04.03.2016

Elektrischer Verdichter gegen das „Turboloch"

Mehr Fahrkomfort und mehr Leistung bei weniger Verbrauch und Schadstoffemissionen sind Ziele, die Pierburg und Freudenberg Sealing Technologies (FST) in einer Entwicklungspartnerschaft gemeinsam verfolgen. Konkret geht es dabei seit zwei Jahren um einen elektrischen Verdichter – eines der aktuellen Top-Themen in der Motorenentwicklung. Pierburg verspricht sich von dem neuen Bauteil eine CO2-Ersparnis von bis zu fünf Prozent, da vergleichbare Leistungen mit kleineren Motoren oder bei geringeren Drehzahlen erzielt werden können.

Zur Erklärung: Ohne Abgas-Turbolader wird kaum noch ein Dieselfahrzeug ausgeliefert, auch bei Benzinern ist Downsizing ohne die Turbokraft nicht denkbar. Doch wer kennt es nicht, das „Turboloch“? Beim Anfahren oder abrupten Beschleunigen braucht der Turbo ein klein wenig Zeit, um seine Power zu entfalten. Für einen kurzen Moment reicht die Abgasmenge noch nicht aus, um die Turbine auf hoher Drehzahl zu halten. Wegen dieser niedrigen Drehzahl kann der Verdichter die Luft nicht stark genug komprimieren. Selbst zwei- und dreistufige Lade-Systeme können dieses Phänomen bislang nicht gänzlich beheben.

Die Lösung versprechen elektrische Verdichter. Sie agieren unabhängig von der zur Verfügung stehenden Abgasmenge und lassen sich – in Ergänzung zum klassischen Abgasturbolader – zuschalten, wann immer sie gebraucht werden: also beispielsweise beim Anfahren und Beschleunigen. Der Ladedruck baut sich dann auch bei niedrigen Motordrehzahlen schnell auf, das „Turboloch“ gehört nahezu vollständig der Vergangenheit an.

„Die Herausforderung besteht darin, die empfindliche Elektronik und Lagerung des elektrischen Verdichters verlässlich und dauerhaft vor Wasser, Schmutz und Öl zu schützen“, erklärt Key Account Manager Michael Schuhmann. Die Verdichterradwelle dreht mit bis zu 80.000 Umdrehungen pro Minute. Angesichts der entstehenden Hitze und des Abriebs ist eine Abdichtung mit berührenden Dichtungen wie dem klassischen Simmerring® unmöglich. Bei Abgasturboladern nutzt man aktuell in der Regel Kolbenringe, die ein Labyrinth bilden und so die Leckage reduzieren, jedoch nicht komplett abdichten. Beim elektrischen Verdichter reicht das aber nicht aus, um die Funktionalität ohne weitere Maßnahmen oder Bauraumeinschränkungen über die Lebensdauer zu sichern.

„Zusammen mit Pierburg entwickeln wir ein Dichtkonzept, das sowohl im Stillstand als auch bei hohen Drehzahlen den Luft- und Reagenzieneintritt in den Innenraum des Verdichters verhindert. Wir sind gemeinsam auf dem Weg zur technisch optimalen Lösung für elektrische Verdichter“, führt Schuhmann aus. Der Vorteil: Das angestrebte Dichtungsprinzip hat sich bereits in anderen Serienanwendungen bei einem führenden deutschen Automobilhersteller bewährt. „Wir besitzen also bereits Praxiserfahrung. Mit Pierburg arbeiten wir an dieser Lösung weiter. Wir haben schon verschiedene Prototypendesigns geliefert, die in Tests bei Pierburg und diversen Automobilherstellern ihre Funktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit beweisen“, so Schuhmann. Der Kunde stimmt zu: „Die Zusammenarbeit in diesem wichtigen Entwicklungsprojekt mit unserem Partner Freudenberg gestaltet sich sehr vielversprechend“, bestätigt Stefan Rothgang, Leiter Nebenaggregate und alternative Antriebe in der Vorentwicklung bei Pierburg in Neuss. Schon in wenigen Jahren könnten die ersten Serienmodelle von dieser Kooperation profitieren.


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