Turboaufladung

Comeback des Spiralladers?

| Autor / Redakteur: Jürgen Goroncy / Thomas Günnel

Die optimalen Einsatzbereiche des Spiralladers sind – bei einfacher Aufladung – kleinvolumige Otto- und Dieselmotoren sowie bei doppelter Aufladung Motoren bis zwei Liter Hubraum.
Die optimalen Einsatzbereiche des Spiralladers sind – bei einfacher Aufladung – kleinvolumige Otto- und Dieselmotoren sowie bei doppelter Aufladung Motoren bis zwei Liter Hubraum. (Handtmann)

Spirallader – gab es da nicht vor etwa 20 Jahren eine etwas unglückliche Episode bei Volkswagen? Der schwäbische Zulieferer Handtmann will nun mit einem neu konstruierten Spirallader die Serientauglichkeit des Konzepts beweisen.

Etwa 80 Jahre lang verhinderten die komplexe Fertigung und Verschleißfreudigkeit des Spiralladers seine Marktreife. Erst VW wagte sich Mitte der achtziger Jahre ernsthaft an den Serieneinsatz, bekam die Verschleißproblematik aber auch nicht ganz in den Griff. Anfang der neunziger Jahre nahm man die Motoren deshalb wieder vom Markt. An der Leistung des Spiralladers lag es weniger. Denn im Vergleich zu anderen mechanischen Ladern wie dem Kompressor oder einem Abgasturbolader hat der Spirallader seinen optimalen Wirkungsgrad bei sehr geringen Drehzahlen und sorgt so bereits ab Leerlaufdrehzahl für ein ordentliches Drehmoment und gute Fahrleistungen.

Serientauglicher Spirallader

Die Handtmann Systemtechnik GmbH & Co. KG aus dem oberschwäbischen Biberach hat sich dieser Vorteile erinnert und in den letzten Jahren einen serientauglichen Spirallader entwickelt. Im Vergleich zum VW-Konzept ist der Verdränger des Laders jetzt ein- statt zweispiralig ausgeführt. Das soll den Bearbeitungsaufwand deutlich reduzieren und zusammen mit einer speziellen Dichtkontur (Dichthaken) die Baugröße merklich reduzieren – bei vergleichbarem Fördervolumen. Die mechanischen Eigenschaften des Verdrängers hat der Zulieferer nach eigenen Angaben mittels einer weiterentwickelten, hochwarmfesten Magnesium-Druckguss-Legierung verbessert. Ergänzend dazu bestehen alle gleitenden Bauteile wie Dichtleisten und Dichtflächen aus gleit- und verschleißoptimierten Werkstoffen und sind anforderungsgerecht beschichtet.

Gesamtwirkungsgrad von mehr als 70 Prozent

Haupt-Stoßrichtung der Neuentwicklung war es, den Gesamtwirkungsgrad zu steigern. Dieser beträgt beim aktuellen Entwicklungsstand über einen breiten Kennfeldbereich laut Handtmann mehr als 70 Prozent und liegt somit etwa zehn Prozentpunkte über dem Gesamtwirkungsgrad des früheren G-Laders von VW und von aktuellen Abgasturboladern. Da das Wirkungsgradoptimum bereits bei vergleichsweise geringen Drehzahlen auftritt, würde der Spirallader im kundenrelevanten Fahrbetrieb zu großen Teilen in diesem Wirkungsgradoptimum betrieben.

Verbrauchsvorteile von etwa drei Prozent

Mit Ladungswechselsimulationen an einem Motormodell ließen sich im NEFZ-Zyklus Verbrauchsvorteile von etwa drei Prozent im Vergleich zu einem Abgasturbolader ermitteln.

Der Handtmann-Spirallader im Vergleich mit anderen Aufladetechniken.
Der Handtmann-Spirallader im Vergleich mit anderen Aufladetechniken. (Handtmann)

Das zusätzlich bis zu 30 Prozent höhere Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen ermöglicht laut Handtmann auch den Einsatz einer längeren Getriebeübersetzung und somit zusätzlich verbrauchssenkendes „Downspeeding“ bei dennoch guten Fahrleistungen. Zur Minimierung der mechanischen Reibleistungsverluste kann der Spirallader bei geringen Lastanforderungen optional mit einer elektromagnetischen Kupplung vom Antriebsstrang entkoppelt werden.

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