Elektrischer Turbolader im Motorrad: Funktion und Vorteile

Die Autoindustrie hat es vorgemacht: Mehr Leistung aus kleinen Hubräumen. Das Stichwort lautet Downsizing. Während sich die Verdichtung beim Pkw einfach und kostengünstig per Turbolader bewerkstelligen lässt, stößt das Konzept beim Kraftrad an Grenzen.

Die Herausforderungen beim Turbolader im Motorrad

Angetrieben vom Abgasstrom, benötigt der Lader eine gewisse Strömungsgeschwindigkeit im Krümmer, um auf Touren zu kommen, doch die gibt es erst ab höheren Drehzahlen. Beim Anfahren und beim untertourigen Beschleunigen ist der Turbo also relativ wirkungslos, um dann umso heftiger zuzulangen.

Der elektrische Turbolader als Lösung

Mit einer Anleihe aus dem Automobilbau will Yamaha die Vorteile der Aufladung nun nutzen, ohne ihre Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Der Schlüssel zum Erfolg könnte ein kleiner Elektromotor sein, der die Ladeturbine antreibt, wenn der Abgasstrom noch zu lahm ist.

Funktionsweise

Ein elektronisch gesteuerter 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.

Der nur knapp vier Zentimeter breite Elektromotor sitzt zwischen dem Turbinenrad auf der Abgasseite und dem Verdichterrad auf der Frischluftseite direkt auf der Laderwelle. Solange der Verbrenner noch keinen ausreichend starken Abgasstrom bereitstellt, treibt der elek­tronisch gesteuerte E-Motor das Verdichterrad an und schaufelt so das Turboloch zu.

Vorteile des elektrischen Turboladers

• Eliminierung des Turbolochs: Das Ansprechverhalten wird direkt ab Leerlaufdrehzahl verbessert.
• Erhöhtes Drehmoment: Der E-Turbo ermöglicht ein höheres Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, was die Agilität steigert und das Beschleunigungsvermögen aus dem Stand optimiert.
• Konstantes Ansprechverhalten: Die Technologie des E-Turboladers ist in der Lage, den Ladedruck auch dann aufrecht zu erhalten, wenn der Fahrer vom Gas geht oder bremst.

Technologien verschiedener Hersteller

Mercedes-AMG

Mercedes-AMG hat einen elektrischen Abgasturbolader entwickelt, der in Zukunft erstmals in einem Serienmodell zum Einsatz kommen wird. Direkt auf der Laderwelle, zwischen dem Turbinenrad auf der Abgasseite und dem Verdichterrad auf der Frischluftseite, ist ein rund vier Zentimeter schmaler Elektromotor integriert.

Der Turbolader schafft laut Mercedes-AMG Drehzahlen von bis zu 170.000 U/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 optimales Temperaturumfeld zu schaffen.

Außerdem ermöglicht die Elektrifizierung des Turboladers ein höheres Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, was die Agilität ebenfalls steigert und das Beschleunigungsvermögen aus dem Stand optimiert.

Borg Warner

Borg Warner kombiniert in Zukunft zwei unterschiedliche Ansätze - hat sogar schon einen Kunden für sein neues Konzept. Ein nicht näher betitelter großer Automobilhersteller soll von Borg Warner eine Zwitterlösung aus klassischem Turbo und Zusatzverdichter von Borg Warner erhalten. Der Name des Systems: "eTurbo".

Beim Elektro-Turbo wird ein konventioneller Turbolader um eine E-Maschine an der Turboladerwelle ergänzt. Sie macht den Turbo bei niedrigen Drehzahlen zum elektrischen Verdichter. Daneben kann der E-Motor im Lader auch als Generator verwendet werden, indem er sich über den Abgasstrom antreiben lässt.

Laut Borg Warner soll der E-Turbo gegenüber herkömmlichen Turboladern ein verbessertes stationäres Drehmoment liefern. Zeitgleich sei das spontane Ansprechverhalten um bis zu 200 Prozent verbessert worden. Dadurch soll der E-Turbo vor allem für Downsizing-Motoren geeignet sein bzw. den Entwicklern die Möglichkeit geben, die Hubräume von Motoren weiter zu senken.

Porsche

Ein frisch veröffentlichtes Patent zeigt eine neue Porsche-Erfindung zur Aufladung. Dabei erzeugen die Abgasturbinen Strom für einen E-Verdichter.

In dieser beschreibt Porsche eine Möglichkeit, einen elektrisch angetriebenen Verdichter mit Strom zu speisen, der im Abgasrohr generiert wird. Bei Porsches neuem Patent hingegen sollen die im Abgasrohr montierten Turbinen hingegen einen Generator antreiben, der wiederum die elektrische Energie für den Verdichter erzeugt.

Mit dieser Aufladungsform ließen sich die Vorteile von mehreren kleineren Abgasturboladern und einem größeren Einzellader unabhängig von der Motordrehzahl kombinieren und damit in jedem Lastzustand beziehungsweise bei jeder Drehzahl die optimale Aufladung erzielen.

Ausblick

Wie groß die Begeisterung der Szene für downgesizte Motorradmotoren sein wird, muss sich zeigen. Kaufentscheidend ist im Gegensatz zum Pkw der Charakter des Motors, nicht seine Effizienz.

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