Wie passt sich der Turbolader an die Anforderungen des Klimawandels an?

Es besteht kein Zweifel, dass Luftqualität und Klimawandel weltweit die Haupttreiber sind.Die Verbesserung der Antriebsstrangdynamik bei gleichzeitiger Einhaltung zukünftiger CO2- und Emissionsziele bleibt eine Herausforderung und erfordert grundlegende Änderungen und fortschrittliche Technologien.

Basierend auf einigen Fachliteraturberichten treffen hier zwei am häufigsten genutzte Antriebssysteme für die vorhersehbare CO2-Reduzierung aufeinander.

Erstens hat sich gezeigt, dass eine effektive, aber vergleichsweise einfache und kostengünstige Methode, das sogenannte Variable Geometry System (VGS), diesen Konflikt entschärfen kann.Auch die VGS-Leistung ist begrenzt, da ein Weitbereichsbetrieb zwingend erforderlich ist.Die zunehmende Elektrifizierung des Antriebsstrangs birgt großes Potenzial, den Konflikt zwischen temporären, stationären Low-End- und Nennleistungsanforderungen des Motors weiter zu entschärfen.Weitere Optimierungen zielen auf eine insgesamt positive Energiebilanz ab.In diesem Zusammenhang kann die Elektrifizierung zur Verbesserung der Motoreffizienz genutzt werden.Es handelt sich im Wesentlichen um eine Plug-and-Play-Technologie zusätzlich zur Fahrzeughybridisierung.Darüber hinaus sind sie mit Turbinen mit variabler Geometrie sowie Abgasrückführungslösungen kompatibel und verbrauchen keinen Strom.

Zweitens Verbesserungen des bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchs (BSFC) für relevante Betriebsbedingungen und erwartete CO2-Reduzierungen im WLTC.Ein entscheidender Punkt der elektrifizierten Ladesysteme ist der Energiebedarf während eines Zyklus.Durch die Elektrifizierung eines Turboladers entfällt die Zwänge, eine kleine Turbine mit hervorragendem Wirkungsgrad zu benötigen, um das zweite Turboladeralter anzutreiben.Ein solcher elektrifizierter Turbolader der richtigen Größe kann eine CO2-Reduzierung bewirken, indem er gleichzeitig Downsizing und Downspeeding unterstützt.

Dadurch ist der elektrische Turbolader so dimensioniert, dass der Turbolader bis einschließlich der vollen Turboladerdrehzahl angetrieben und abgebremst werden kann.Es hat sich gezeigt, dass ein richtig dimensionierter elektrifizierter Turbolader Erstausrüstern eine Möglichkeit bieten kann, einige der größten technischen Herausforderungen zu meistern, insbesondere die Anforderung, den stöchiometrischen Betrieb einzuhalten, und gleichzeitig die Leistung ihrer Antriebsstränge weiter zu verbessern.

Referenz

1. Elektrisches Turboladerkonzept für hocheffiziente Verbrennungsmotoren.Ritt,2019/7 Vol.80, Iss.7-8

2. Elektrische Turboaufladung – Schlüsseltechnologie für hybridisierte Antriebsstränge.Davies,2019/10 Band 80;Ausgabe 10