Aufladen

Ein Supercharger ist ein mechanischer Luftkompressor, der direkt auf die Kurbelwelle eines Motors bolzen wird und mehr Sauerstoff in den Brennraum drückt, als der Motor während seines Ansaughubs natürlich ansaugen würde. Durch die Verdichtung der angesaugten Ladung passen mehr Brennstoffmoleküle in das gleiche Zylindervolumen, verbrennen in einem einzigen Zyklus und setzen mehr Energie pro Explosion frei. Das ist grundlegend anders als bei Saugmotoren, die sich auf den atmosphärischen Druck allein verlassen. Das Ergebnis ist messbar: Ein aufgeladener Motor mit gleichem Hubraum erzeugt 30 bis 50 Prozent mehr Leistung als sein Saugmotor-Pendant.

Supercharger gibt es in zwei Hauptbauarten. Verdrängertypen wie Roots-Gebläse und Doppelschneckendesigns pressen mit jeder Umdrehung eine fest definierte Luftmenge physisch hindurch; sie funktionieren über den gesamten Drehzahlbereich und liefern sofort Ladedruck. Zentrifugal-Supercharger treiben eine kleine Turbine mit hoher Geschwindigkeit an, um Luft nach außen zu beschleunigen, ähnlich wie ein Turbolader, aber angetrieben durch einen Keilriemen von der Kurbelwelle statt durch Abgase; sie sind leichter und effizienter bei hohen Drehzahlen, zeigen aber bei niedriger Drehzahl ein leichtes Ansprechverzögerung. Im Rennbereich werden beide Systeme verwendet, allerdings dominiert die Verdrängerbauart im Dragster-Sport, wo Ladedruck sofort und gleichmäßig verfügbar sein muss.

Die mechanischen Kosten

Das Einpressen von Luft in einen Motor erzeugt Wärme: Die Kompressionsarbeit erhöht die Ansaugtemperatur um 50 bis 100 Grad Celsius, was die Luftdichte wieder senkt und zu frühzündung führen kann. Die meisten aufgeladenen Motoren verwenden einen Ladeluftkühler, einen Wärmeaustauscher zwischen dem Kompressorausgang und dem Ansaugkrümmer, um die Ladung wieder abzukühlen. Klingeln wird zu einem ernsthaften Risiko; Oktanzahl des Brennstoffs und Zündzeitpunkt müssen sorgfältig auf den Ladedruck abgestimmt werden. Ein aufgeladener Motor mit 8 bis 10 psi Ladedruck benötigt mindestens 91er Benzin; Rennmotoren mit 15 psi oder mehr verlangen Renntreibstoff. Die mechanische Belastung auf Kurbelwelle, Lagern und Kolben steigt stark an, daher müssen aufgeladene Motoren mit stabileren Bauteilen, schwererem Schmiedestahl und engeren Toleranzen gefertigt werden.

Der Begriff "Aufladung" entstand in der frühen Automobilzeit als Bezeichnung für jedes Zwangsladesystem, das die normal atmosphärische Leistung übertraf; er grenzte diese speziellen Motoren von gewöhnlichen ab. Supercharger erschienen in den 1920er und 1930er Jahren auf Luxus- und Rennwagen, wurden während des Zweiten Weltkriegs bei Flugmotoren Standard und erlebten in den 1980er und 2000er Jahren eine Wiedergeburt bei Straßenwagen als Alternative zum Turbolader. Im Gegensatz zu Turboladern, die einen Teil der Abgasenergie als Wärme verlieren, wandeln Supercharger mechanische Kurbelwellenenergie direkt um; das ist effizient, aber parasitär: Ein Supercharger verbraucht typischerweise 15 bis 25 Prozent der Leistung, die er erzeugt, ein echter Nachteil für den Verbrauch.

Heute konkurriert Aufladung mit Turboaufladung und verstellbaren Ventilsteuerzeiten als Methode zur Steigerung der spezifischen Leistungsabgabe. Moderne Anwendungen sind selten in der Großserienproduktion, aber häufig bei Hochleistungsvarianten, besonders bei bestimmten Jaguar-, Chevrolet-Corvette- und Spezialherstellern. Für Aufbauer und Tuner hängt die Wahl zwischen Supercharger und Turbo von Ladedruck-Charakteristik, Platzangebot, Wärmeverwaltung und Budget ab. Ein aufgeladener Motor ist einfacher zu kalibrieren, liefert linearer Leistungsabgabe und hat keine Gegendruck-Belastung; aber er erfordert stabilere Bauteile und verträgt keine Kompromisse bei der Verdichtung.