Antriebstechnik Turbolader von BorgWarner verleihen Erdgas-Motoren hohe Dynamikwerte

Der weltweit erste für den Gasbetrieb modifizierte Turbo-Direkteinspritzer im Passat TSI EcoFuel benötigt lediglich 4,5 kg Erdgas auf 100 km, der ecoFlex Turbo im Zafira 5,1 kg pro 100 km. Beide Aggregate verfügen über den bewährten K03 Turbolader von BorgWarner, der dank seiner robusten Bauart nur minimal angepasst wurde.

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Beim Opel-Motor ist der Abgasturbolader (ATL) wassergekühlt und das Gehäuse in den gegossenen Auslasskrümmer integriert. Um den Wirkungsgrad beim VW EcoFuel-Motor zu verbessern, verwendete BorgWarner einen kleineren Verdichter, um höhere Ladedruckverhältnisse zu erreichen.

Knapp acht Millionen Fahrzeuge sind weltweit mit Motoren für den Betrieb mit CNG (Compressed Natural Gas) ausgestattet; mit steigender Tendenz. Im Vergleich zum Dieselmotor entstehen 70 Prozent weniger Stickoxide und rund 25 Prozent weniger CO2 als beim Benziner.

Abgase fast ohne Russpartikel

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Abgase praktisch keine Russpartikel enthalten. Mit 130 Oktan bietet Erdgas eine deutlich höhere Klopffestigkeit als herkömmliche Ottokraftstoffe und eignet sich besonders für die Aufladung mit hohen Verdichtungsverhältnissen. Dadurch kompensiert der aufgeladene Erdgasantrieb nicht nur den bisherigen Leistungsnachteil gegenüber Ottomotoren bedingt des niedrigeren Verbrennungsgrades, sondern überzeugt vor allem im unteren Drehzahlbereich und bei hohen Lasten.

Bei beiden Aggregaten erfolgt die Gemischbildung im CNG-Modus durch Saugrohreinspritzung. Während der TSI-Motor aus dem Hause Volkswagen im Passat bivalent konzipiert ist und auch ab Mitte 2009 im Touran erhältlich ist, dient der Benzinmodus im Opel-Aggregat mit einem 14-Litertank lediglich als Notreserve.

Opel optimierte mit BorgWarner den wassergekühlten Turbolader

Das aufgeladene 1.6-Liter Vierzylinder-Triebwerk im Zafira erreicht im reinen Gasbetrieb eine Reichweite von bis zu 400 km und verfügt über einen 14 Liter fassenden Benzin-Reservetank. Für einen kräftigen Durchzug sorgt ein maximales Drehmoment von 210 Nm, das von 2 300 bis 5 000 U/min anliegt. Um Gewicht zu sparen und ein schnelles Ansprechen des Laders zu gewährleisten, optimierte Opel gemeinsam mit BorgWarner den wassergekühlten Turbolader. Das Turboladergehäuse wurde in den gegossenen Auslasskrümmer integriert und zeichnet sich durch verfeinerte Strömungsgeometrie und erhöhte Laufzeiten aus. Als Ergebnis verzeichnet das Aggregat lediglich eine Gewichtszunahme von 15 kg im Vergleich zur Saugvariante.

Für TSI EcoFuel waren Modifikationen der Motorentechnik nötig

Basierend auf dem 1.4 TSI Twincharger mit Doppelaufladung durch Kompressor und Turbolader waren Modifikationen der Motorentechnik für die Vierzylinder EcoFuel-Variante erforderlich. Aufgrund der höheren Drücke mussten Ventile, Kolbenringe und Kolben zusätzlich gehärtet werden. Der ATL wurde von BorgWarner mit einem kleineren Verdichter ausgestattet, um für höhere Ladedruckverhältnisse im Erdgasbetrieb zu sorgen. Für den jeweiligen Betriebspunkt regelt eine Luftklappe die notwendige Luftmasse für den Turbolader. Ab 3 500 U/min schaltet der Kompressor ab und stellt allein den Ladedruck bereit. Der Luftliefergrad ist im Erdgasbetrieb bei gleichem Ladedruck geringer, da das Gas beim Einblasen ins Saugrohr einen Teil der Luft verdrängt. Daher muss der Ladedruck erhöht werden, damit das gleiche Drehmoment wie im Benzinbetrieb zur Verfügung stehen kann.

Dank des kleineren Verdichters am ATL konnte BorgWarner einen um 0,25 bar höheren Ladedruck im CNG-Modus erreichen und somit einen identischen Drehmomentverlauf erzielen. Bereits ab 1 500 U/min entwickelt der TSI EcoFuel im Passat Variant ein Drehmoment von 220 Nm und hält es bis zu einer Drehzahl von 4 800 U/min aufrecht.

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