Der Trend auf dem heutigen Automobilmarkt ist eindeutig. Immer strengere Abgasnormen und eine steigende Nachfrage nach mehr Kraftstoffeffizienz, bei gleichzeitig höherer Motorenleistung. Doch welche KfZ-Motoren bringen optimale
Leistung? Welche Vorteile bieten hier mehrstufige Motoren?
Zweistufige Motoren mit steigender Nachfrage
Nach jüngsten Veröffentlichungen von „Autobild“ und „Auto-Motor-und-Sport.de“
die Verbraucher zudem verstärkt Wert auf eine qualitativ hochwertige Performance Ihres Fahrzeugs.
Die Effizienz des Verbrennungsmotors und deren Optimierung spielen hierbei eine zentrale Rolle.
In diesem Zusammenhang zeigen jüngste Meldungen aus der Automobilbranche, dass den Verkaufszahlen zufolge der Absatz zweistufiger Motoren im Vergleich zu einstufig aufgeladenen Motoren ein überdurchschnittliches Wachstum verzeichnet.
Das Prinzip der Aufladung
Die Wirkungsweise und die Funktion der Aufladung erklären sich wie folgt:
Der Motor eines Fahrzeugs benötigt Sauerstoff für seine Verbrennung, die er sich im Ansaugtakt selbst besorgt. Mehr Luft heißt gleichzeitig auch mehr Leistung, jedoch ist die Zufuhr physikalisch limitiert. Um die Leistung dennoch steigern zu können, verwendet man einen Abgasturbolader, der mehr Luft in die Zylinder bläst. Durch das Plus an Sauerstoff kann nun mehr Kraftstoff eingespritzt werden, Drehmoment und Verbrennungsdruck erhöhen sich.
Die Wirkungsweise und die Funktion der Aufladung erklären sich wie folgt (#01)
Der zweistufige Motor und seine Grundtypen
Zweistufige Motoren besitzen entweder zwei voneinander unabhängige Sätze Statormagneten oder zwei voneinander unabhängige koaxiale Rotoren. Die Drehzahl lässt sich variieren, indem der zweite Stator bzw. der zweite Rotor zu- oder abgeschaltet wird.
Insgesamt existieren zwei Grundtypen zweistufiger Motoren: Auf der einen Seite existiert der Rotor
mit Doppelwicklung und ist polumschaltbar, auf der anderen Seite besteht ein spezieller „Hybrid“-Motortyp. Polumschaltbare Motoren verfügen über eine doppelte Anzahl an Magnetpolen.
Der polumschaltbare Motor besteht aus einer Wicklung mit zwei Statoren (Polsätzen). In der Praxis
ist bei dieser Schaltung der Polsätze die Drehzahl genau doppelt so hoch.
Im Gegensatz dazu sind beim Hybridmotor der doppelte Polsatz und die Doppelwicklung miteinander kombiniert. Dieser Aufbau gestattet die Schaltung von vier festen Drehzahlen.
Insgesamt existieren zwei Grundtypen zweistufiger Motoren (#02)
Neuste Entwicklungen im Bereich Abgasturbolader
Ein Meilenstein zur Erreichung neuester Technologie und qualitativer Effizienz im Bereich Abgasturbo-aufladung stellt hierbei die von BMTS entwickelte, geregelte zweistufige Abgasturboaufladung dar. Hierbei sind zwei unterschiedlich dimensionierte Abgasturbolader (Hochdruck- und Niederdruckstufe) in Serie hintereinander geschaltet. Dies hat zur Folge, dass bereits bei geringen Motordrehzahlen die Hochdruckstufe durch das kleine Laufzeug trotz geringem Massendurchsatz ein wirksames Druckver-hältnis erzeugt.
Ferner zeichnet diese Konstruktion ein hohes Verbrennungsluftverhältnis mit einem schonenden Ruß- und Stickoxidausstoß aus. Im Gegensatz zu einer einstufigen Aufladung kann durch die geringe Massenträgheit des Laufzeugs in der Hochdruckstufe ein wesentlich zügigerer Ladedruckaufbau realisiert werden. Dadurch wird ein deutlich schnellerer Drehmomentaufbau bei Anfahr- sowie nach Schaltvorgängen ermöglicht.
Des Weiteren lässt sich durch eine effiziente Regelung und Nutzung zweier unterschiedlicher Aufladestufen im gesamten Motorbetriebskennfeld ein deutlich höherer Ladedruck bei gleichzeitig effizienterem Ladungswechsel erreichen. Darüber hinaus wird neben der erwähnten Absenkung des gesamten Emissionsausstoßes insbesondere auch ein effektiverer Kraftstoffverbrauch erzielt.
Des Weiteren lässt sich durch eine effiziente Regelung und Nutzung zweier unterschiedlicher Aufladestufen im gesamten Motorbetriebskennfeld ein deutlich höherer Ladedruck bei gleichzeitig effizienterem Ladungswechsel erreichen. (#03)
Die neuste Technologie: Reihensechszylinder-Turbodiesel mit vier Turboladern von BMW
Im Zuge einer neuen Abgasturbolader-Technologie bringt BMW einen Reihensechszylinder-Turbodiesel mit vier Turboladern auf den Markt.
Der neue Top-Selbstzünder soll zuerst im BMW 750d xDrive zum Einsatz kommen. Später sollen entsprechende Ausstattungen für die 5er-Serie sowie für die Typen X5, X6 und X7 folgen.
Der neue 3,0-Liter-Sechszylinder mit 400 PS wird auf dem bekannten Tri-Turbo aufbauen. Das Kernelement des neuen Motors stellt eine neu konzipierte, permanent zweistufige Aufladung dar, die aus zwei Niederdruck- und zwei Hochdruck-Abgasturboladern besteht. Das maximale Drehmoment soll bei 760 Nm liegen.
Nach Angaben der Techniker könnte der neue Quadturbo, den BMW selbst „V8 Fighter“ nennt, noch mehr Drehmoment abgeben. Der limitierende Faktor ist hier aber angabe-gemäß die Kraftübertragung, also die 8-Gang-Automatik.
Dieser neue Diesel verfügt – wie schon der 381 PS und 740 Nm starke Tri-Turbo – serienmäßig über einen Allrad
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