeladene Verbrennungsmotoren auf ein bislang unerreichtes Agilitäts-Niveau heben werden“, so Tobias Moers, Vorsitzender der Geschäftsführung der Mercedes-AMG GmbH.

Die Entwicklung befindet sich in der finalen Phase und der elektrische Turbolader soll mit der nächsten Fahrzeuggeneration Einzug in die Serie halten - wobei nicht präzisiert wird, wann das sein wird.