Was ist ein BiTurbo, eine sequenzielle oder eine serielle Aufladung?
Wenn ein Motorenbauer ein möglichst hohes Drehmoment bei möglichst niedrigen Drehzahlen erreichen und gleichzeitig auf die Turboaufladung verzichten möchte, verwendet er die sequenzielle Aufladung, unabhängig davon, ob es sich um einen Reihen-, V-Twin- oder Hubkolbenmotor handelt. Ich erkläre, was das ist und wie das Doppelturbo-System funktioniert.
Der Turbolader hat eine Trägheit aufgrund der Masse des Rotors, der durch die vom Motor ausgestoßenen Abgase beschleunigt werden muss. Diese müssen eine ausreichende, der Drehzahl entsprechende Geschwindigkeit erreichen, damit der Turbolader den erforderlichen Druck erzeugen kann. Bevor dieser erzeugt wird, ist der Motor relativ schwach, was wir als Turboladung bezeichnen, d. h. die verzögerte Reaktion des Motors auf die Gaszufuhr. Mehr über dieses Phänomen habe ich in meinem Artikel über die variable Geometrie von Turboladern geschrieben. Sie ist sehr einfach und vor allem bei Dieselmotoren beliebt, aber durch die Größe des Turboladers begrenzt. Um noch mehr Drehmoment zu entwickeln, wird eine sequenzielle Aufladung, auch bekannt als serielles oder Twin-Turbo-System, eingesetzt.
ERST KLEIN, DANN GRÖSSER
Idealerweise sollte jeder Motor einen kleinen Turbolader haben, der sehr früh auf die Gaszufuhr reagiert und die Aufladung minimiert. Noch besser: als wäre es ein Turbolader mit variabler Geometrie. Das Problem ist jedoch, dass ein kleiner Turbolader bei mittleren und vor allem hohen Drehzahlen keinen ausreichenden Ladedruck liefern würde. Und dann wäre es auch ideal, einen größeren Turbolader zu haben, aber nur dann, denn ein größerer hätte bei niedrigen Drehzahlen zu viel Trägheit. Eine solche "ideale" Lösung, d. h. zwei unterschiedlich große Turbolader, ist das sequenzielle Aufladesystem. Anders als bei der parallelen Aufladung werden hier beide Turbolader von den Abgasen aller Zylinder angetrieben und pumpen Luft in alle Zylinder.
So kann auch ein relativ kleiner Motor (1,6 oder 2,0 Liter Hubraum) ein sehr hohes Drehmoment und eine hohe Leistung erzeugen (dank des großen Turboladers), aber dank des kleinen Turboladers ohne Verluste bei niedrigen Drehzahlen. Ein gutes Beispiel dafür ist der 1.6 CDTi-Dieselmotor von Opel, der dank des Doppelturbosystems bis zu 350 Nm von 1.500 bis 2.250 U/min entwickelt. Ein noch besseres Beispiel ist der 2.0 TDCi 4-Zylinder-Sequential-Kompressormotor von Ford, der 213 PS und 500 Nm Drehmoment leistet. Zum Vergleich: Sein Vorgänger, der 3.2 TDCi - trotz seiner 5 Zylinder und seines viel größeren Hubraums - leistet ab Werk 200 PS und 470 Nm, hat aber nur einen Turbolader.
SEQUENTIELLE ODER SERIELLE AUFLADUNG?
Die Konstrukteure verwenden zwei Arten der sequentiellen Aufladung. Bei beiden Typen versorgt der kleine Turbolader nicht nur die Zylinder bei niedrigen Drehzahlen mit Luft, sondern gibt auch den Anfangsdruck an den großen Turbolader ab, der mit steigendem Druck entsprechend der Motordrehzahl in Betrieb geht und ab einer bestimmten Grenze (meist über 2.000) als Hauptturbolader fungiert. An dieser Stelle kommt die Unterscheidung zwischen sequentieller und serieller Aufladung ins Spiel, da diese Begriffe nicht unbedingt austauschbar sind.
Bei der sequentiellen Aufladung wird, wenn der große Turbolader läuft, der kleine Turbolader vom Aufladesystem "abgeschaltet", bis die Drehzahl wieder sinkt. Bei der Serienaufladung arbeiten beide zusammen, so dass das Aufladesystem schneller auf eine Drehzahländerung reagiert. Die sequenzielle Aufladung ist also immer vorhanden, weil die Turbolader nacheinander arbeiten, aber nur dann seriell, wenn beide Turbolader noch bei höheren Drehzahlen laufen.
TWIN OR BI? EIN PROBLEM MIT DER NAMENSGEBUNG
Das Problem, ein sequentielles Aufladesystem zu benennen, ist sogar noch größer als bei der parallelen Aufladung, da es, wie ich oben schrieb, eine sequentielle und eine serielle Aufladung gibt. Darüber hinaus verwenden Motorenhersteller, wie die oben genannten (Opel oder Ford), die Bezeichnung Bi-Turbo, die für die parallele Aufladung angemessen ist. Es ist daher nicht möglich, sich auf die Nomenklatur der Hersteller zu verlassen, um die Art der Aufladung zu erkennen. Die einzige Nomenklatur, über die es keinen Zweifel gibt, ist die sequentielle und parallele Aufladung. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die sequentielle Aufladung sowohl bei Reihen- als auch bei Gabelmotoren eingesetzt wird.
