Es wird Zeit, einmal die Aufladung allgemein, ohne nur den Blick auf den Abgas-Turbolader zu betrachten. Bei der Ladungsmenge ist, anders als bei der Füllung, der Kraftstoffanteil auf jeden Fall enthalten. Der macht allerdings schon beim Benzinmotor nur einen kleinen Teil aus, denn die bei Lambda = 1 einzuhaltenden 14,5 : 1 sind Gewichts- und keine Volumenanteile. Auf die bezogen wäre der Unterschied noch viel größer und beim Dieselmotor mit seinem viel höheren Luftanteil ohnehin. Und diese Ladung ist entscheidend für das, was der Motor leisten kann.

Vielleicht merken Sie an dieser Stelle eine gewisse Gleichwertigkeit von mehr Hubraum oder mehr Ladedruck, die sich also gegenseitig ersetzen können. Als dritter Faktor kommt noch die Motordrehzahl hinzu. Hier sah man sich in Europa lange Zeit ein wenig begrenzt, bis ausgerechnet die Japaner mit ihren strikten Hubraumgrenzen bei kleinen Motoren aufzeigten, dass diese auch mit einer hohen Dauerdrehzahl durchaus eine lange Lebensdauer haben können.

Honda wurde anschließend berühmt mit den ersten Manipulationen am Ventiltrieb, die den Motor sowohl sportlich als auch im Alltag vernünftig fahrbar machten. Die deutschen Hersteller setzten das auch bei großen Motoren ein. Nur als Beispiel sei hier der hochdrehende V10 von BMW erwähnt, der auch noch einen herrlichen Sound generierte. Die Aufladung hat diese Entwicklung scheinbar ziemlich strikt beendet.

Wobei vermutlich der Kompressor, um den es in diesem Kapitel geht, noch eher mit einer hohen Drehzahl zu verknüpfen wäre. Aber grundsätzlich ist zunächst einmal festzuhalten, dass mit Aufladung das Drehzahlniveau sinkt. Daran mag man die enorme Kraft der Aufladung erkennen, denn sie kompensiert nicht nur die durch sinkende Nenndrehzahl geringere Leistung, sondern steigert diese sogar.

Manche sprechen bei der Aufladung von einem zweiten Motor. Das lässt sich am Kompressor leichter beweisen, denn drehen Sie ihn um und befeuern ihn mit gespeicherter Luft (so etwas gibt es inzwischen mehrfach), dann ist er durchaus in der Lage, ein Fahrzeug anzutreiben. Beim Turbolader ist seine Funktion als Motor etwas schwieriger zu veranschaulichen.

Dann wäre also der erste aufgeladene Motor ein früher Hybrid gewesen. Wobei vielleicht nicht so sehr die Unterstützung zur Spitzenleistung, als vielmehr die für den unteren Drehzahlbereich, auch als 'Drehmoment' bezeichnet, für den alltäglichen Fahrbetrieb noch wichtiger ist. Und hier kann dann der mechanische Lader seine ganzen Trümpfe ausspielen. Welche das sind, da kommen wir noch drauf.

Es bleibt das Geheimnis der Motorenbauer, wie sie dieses Plus an Drehmoment ohne große Gewichtserhöhung realisieren konnten, z.B. angesichts der Leistungsdaten oben eines Mercedes AMG 45. Der Dieselmotor überschreitet teilweise gerade die 200 bar Arbeitsdruck. Und während sich früher Tuner einigermaßen darauf verlassen konnten, dass Spitzenbelastung relativ selten genutzt wurde, ist das bei viel verfügbarem Drehmoment unten herum anders.

Und immer noch weiter wird das Leistungsgewicht, oder soll man sagen 'Drehmomentgewicht', gesteigert. Besonders letzteres wird mit Recht bezichtigt, für geringeren Verbrauch zu sorgen. Wobei die mechanische Aufladung das Problem der über Riementrieb abgegriffenen Motorleistung hat. Dem Turbolader glaubt man die Verbrauchsersparnis sofort, obwohl dessen Antrieb auch Motorleistung verschlingt.

Die mechanische Aufladung muss also beweisen, dass am Ende ein Saldo zugunsten von weniger Verbrauch herauskommt. Gegen sie spricht nicht nur die mechanische Verbindung zum Motor, sondern beim Benzinmotor die abgesenkte Verdichtung. Er müsste also eigentlich mehr verbrauchen. Trotzdem kann er, besonders gegen einen leistungsgleichen, aber hubraumgrößeren Motor punkten.

Besonders dann, wenn dessen Hubraum die Grenze der sinnvollen Zylinderzahl sprengt, also z.B. zwei Zylinder mehr hat. Hier kann man die größeren Verluste mit Händen greifen. Womit wir beim gegenteiligen Beweis eines geringeren Verbrauchs angelangt wären. Beginnen wir mit dem deutlich abgesenkten Drehzahlniveau. Da kämpft man beim Lkw um jede 100/min weniger, mit denen der auf der Autobahn bewegt werden kann.

Schauen wir uns das ganze im Diagramm an. Unten sehen Sie die sogenannten Muschelkurven. Es ist der Versuch, bei einem Benzinmotor das Drehmoment und den spezifischen Kraftstoffverbrauch von der Motordrehzahl abhängig darzustellen. Lassen wir die verschiedenen Leistungskurven erst noch beiseite. Auch die Verteilung des höchsten Drehmoments kann man sich hier nur denken. Sie würde den Abschluss der Muschelkurven nach oben mit Maximum irgendwo zwischen 2500 und 3500/min bilden.

So, jetzt denken Sie sich links noch ein Gaspedal. 150 Nm würden dann 100 Prozent Gaspedalstellung, 100 Nm 67 Prozent und 50 Nm 33 Prozent entsprechen. Ob das genau so auskommt, ist jetzt nicht so wichtig. Die fünf von rechts nach oben führenden Kurven bezeichnen die Leistung, die jetzt gerade vom Motor verlangt wird, um normale Fahrwiderstände zu überwinden und z.B. einen leichten Anstieg zu bewältigen.

Nehmen wir an, man braucht gerade 30 kW, die sagen wir im zweiten Gang bei 5000/min, im dritten Gang bei bei 4000/min oder im vierten Gang bei 3000/min aktiviert werden können. Wohlgemerkt, es handelt sich also immer um die gleiche Leistung. Wie Sie oben sehen, ergibt das entweder ungefähr 315 g/kwh, 290 g/kWh oder 275 g/kWh. Auf der y-Achse sehen Sie, dass von einem Gang zum nächsten immer mehr Gas gegeben werden muss, um die Leistung zu erreichen bzw. zu halten.

Der Unterschied zwischen dem zweiten und vierten Gang beträgt 315-275 g/kWh, also 40 g/kWh. Mit den immer gleichen 30 kW multipliziert ergeben sich 1200 g. Da der Liter Benzin rund 0,75 kg wiegt, beträgt die Ersparnis zwischen den beiden Gängen exakt 1,6 Liter, immerhin. Dieses Beispiel zeigt, dass ein höherer Gang Verbrauchsvorteile bringt, aber auch, dass für diesen ein höheres Motordrehmoment erforderlich ist. Ein sechster Gang bei etwa 1000/min wäre also in der geschilderten Situation nicht möglich gewesen.

Natürlich ist klar, dass der Drehzahlsprung zum sechsten Gang kleiner ist, aber es geht hier ums Prinzip. Besonders auch unter dem Blickwinkel der Aufladung. Denn mehr Drehmoment im unteren Drehzahlbereich kann einen häufigeren Gebrauch höherer Gänge ermöglichen, was wiederum Sprit spart. Man könnte als kleinen Zusatzvorteil schaltfauleres Fahren erwähnen, aber beim konsequenten Nutzen hoher Gänge kann davon keine Rede mehr sein.

Das Diagramm oben stammt übrigens von einem selbst ansaugenden Motor. Bei einem aufgeladenen Motor wären die Treppen der Muschelkurven bei gleicher Größenbezeichnung breiter, d.h. der Verbrauch nimmt mit der Entfernung vom Idealpunkt weniger ab. Außerdem ist die Drehmomentkurve moderner Turbo- oder Kompressormotoren durch deren Regelverhalten völlig anders. Unten sehen Sie die eines turbogeladenen Dieselmotors mit einem bei 480 Nm strikt abgeregeltem Drehmoment.