Mehr Power für Ottomotoren

München. Für das Downsizing von Motoren haben sich Turbolader bewährt. Doch Lader mit variabler Turbinengeometrie (VTG), die ein dynamischeres Ansprechverhalten und mehr Leistung bieten, blieben bislang fast ausschließlich Dieselfahrzeugen vorbehalten. Nur bei Porsche kommt ein VTG-Lader von BorgWarner in nennenswerten Stückzahlen bei einem Ottomotor zum Einsatz.

Mit der neuen Floating-Nozzle-Turbine (FNT) will Bosch Mahle Turbo Systems diese Technologie nun auch für Ottomotoren massentauglich machen und den Verbrauch im Vergleich zu Wastegate-Turboladern senken.

Bei VTG-Ladern ermöglichen verstellbare Leitschaufeln eine optimale Anpassung des Abgasstroms, der die Turbine antreibt, an den jeweiligen Leistungsbedarf. Die Herausforderung liegt in der thermischen Ausdehnung der Materialen: Die Verstellmechanik mit ihrem sehr geringen Spiel muss bei minus 20 Grad genauso funktionieren wie bei der maximalen Abgastemperatur.

Bei dem maximal 850 Grad Celsius heißen Dieselabgas lässt sich das gewährleisten. Doch bei bis zu 1050 Grad Celsius heißen Ottomotor-Abgasen würden nur extrem teure Materialien verhindern, dass die Steuerung klemmt. Daher arbeiten praktisch alle Ottomotoren mit Wastegate-Turboladern. Nachteil: Ein Teil der Energie des Abgasstroms geht vor der Turbine verloren.

Bosch Mahle Turbo Systems (BMTS) sieht das Kostenproblem durch eine deutlich temperaturrobustere Lagerung der verstellbaren Leitschaufeln als gelöst. Bislang sind die Achsen der Verstellschaufeln beidseitig in einem ringförmigen Rahmen gelagert, der den Turbinenläufer umgibt. In der Floating-Nozzle-Turbine sind die Schaufelachsen nur noch einseitig gelagert. Auf der anderen Seite drückt eine plane, "floatende" Scheibe gegen die Schaufeln.

Neben verbesserter Dynamik biete die FNT auch eine Kraftstoffersparnis im Vergleich zu Wastegate-Ladern, so BMTS-Geschäftsführer Roger Busch. Mit vier Prozent sei der Verbrauchsvorteil bei Volllast am größten.

Bis zu neun Prozent betrage der Vorteil bei Ottomotoren mit Partikelfilter. Mit Einführung der Euro-6c-Norm 2017 würden zumindest größere Ottomotoren auf Partikelfilter angewiesen sein, so Busch. In solchen Aggregaten bräuchte Wastegate wegen des erhöhten Abgasgegendrucks ein größeres Turbinenrad, was Dynamik und Durchzugskraft koste.Die FNT hingegen komme auch beim Einsatz von Partikelfiltern mit unverändertem Turbinenrad aus.

Die Serienfertigung wird zunächst für einen Dieselmotor gestartet. Über Ottomotor-Anwendungen sei Bosch Mahle Turbo Systems mit Autoherstellern im Gespräch.

Auch BorgWarner geht mit -einem VTG-System für Ottomotoren an den Start. Durch Materialoptimierungen und kühlere Brennverfahren sei die Technik nun auch in günstigeren Fahrzeugen wettbewerbsfähig. Mit einem europäischen Hersteller arbeite man an einem Ottomotor mit VTG-Lader.