Twincharger

Ein Twincharger ist ein Motoraufladesystem, das sowohl einen Kompressor als auch einen Turbolader auf einem einzelnen Motor kombiniert. Der Kompressor wird mechanisch durch die Kurbelwelle des Motors angetrieben und liefert sofortige Aufladung bei niedrigen Drehzahlen, wo Turbo-Lag dem Fahrer sonst die Responsivität rauben würde. Der Turbolader, der von den Abgasen angetrieben wird, übernimmt mit steigender Drehzahl und erhöhtem Abgasfluss und liefert zusätzliche Verdichtung bei höheren Motorumdrehungen. Die beiden arbeiten je nach Steuersystem sequenziell oder parallel, wobei einer oder beide über verschiedene Last- und Drehzahlbereiche aktiv sind.

Der Hauptvorteil liegt in der Beseitigung der Leerlaufdose, die Single-Turbo-Motoren plagt. Ein Kompressor allein verursacht einen parasitären Verlust von 10 bis 15 Prozent der Motorleistung und kann die Aufladung nicht mit der Motordrehzahl skalieren. Ein Turbolader allein leidet unter Turbo-Lag, der Verzögerung zwischen dem Durchtreten des Gaspedals und dem Aufbau des Ladedrucks. Ein Twincharger-System hält den Ladedruck über das gesamte Drehzahlband relativ konstant und liefert starke Beschleunigung von Leerlauf bis zur Höchstdrehzahl ohne das hohle Gefühl im mittleren Drehzahlbereich.

Mechanische Anordnung und Regelung

Die meisten Twincharger-Systeme nutzen einen Roots-Kompressor für seine kompakte Größe und Niedriglast-Responsivität, gepaart mit einem Turbolader mit variabler Geometrie für höhere Effizienz. Der Kompressor sitzt typischerweise vor oder neben dem Ansaugkrümmer und drückt kontinuierlich Luft, wenn der Motor läuft. Der Turbolader sitzt im Abgaspfad und wird über ein Entlastungsventil oder eine elektromagnetische Kupplung zu- oder abgeschaltet, die seinen Verdichter unter Last-armen Bedingungen vom Ansaugkrümmer trennt und so die parasitäre Belastung reduziert. Einige Systeme nutzen ein elektronisch gesteuertes Entlastungsventil, das moduliert, wie viel Druckluft von jedem Gerät in den Krümmer gelangt.

Twincharger-Motoren erfordern robuste Einspritzung und Motormanagement. Die Steuereinheit muss Kraftstoffzufuhr und Zündzeitpunkt über überlappende Ladungsbereiche ausgleichen, ohne Detonation oder magere Ausfallzündung zu verursachen. Ladeluftkühlungumlaufverhältnisse werden kritisch, da zwei gestapelte Verdichter die Einlasslufttemperatur erheblich erhöhen; die meisten Twincharger-Anwendungen nutzen entweder einen einzigen größeren Ladeluft kühler oder Doppel-Ladeluft kühler mit dedizierter Leitungsführung. Der Kompressor-Ausgang kann separat vom Turbo gekühlt werden, um die Temperaturregelung bei verschiedenen Betriebspunkten zu optimieren.

Twincharger erschienen in Serienproduktion hauptsächlich in den frühen 2000er Jahren, besonders auf Modellen im mittleren Segment von Audi, Jaguar und Mercedes-Benz mit Roots-Kompressoren kombiniert mit abgasgetriebenen Turbos. Die Komplexität und Kosten haben die Verbreitung begrenzt; die meisten aktuellen Performance-Autos setzen auf einzelne große Turbos mit variabler Geometrie oder reine Kompressoren. Twincharger-Systeme bleiben häufiger in Rennwagen und speziellen Anwendungen anzutreffen, wo die Kosten der Entwicklung und das erhöhte Haltbarkeitrisiko durch die Leistungs- und Responsivitätsvorteile gerechtfertigt werden, die sie über ein breites Motordrehzahlspektrum liefern.