Turbolader-Funktion im Motorrad: Eine detaillierte Betrachtung

Die Idee, Motorräder mit Turboladern auszustatten, um mehr Leistung zu erzielen, ist nicht neu. So schuf beispielsweise Honda mit der CX 500 Turbo im Jahre 1980 einen Meilenstein auf den Straßen.

Grundlagen der Turbolader-Technologie

Ein Abgasturbolader besteht aus einer Turbine im Abgasstrom, die über eine Welle mit einem Verdichter im Ansaugtrakt verbunden ist. Beim Turbo werden Abgase in einen Verdichter geleitet, wo das Turbinenrad des Laders vom Abgasstrom angetrieben wird. Der Verdichter des Turboladers erzeugt damit einen Überdruck. Durch den höheren Druck wird mehr Frischluft in den Zylinder gepresst, wenn das Einlassventil geöffnet ist. Die zusätzliche, zur Verbrennung in die Brennkammern geleitete Luft führt zu einer schubartigen Steigerung von Leistung und Drehmoment.

Ein Turbolader macht eigentlich nichts anderes, als dem Motor mehr Sauerstoff zuzuführen, um durch die Verbrennung einer entsprechend größeren Kraftstoffmenge mehr Leistung aus einem Motor zu erhalten. Ein Turbolader besteht aus einer Abgasturbine im Abgasstrom, die über eine Welle mit einem Verdichter im Ansaugtrakt verbunden ist. Die Turbine wird durch den Abgasstrom des Motors angetrieben und bringt so den Verdichter zum Drehen. Der Verdichter erhöht dadurch den Druck im Ansaugtrakt des Motors, sodass während des Ansaugtaktes eine größere Menge Luft in den Zylinder gelangt, als bei einem Saugmotor. Wegen der größeren Gasmenge ist bei Otto-Turbomotoren meist eine Verringerung des Verdichtungsverhältnisses gegenüber vergleichbaren Saugmotoren nötig, da es sonst durch zu hohe Drücke und daraus resultierende hohe Temperatur zur unkontrollierten Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches kommen kann (Klopfen).

Komponenten eines Turbolader-Systems

Um den Turbokreislauf herzustellen, muss eine Verbindung zwischen der Drosselklappe und der Druckseite des Turboladers hergestellt werden. Dazwischen wird zum Runterkühlen ein Ladeluftkühler platziert. Außerdem muss ein Schubumluftventil oder auch "Blow-Off" genannt in die Ladeluftverrohrung eingesetzt werden.

• Turbokrümmer: Der Turbolader wird direkt am Krümmer montiert, so dass die Abgase den Turbolader antreiben können.
• Wastegate: Das Wastegate leitet überflüssige Abgase an der Turbine in die Abgasanlage.
• Ladeluftkühler: Dazwischen wird zum Runterkühlen ein Ladeluftkühler platziert.
• Luftfilter: Da bei turboaufgeladenen Motoren der Lader aber saugt, muss der Luftfilter mit einer entsprechenden Verrohrung mit der Ansaugseite des Laders verbunden werden.
• Blow Off-Ventil / Schubumluftventil: Ein SUV (Schubumluftventil) hat generell die Aufgabe die Druckluft, die bei der Fahrt entsteht, umzuleiten. Somit wird der Turbolader nicht abgebremst.
• Hosenrohr & Abgastechnik: Als Bestandteil der Abgasanlage ist das Hosenrohr oder auch Flammrohr bzw. Downpipe genannt, das Bindeglied zwischen Lader und restlicher Abgasanlage.
• Abgasanlagen: Abgasanlagen, oder auch "Auspuff" genannt, ist der Teil eines Motors, durch den die Abgase ins Freie geleitet werden.
• Kraftstoffversorgung: Bei Turbomotoren entsteht bei Volllast eine größere Luftmenge als bei Saugermotoren.
• Verdichtungsreduzierung: Um ein höheres Gemisch zu fahren ab einem Ladedruck von 0,4 bar muss die Verdichtung reduziert werden.

Historische Entwicklung der Turbo-Motorräder

In den 1980er Jahren lieferten sich die vier japanischen Motorradhersteller ein regelrechtes Turbo-Wettrüsten. Die neuen Turbo-Modelle sollte die Speerspitze einer neuen Motorrad-Generation werden. Honda rüstete als erster die CX 500 mit einem Abgasturbolader auf, die auf der IFMA 1980 großes Aufsehen erregte. 1982 folgte die Yamaha XJ 650 Turbo nach. Ein Jahr später fand die Turbotechnik auch bei Kawasaki Einzug. Schlusslicht war schließlich die Suzuki XN 85 Turbo, die es gar nicht mehr nach Deutschland schaffte.

Genauso schnell, wie die Turbomotorräder damals gekommen waren, verschwanden sie auch wieder aus den Modellprogrammen der japanischen Hersteller. Die Fachwelt war sich damals einig: „zu schwer zu beherrschen und zu gefährlich“ lautete des vernichtende Urteil über die starken Motorräder mit Turbo-Aufladung. Die Folge war einer der größten Verkaufsflops in der Motorradgeschichte: In wenigen Jahren rollten lediglich 3.500 Maschinen zu den Kunden - weltweit alle Modelle zusammengenommen.

Bekannte Modelle und ihre Eigenschaften

Unter den Flops war die Kawasaki Z 750 Turbo wohl das erfolgreichste Turbo-Motorrad. Kawasaki gelang es immerhin gut 1502 Maschinen von der 1983 bis 1985 gebauten Z 750 Turbo an den Mann zu bringen. Kawasaki reduzierte die Verdichtung von 9,5 auf 7,8:1 durch Verwendung flacherer Kolben. Als weitere turbospezifische Anpassungen kam der Zylinderkopf der GPZ 650 mit schmaleren Kanälen und kleineren Ventilen zum Einsatz. Um der höheren Motorleistung von 100 PS (offen: sogar 112 PS) Rechnung zu tragen, spendierte Kawasaki dem GPZ-Fahrwerk eine größere Telegabel mit 37 mm Standrohren, eine stabilerer Uni-Track Hinterradschwinge, größere Bremsscheiben sowie eine geänderte Rahmengeometrie und geringerer Sitzhöhe (780 mm statt 790).

Der größte Motorradhersteller schickte bereits 1980 die Honda CX 500 mit V2-Motor und Turbolader ins Rennen. Dank Aufladung schöpfte die CX 500 Turbo beachtliche 82 Pferdestärken aus 500 ccm Hubraum, immerhin ein Zuwachs von 32 Pferdchen gegenüber der normalen „Güllepumpe“. Aber die Leistungsausbeute klingt auf dem Papier verlockender, als sie in der Praxis tatsächlich war. Denn die abrupte Leistungsentfaltung der CX 500 Turbo überzeugte wenig. Zum astronomischen Preis von rund 13.200 DM kamen noch das hohe Gewicht und ein riesiger Durst des aufgeladenen Motors hinzu, der auch schon Mal zweistellige Literwerte annehmen konnte. Mit 379 verkauften Exemplaren sicherte sich die Honda CX 500 Turbo den 2. Platz unter den Turbo-Flops.

Die Yamaha XJ 650 Turbo kam 1982 auf Basis der 71 PS starken XJ 650 auf den Markt. Der Technologieträger schaffte es immerhin, die Leistung mit Turbolader um 19 auf 90 PS sowie das Drehmoment von 55 auf 82 Nm zu steigern. Anders als Kawasaki und Honda, verpasste Yamaha seiner Turbo-XJ ein eigenwilliges Design, das so gar nicht gefallen wollte.

Die Suzuki XN 85 Turbo erschien ebenfalls 1983, wurde aber nicht mehr offiziell nach Deutschland importiert. Technisch basierte die XN 85 basierte auf der Suzuki GS 650 Katana, geriert aber mit über 246 Kilogramm sehr schwer. Dem hohen Gewicht standen aber im Vergleich zu den anderen Turbo-Motorrädern nur 85 PS bei 8.000 U/min gegenüber. Der Turbo-Boost der XN 85 setzte bei ca. 5.000 U/min ein.

Aktuelle Entwicklungen und Custom-Lösungen

Der Motorrad-Customshop ESPER arbeitet schon seit geraumer Zeit an VMAX-Modellen und Aufladesystemen. Ihr Aufladesystem wurde mit der gleichen Technologie entwickelt, die auch in Automobilen zum Einsatz kommt, und wurde auf ein alltagstaugliches Niveau gebracht. Dieses Motorrad hat serienmäßige Pleuelstangen, so dass es etwa 170 PS hat. Die Rohrleitungen, der Auspuff und die Überbrückungskupplung sind Originale von ESPER. Die Turbine und der Ladeluftkühler sind für einen Nissan Z32, und der Ladedruck beträgt 0,4 bis 0,5 kg/mm2.

Heutzutage sind Aufladesysteme in der Motorradwelt üblicher geworden, da die Ninja H2 und die Z H2 serienmäßig mit einem Kompressor ausgestattet sind, aber ESPER arbeitet seit fast 30 Jahren mit Turboladern, daher ist die Aufladung eine natürliche Wahl für sie, und die Aufladung dieses Motorrads hat einige überraschende Ergebnisse gezeigt.

Technologien der Zukunft

Yamaha hat sich einen Turbolader mit Elektrounterstützung für den Motorradbereich patentieren lassen. Der Schlüssel zum Erfolg könnte ein kleiner Elektromotor sein, der die Ladeturbine antreibt, wenn der Abgasstrom noch zu lahm ist.

Vor- und Nachteile der Turboaufladung bei Motorrädern

Die Turboaufladung ermöglicht eine Steigerung von Leistung und Drehmoment, was zu einer verbesserten Beschleunigung und höheren Endgeschwindigkeit führt. Durch den höheren Druck wird mehr Frischluft in den Zylinder gepresst, was die Verbrennung effizienter macht. Allerdings gibt es auch Nachteile. Turbo-Motorräder können schwer zu beherrschen sein, da die plötzliche Leistungsentfaltung bei höheren Drehzahlen unerwartet kommen kann. Dies wird oft als "Turboloch" bezeichnet.

Tabelle: Vergleich historischer Turbo-Motorräder

Tuning und Leistungssteigerung

Die Firma MAB nahm sich die Maschinen zur Brust. Ein Turbolader fand nun den Weg in das Herzstück des Motorrades. Ein Ladeluftkühler mußte ebenfalls eingepflanzt werden, da im Gegensatz zu Motoren, die die benötigte Luft ansaugen und diese durch den Unterdruck abgekühlt wird, bei aufgeladenen Motoren durch die Komprimierung die Temperatur der Luft auf über 200 Grad erhöht. Eine Verdichterplatte um die Verdichtung zurückzunehmen wurde ebenso nötig, wie eine neue Benzinpumpe, eine Zusatzeinspritzanlage mit Zusatzrechner, ein neuer Druckregler und die passende VA Auspuffanlage mit Kat vervollständigten das Kunstwerk.

Das Ergebnis der Prozedur klingt vielversprechend: 250 statt 167 PS und 200 Nm statt 130 Nm.

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