Fotos: Volvo Penta. Weshalb Aufladung? Zu den Anfängen der PKW-Dieselmotorisierung

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1 Motor + Antrieb Turbolader Gleiche Größe, gleicher Hubraum, gleiche Drehzahl: Links ohne Turbolader mit 39 Kilowatt, rechts mit Lader und 53 Kilowatt Nennleistung. Fotos: Volvo Penta Motorenvergleiche und Bewertungen Teil 2: Turbolader Auch kleine Dieselmotoren sind in Landfahrzeugen heutzutage häufig mit Turboladern ausgestattet. Michael Herrmann erläutert die Hintergründe für diesen Trend und versucht eine Abschätzung, wie sich diese Technologie auf den Einsatz der Motoren in Yachten auswirken könnte. F ast alle heute erhältlichen Diesel-PKW sind mit aufgeladenen Motoren ausgestattet. Auch kleinste Dieselmotoren mit Hubräumen von rund einem Liter wie etwa der 1,1-Liter-Diesel im Hyundai i20 oder der Mini 1,2-Liter-Dreizylinder werkeln in Kleinwagen mit Leistungen vor sich hin, für deren Erzeugung noch vor einem Jahrzehnt doppelt so große Motoren nötig waren. BMW hat einen Dreizylinder-Diesel mit einem Hubraum von 1,5 Litern für eine Leistung von 135 Kilowatt in Planung, was etwa der Leistung des bei Peugeot, Renault und einigen 116 anderen Fahrzeugherstellern bis 2007 millionenfach verbauten Dieselmotors mit 6 Zylindern und 3 Liter Hubraum entspricht der auch schon mit einem Lader bestückt war. Weshalb Aufladung? Zu den Anfängen der PKW-Dieselmotorisierung sollte durch den Einsatz von Turboladern in erster Linie eine Leistungssteigerung erreicht werden. Ganz früher, also etwa Anfangs der Fünfziger Jahre des letzten Jahrhunderts, kamen Dieselmotoren in PKW fast ausschließlich im gewerblichen Personentransport, sprich Taxi, zum Einsatz. Berühmt wurde der von Mercedes Benz entwickelte OM 636 (OM = Oel-Motor), der mit sagenhaften 38 PS (jawohl, damals gab es noch keine Kilowatt!) in die nicht gerade leichtgewichtigen Fahrzeuge der Baureihe 170D eingebaut wurde. Mit diesem Motor wurden der Legende nach nicht selten Laufleistungen von Kilometern erreicht, dies zu einer Zeit, in der ein durchschnittlicher Benziner nach Kilometern reif für das Reycling war. Fakt ist, das diese Motoren auch heute, also rund 65 Jahre nach deren ersten Auftritt, in diversen

2 Turbolader Aufbau Turbolader bestehen aus einer Abgasturbine und einem Verdichter, deren Flügelräder miteinander verbunden sind. Das spiralförmig ausgebildete Turbinengehäuse wird dabei von den in dem Motor erzeugten Abgasen durchflossen und versetzt das Flügelrad in der Turbine in eine Drehbewegung. Diese wird über die durch das Lagergehäuse geführte Turbinenwelle auf das Flügelrad im Verdichter ( Verdichterrad) übertragen. Durch den Lufteinlass des Verdichters wird so Frischluft angesaugt, im Verdichtergehäuse beschleunigt und mit Überdruck zu den Einlassventilen der einzelnen Zylinder befördert. Kritischste Stelle des Turboladers ist die Lagerung der Turbinenwelle, die mit bis zu Umdrehungen je Minute dreht. In der Regel sind die Wellenlager mit Drucköl aus dem Motor beaufschlagt ( schwimmende Lagerung ). Ölmangel oder Überhitzungen zum Beispiel nach dem Abstellen eines stark belasteten Motors können hier schnell zu gravierenden Schäden führen. Flügelrad (Verdichterrad) Abgaseinlass Luftausgang Lufteinlass Kühlwasserkanäle Verdichtergehäuse Öleinlass Lagergehäuse Turbinenwelle Flügelrad (Turbinenrad) Turbinengehäuse Abgasausgang Abgasturbine Die Abgastemperaturen von Dieselmotoren liegen infolge deren höheren Verdichtung mit 500 bis 600 Grad Celsius deutlich unter denen von Benzinmotoren (bis über Grad Celsius). Daher sind die Lader an Dieselmotoren in Kraftfahrzeugen an Land in der Regel nicht zusätzlich gekühlt. In Maschinenräumen von Yachten hingegen stellen Bauteile mit einer Oberflächentemperatur von rund 600 Grad Celsius ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar. Daher werden hier in der Regel Abgasturbolader eingesetzt, bei denen die Turbinenseite meist mit Seewasser gekühlt wird. In der Zeichnung sind die entsprechenden wasserführenden Kühlkanäle im Turbinengehäuse dunkelblau dargestellt. Das Seewasser wird häufig unmittelbar hinter dem Lader in das Abgas eingespritzt. Fahrzeugen darunter nicht wenige Yachten noch immer ihren Dienst versehen. Diese Langlebigkeit, zumindestens die legendäre, wurde von den Nachfolgern des OM 636 nicht erreicht. Der ab 1968 gebaute OM 621 hatte mit 2,0 Litern einen um 200 Kubikzentimeter größeren Hubraum als der 636 und immerhin schon 50 bis 55 PS. Dieser wurde nach relativ kurzer Zeit durch den 615 ersetzt, der zusammen mit seinen Vettern 616 und 617 nahezu unverändert bis 1987 gebaut wurde. Der OM 617 (fünf Zylinder, 3 Liter Hubbraum, Gewicht circa 300 Kilogramm) brachte eine Leistung zwischen je nach Baujahr 59 Kilowatt (80 PS) und 65 Kilowatt (88 PS), was für einige Anwendungen bei den zunehmend höheren Fahrzeuggewichten nicht mehr zeitgemäß schien; eine weitere Vergrößerung des Hubraums kam nicht mehr in Frage, so dass für die angestrebte Leistungssteigerung nur der Abgasturbolader in Frage kam. So kam es, dass der OM 617 mit Aufladung den ersten deutschen Serien-PKW mit Turbolader antrieb. Im 300 TD leistete der Turbodiesel 92 Kilowatt (125 PS), was ihn in leistungsmäßig in die Nähe der damals verbreiteten Benziner in diesen Fahrzeugklassen brachte. Die Gründe für den seit jener Zeit (circa 1980) zunehmenden Einsatz von Turboladern an PKW-Dieselmotoren lagen also hauptsächlich in dem Versuch, deren Leistungsbereich so weit an die der entsprechenden Benzinmotoren heranzubringen, dass diese nicht nur für Taxiunternehmen, sondern auch für den Normalfahrer interessant wurden. Nicht umsonst hatten die Diesel-Mercedesse den Spitznamen Heizöl-Porsche! Zumindest in Deutschland war diese Strategie durchaus erfolgreich; nach und nach zogen die anderen Herstel- 117

3 Motor + Antrieb Turbolader Systeme Ohne Ladeluftkühler Mit Ladeluftkühler Abgasauslass Abgasauslass Abgas-Seewasser-Einspritzung Ölzufuhr Abgas-Seewasser-Einspritzung Ölzufuhr Verdichter Turbine Verdichter Turbine Frischluft Frischluft Öl-Rücklauf Seewasser Einlassventil Ladeluftkühler Öl-Rücklauf Auslassventil Ansaugkrümmer Wassergekühltes Abgassammelrohr Ansaugkrümmer Seewasser Zylinder/ Kolben Seewasserpumpe Bei den meisten Yachtmotoren ist der Turbolader direkt an den Abgasauslass des in der Regel wassergekühlten Abgas-Sammelrohrs angeflanscht. Das Abgas wird in einem Bogen nach achtern abgeführt, wobei die Abgas-Seewasser-Einspritzung meist direkt in den Bogen erfolgt. Der Lader wird mit dünnen Rohrleitungen an den Ölkreislauf des Motors angeschlossen. In Systemen ohne Ladeluftkühler (links, Leistungsgewinn circa 20 bis 30 Prozent) ist der Luftausgang des Verdichters direkt Seewasserpumpe an die Saugseite des Ansaugkrümmers angeschlossen. Da die Ladeluft durchaus Temperaturen von rund 150 Grad Celsius erreichen kann, bestehen die Verbindungsleitungen aus hitzebeständigen Werkstoffen. Mit einem zusätzlichen Ladeluftkühler können durch Aufladung Leistungssteigerungen bis zu 100 Prozent erreicht werden. Der auf Yachten wassergekühlte Ladeluftkühler ist zwischen Verdichter und Ansaugkrümmer in das System eingefügt. ler mit eigenen Modellen nach, so dass der Anteil der Dieselfahrzeuge bei den Neuzulassungen nun bei fast 50 Prozent liegt (1995: 14,6 Prozent). Downsizing statt mehr Leistung Im Laufe der Zeit änderte sich jedoch die Motivation: Von der 118 Leistungsteigerung bei einer gegebenen Motorgröße wendeten sich die Motorenentwickler zunehmend dem sogenannten Downsizing zu. Dabei wird eine anzustrebende Leistung festgelegt und anschließend versucht, einen dazu passenden möglichst kleinen Motor zu entwickeln. Dabei geht man davon aus, dass der Verbrauch mit der Motorgröße einhergeht: Kann man eine bestimmte Leistung mit einem kleineren Motor erreichen, wird dieser bei ansonsten identischen Eigenschaften einen geringeren spezifischen Verbrauch zeigen Der technische Hintergrund dieser Maxime lautet etwa so: Weniger Hubraum (= kleinerer Motor) beeinhaltet kleinere Oberflächen, somit

4 geringere Energieverluste und daher bessere Effizienz. Kleinerer Hubraum bedingt zudem weniger Reibungsverluste im Motor, was ebenfalls dem Wirkungsgrad zugute kommt. In Kraftfahrzeugen führt ein kleinerer Motor durch sein geringeres Gewicht zu einem leichteren Fahrzeug, was ebenfalls dessen Verbrauch günstig beeinflusst. Hierzu ein extremes Beispiel: Ein Fahrzeugdiesel (OM 314) mit einer Leistung von rund 60 Kilowatt brachte 1990 ohne Turbolader 320 Kilogramm auf die Waage. Turbodiesel 2014 mit 70 Kilowatt (OM 639): 140 Kilogramm. Hier vergleichen wir allerdings absichtlich Äpfel mit Melonen, da der OM 314 alleine wegen seiner Größe nur in LKW untergebracht werden konnte, während der OM 639 für den Smart forfour entwickelt wurde. Diese Eigenschaften ermöglichen in der Summe auch für Mittelklassefahrzeuge eine Verbrauchsreduzierung bis auf Werte unter 4 Liter je 100 Kilometer. Die Verbrauchswerte für Kraftfahrzeuge werden jedoch in einem zyklichen Belastungsmuster ermittelt, bei Yachten sieht die Geschichte anders aus. Turbolader auf Yachten Bei den kleinen und mittleren Yachtdieselmotoren befinden wir uns weitgehend noch auf dem Stand von der Jahrtausendwende. Downsizing findet hier (noch) nicht statt, und Verbrauchsreduzierungen interessieren den durchschnittlichen Eigner wenn überhaupt nur am Rande. Dies entspricht dem üblichen Procedere: Technische Entwicklungen im Motorenbau brauchen in der Regel mindestens ein Jahrzehnt, bis sie das maritime Umfeld erreichen. Manchmal ist man versucht, hier glücklicherweise hinzuzufügen. Es ist jedoch abzusehen, dass die nun im Kraftfahrzeugbereich ablaufende Entwicklung in einigen Jahren im Yachtbereich ankommen wird. Vorboten sind einige aufgeladene Motoren mit Leistungen um die 40 Kilowatt, die parallel zu Motoren gleicher Größe ohne Lader angeboten werden. Werfen wir einen Blick auf die 119

5 Motor + Antrieb Turbolader Geschichte der Turbolader im Yachtbereich. Mitte der 70er Jahre in England: Hier entwickelte sich zu jener Zeit ein Markt für Motoryachten um die 12 Meter Länge, die in der Lage sein sollten, gegen die Strömungen im Englischen Kanal Fahrt über Grund zu machen. In die damals noch recht konventionell gebauten Rümpfen passten die typischen 6-Zylinder-Dieselmotoren mit einem Hubraum von etwa 6 Litern. Diese Motoren, beispielsweise besagter OM 352 von Mercedes, 2703 von Ford oder der DAF 615, brachten circa 15 Kilowatt je Zylinder, also als Sechszylinder rund 90 Kilowatt. Diese brachten die um die 10 Tonnen verdrängenden Yachten auf knapp über Rumpfgeschwindigkeit, was vielen Eignern nicht ausreichte. Da der Platz für größere Motoren nicht ausreichte, begann man, mit aufgeladenen Motoren zu experimentieren. Aus den 2 x 100 Kilowatt wurden maximal 2 x 130 Kilowatt, was nur in seltenen Fällen einen Foto: Yanmar An diesem Yanmar 4JH-CR ist die Anordnung von Lader, Abgasführung und Luftfilter gut erkennbar. Die Ladeluftführung erfolgt durch Silikonschläuche. deutlichen Geschwindigkeitszuwachs brachte, dafür aber reichlich Umsatz in die Kassen der Ausrüster spülte. Erst in den neunziger Jahren kamen die ersten kleineren aufgeladenen Motoren auf den Markt. Diese sollten als die Kraftstoffpreise europaweit anzogen in erster Linie die spritschluckenden Benziner im Leistungsbereich zwischen 80 und 120 Kilowatt in kleinen Sportbooten ersetzen. Im Segelyachtbereich konnten diese Motoren jedoch nie richtig Fuß fassen. Seit wenigen Jahren sind nun auch im mittleren Leistungsbereich Dieseaggregate mit Saildrive oder für Wellenanlagen erhältlich, die mit Turboladern arbeiten. Die Motoren sind oft in nicht aufgeladenerversion erhältlich, die bei weitgehend gleichen Daten 20 bis 30 Prozent weniger leisten. Turbolader Prinzip und Technik Das Prinzip hinter den Turboladern ist verhältnismäßig einfach und wurde bereits 1906 erkannt und umgesetzt: An den Abgasauslass eines Motors wird eine Turbine angeschlossen, die von den heißen Abgasen aus den Zylindern durchflossen wird. Die in den Abgasen enthaltene Energie wird in der Turbine in eine Drehbewegung umgesetzt, die über eine gemeinsame Welle auf das Flügelrad eines Verdichters übertragen wird. Dort wird Frischluft angesagt und verdichtet, die durch den Ansaugkrümmer des Motors zu den Einlassventilen der einzelnen Zylinder geleitet wird. Ohne Aufladung müssen die Kolben bei der Abwärtsbewegung die für die Verbrennung benötigte Luft in den Brennraum ziehen. Mit dem Abgasturbolader wird die Luft regelrecht in die Zylinder gepresst; die dafür benötigte Enrgie gibt es quasi kostenlos aus der Thermik des Abgases. Alleine daraus resultiert ein Leistungsgewinn, der allerdings zum Teil durch den infolge des im Abgasweg liegenden Laders leicht erhöhten Abgasgegendruck aufgehoben wird. Der wirkliche Leistungszuwachs bis zu 100 Prozent entstammt jedoch einem anderen Phänomen: Die maximale Leistung eines Motors wird grundsätzlich von der Energie bestimmt, die bei der Verbrennung Turboloch Das sogenannte Turboloch entsteht, wenn bei niedrigen Drehzahlen plötzlich viel Gas gegeben wird, typischerweise bei Überholvorgängen. In diesem Moment wird wesentlich mehr Diesel in den Brennraum gespritzt als dort verbrannt werden kann, da der Turbolader noch nicht hochgelaufen ist schließlich wird er von Abgasen angetrieben, die vor der Beschleunigung noch nicht vorhanden sind. Erkennbar ist dies bei den meisten Motoren an einer schwarzen Rauchwolke aus dem Auspuff. Dies kann in Extremfällen zu einer Leistungsminderung führen, die so lange anhält, bis der Lader hochgelaufen ist. In modernen Motoren wird das Turboloch weitgehend unterdrückt, zum Beispiel durch eine variable Turbinengeometrie oder durch eine Anpassung der Einspritzung in Verbindung mit verhältnismäßig kleinen Ladern. 120

6 des Kraftstoffs entsteht je mehr Kraftstoff verbrannt wird, desto größer ist die Leistung. Für diese Verbrennung wird Luft, genauer: Sauerstoff, benötigt, und zwar in einem bestimmten Verhältnis. Dieses Verhältnis bei Benzinern durch das berühmte Lambda bekannt beträgt für Dieselkraftstoff 1:14,5, für die vollständige Verbrennung von 1 Kilogramm Diesel werden also 14,5 Kilogramm Luft benötigt. Im Gegensatz zu Benzinern arbeiten Dieselmotoren bei den meisten Betriebszuständen mit Luftüberschuss. Die Luftzufuhr zu den Zylindern ist lediglich durch die Form und Größe der luftführenden Teile (Luftfilter, Ansaugkrümmer, Ansaugkänäle, Einlassventile) bestimmt und wird nicht durch Drosselklappen oder ähnliches wie bei Benzinern begrenzt. Den einzelnen Zylindern wird von der Einspritzanlage genau die Menge Kraftstoff zugeführt, die für die jeweils geforderte Leistung benötigt wird. Die maximale Leistung wird dabei durch die Menge der Luft bestimmt, die sich zum Zeitpunkt der Einspritzung im Brennraum befindet. Bei nicht aufgeladenen Motoren entspricht diese genau dem Inhalt des Raums, der vom Kolbenboden (der oberen Fläche des Kolbens) während der Abwärtsbewegung des Kolbens durchfahren wird. Dieser ist identisch mit dem Hubraum. Daraus folgt: Die maximale Leistung eines Motors wird direkt vom Hubraum bestimmt. Je größer der Hubraum, desto größer die Luftmenge, und desto größer die Leistung. Es gibt noch einige andere Parameter, die die Leistung eines Motors beeinflussen, zum Beispiel die Motorsteuerung, die Einspritzanlage oder die allgemeine Fertigungsqualität. Dies ändert jedoch nichts am einfachen Zusammenhang zwischen Hubraum und Leistung. Eine andere Methode, mehr Luft in die Brennräume zu bringen, besteht darin, die Frischluft regelrecht in den Zylinder zu pumpen. Dafür gibt es drei Verfahren: Kompressoren, Turbolader und Supercharger. Die Begriffe werden teilweise nicht eindeutig verwendet, so kann ein Turbolader in einer älteren Publi- 121

7 Motor + Antrieb Turbolader Hubraum und Leistung Kolben im oberen Totpunkt Kolben im unteren Totpunkt Einlassventil Auslassventil Zykinderkopf Ansaugkanal Abgaskanal Verbrennungsluft Abgas Kolben Zylinder Zylinderdurchmesser d Hubraum Arbeitsweg des Kolbens Pleuelstange Kurbelwelle Kurbelwange Totpunkt: Die Stelle, an der sich die Bewegungsrichtung des Kolbens umkehrt. Hubraum: Volumen, das sich aus dem Produkt des Zylinderquerschnitts und dem vom Kolben bei einem Hub zurückgelegten Arbeitsweges ergibt. Zylinderquerschnitt a: a = (d/2) 2 π Bei Motoren ohne Aufladung wird die Leistung in erster Linie vom Hubraum bestimmt. Dieser bestimmt die Menge der Verbrennungsluft und damit des für die Verbrennung zur Verfügung stehenden Sauerstoffs, woraus sich die Menge des im Zylinder verbrennbaren Kraftstoffs ergibt. Die Leistung wiederum ergibt sich aus dem Energiegehalt des verbrannten Kraftstoffs. Eine Leistungserhöhung lässt sich daher am einfachsten durch eine Vergrößerung des Hubraums erreichen. kation durchaus als Supercharger bezeichnet werden. Kompressoren bestehen im Wesentlichen aus einem mechanisch zum Beispiel per Keilriemen angetriebenen Kompressor, dessen Druckseite an den Ansaugtrakt des Motors angeschlossen ist. Die dem Motor entnommene Energie ist hier rein mechanisch und liegt in der Regel höher als bei Abgasturboladern. Der Vorteil der Kompressoren liegt darin, dass sie kein Turboloch aufweisen. Nachteilig ist der schlechtere Wirkungsgrad und die damit eingeschränkte Leistungssteigerung. Als Supercharger werden oft Kompressoren bezeichnet, die mit Axiallüftern arbeiten und in der 122 Regel elektrisch angetrieben sind. Vorteilhaft ist hier die Möglichkeit einer den Anforderungen genau angepassten Luftzuführung. Die Lebensdauer ist nicht bekannt, dürfte jedoch unter der von Kompressoren oder Turboladern liegen. Abgasturbolader haben sich weitgehend bei der zwangsweisen Zuführung von Verbrennungsluft durchgesetzt. Sie sind im Vergleich zu den anderen Methoden verhältnismäßig einfach aufgebaut und erreichen mittlerweile Betriebszeiten, die etwa denen der Motoren entsprechen. Während in den Kindertagen der Lader deren Laufzeit bei bis Stunden lag, werden sie heute oft älter als die Motoren, die sie mit Luft versorgen. Zudem kann die Leistungssteigerung mehrere 100 Prozent betragen wenn man keine Rücksicht auf den armen Motor nimmt. 100 Prozent sind in der Regel ohne übermäßige Belastung der Motorlebensdauer möglich, vorausgesetzt, es gibt einen Ladeluftkühler und das Triebwerk des Motors (Kolben, Pleuelstangen, Kurbelwelle und Lager) ist an die zusätzlichen Belastungen angepasst. Einfache Technik? Obwohl das Prinzip der Abgasturbolader sehr simpel und einleuchtend erscheint, ist die Umsetzung in die Praxis alles andere als einfach.

8 Da ist zunächst einmal die Wellenlagerung. Die Welle zwischen Turbine und Verdichter muss mit bis zu Umdrehungen je Minute drehen könne, damit ein moderner Lader seine volle Wirkung entfalten kann. Dies stellt extrem hohe Anforderungen an die Wellenlagerung und war früher die häufigste Ursache für einen vorzeitigen Ausfall der Turbolader. Schon relativ früh wurden die Wellen schwimmend gelagert; Wellen- und Lageroberfläche sind dabei durch einen Ölfilm voneinander getrennt. Dieser Film wird durch Drucköl aus der Ölversorgung des Motors gebildet. Diese Schmierstelle ist mit am weitesten von der Ölpumpe entfernt und wird daher besonders bei kalter Witterung und zähflüssigen Öl erst nach einiger Zeit mit Öl versorgt. Daher kommt auch die Empfehlung, einen Motor mit Turbolader nicht unmittelbar nach dem Start stark zu beanspruchen, da dann der Verschleiß an der Laderwelle und deren Lagerung immens zunimmt. Das andere Extrem tritt dann auf, wenn der Motor nach einer hohen Beanspruchung ohne Erholungspause abgestellt wird. Der Lader erreicht während des Betriebs und entsprechender Beanspruchung fast Abgastemperatur, also Werte über 400 Grad Celsius. Wird der Motor mit einem derart erhitzten Lader abgestellt, verteilt sich die Hitze aus der Abgasturbine auch auf die Wellenlagerung. Das darin enthaltene Öl verkokt und die dadurch entstehenden Rückstände können nicht nur Welle und Lagerung erheblich beschädigen, sondern auch noch die weitere Ölversorgung gefährden. Daher sollten aufgeladene Motoren nach einer längeren Fahrt mit hoher Geschwindigkeit erst nach einigen Minuten Leerlauf abgestellt werden. Bei neueren Motoren ist dies nicht unbedingt erforderlich, da hier eine Kühlung auch nach Abstellen des Motors vorgesehen ist. Bei Yachtmotoren sind diese beiden Problembereiche nicht so gravierend. Zum einen wird kaum ein Yachtmotor unmittelbar nach dem Starten zu Höchstleistungen ge- 123

9 Motor + Antrieb Turbolader Foto: Nanni Dieser Nanni N4.60 erzielt durch die Aufladung gegenüber dem Saugvetter eine Mehrleistung von rund 15 Kilowatt bei ansonsten fast identischen Daten. zwungen erst müssen in der Regel die Festmacher gelöst werden. Auch ein Abstellen unmittelbar nach einer hohen Belastung dürfte eher selten vorkommen; zudem sind vernünftige Turbolader auf Yachtmotoren ohnehin wassergekühlt, sie werden bei weitem nicht so heiß wie die Kollegen an Land. Grenzen der Aufladung Hier gibt es mehrere Grenzlinien. Zum ersten die Erhitzung der angesaugten Verbrennungsluft durch die Verdichtung. Je wärmer die Luft ist, desto geringer ist deren spezifisches Gewicht und desto weniger Sauerstoff steht für die Verbrennung zur Verfügung. Dadurch wird nicht nur der Effekt der Verdichtung verringert, es entsteht auch eine zusätzliche thermische Belastung von Ventilen und Kolben. Will man eine Leistungserhöhung von über 20 bis 25 Prozent, muss daher ein Ladeluftkühler in den Ansaugtrakt eingefügt werden. Dieser ist in Yachtmotoren immer wassergekühlt, in der Regel ist er als Wärmetauscher in den Seewasserkreislauf eingebunden. Ein Beispiel: Der Ford 2725, 6 Zylinder mit 6 Liter Hubraum hat als nicht aufgeladener Motor eine Leistung zwischen 80 und 88 Kilowatt. Mit 124 Turbolader heißt der Motor 2725T und leistet 110 Kilowatt. Wird ein Ladeluftkühler hinzugefügt, kommt der Motor als 2725TC auf bis zu 147 Kilowatt. Jede Aufladung darf nur so weit gehen, dass der Motor nicht über Gebühr beansprucht ist, das heißt, dass dessen Lebensdauer beeinträchtigt ist. Kolben, Ventile, Kurbelwelle und Lagerung müssen die zu Erwartenden Mehrbeanspruchungen gewachsen sein. Bei den heute angebotenen Yachtmotoren im unteren und mittleren Leistungsbereich sind die durch die Aufladung erzielten Leistungssteigerungen jedoch in einem Bereich, in dem man eine übermäßige Beanspruchung ausschließen kann. Zuviel des Guten Die Wellendrehzahl des Laders nimmt mit steigender Abgasmenge zu; durch die höhere Wellendrehzahl wird mehr Frischluft in den Ansaugtrakt befördert, wodurch die Abgasmenge weiter steigt. Läuft dieser Prozess ungehemmt ab, wird früher oder später das Leistungsplateau des Laders erreicht Abgasund Frischluftmenge pegeln sich auf einem Niveau ein, dass für den Motor alles andere als gesund sein kann. Um das zu Verhindern, ist im Lader ein sogenanntes Waste Gate vorhanden, durch das ein Teil des Abgases bei gegebener Belastung des Motors an der Turbine vorbei geführt wird. Das Waste Gate ist in der Regel so eingestellt, dass eine Überlastung des Motors verhindert wird. Situation auf Yachten Auf der Basis der Erfahrungen mit der Motortechnik in den letzten Jahrzehnten ist zu erwarten, dass in absehbarer Zeit auch im Yachtbereich die Zahl der aufgeladenen Motoren zunehmen wird. Ob hier die im Kraftfahrzeugbereich erreichten nhezu 50 Prozent erreicht werden, ist jedoch mehr als fraglich. Schauen wir uns die Unterschiede in der Praxis an. Die Vorteile der Abgasaufladung liegen hauptsächlich darin, dass aus einem gegebenen Motorvolumen eine höhere Leistung erhalten werden kann oder dass bei gegebener Leistung ein entsprechend kleinerer Motor eingesetzt werden kann. Beides spielt auf Segelyachten in den meisten Fällen keine Rolle: Es dürfte kaum für die Motorauswahl entscheidend ausfallen, ob ein Motor 253 oder 264 Kilogramm auf die Waage bringt.

10 Demgegenüber stehen einige Nachteile. Dazu gehört, dass am Motor ein zusätzliches System vorhanden ist, das mit einer wenn auch geringen Ausfallwahrscheinlichkeit behaftet ist. Zudem ist bei der Ausführung der Abgasanlage darauf zu achten, dass der bei aufgeladenen Motoren wesentlich kritischere Abgasgegendruck nicht überschritten wird und dass das Seewassersystem überwacht werden sollte, da hier ein Ausfall der Kühlung sehr schnell ernsthafte Konsequenzen haben kann. Leider ist die Auswahlmöglichkeit bei mittlerweile so weit eingeschränkt, dass zwischen den Motoren ohne Aufladung so große Leistungsunterschiede bestehen, dass der eigentlich leistungsmäßig passende Motor nur in aufgeladener Version erhältlich ist. Beispiel: Benötigt man rechnerisch 50 Kilowatt, kann man bei Volvo Penta den aufgeladenen D2-75 wählen. Will man auf die Aufladung verzichten, stehen mit dem D2-55 nur 38 Kilowatt oder mit dem D Kilowatt zur Verfügung. Diese Situation stellt sich bei anderen Herstellern ähnlich dar; bei Yanmar ist der 4JH5E mit 40 Kilowatt der letzte nicht aufgeladene Motor. Oberhalb dieser Leistung werden ausschließlich Motoren mit Turbolader angeboten. Auch bei Nanni ist der N4.50 mit 37 Kilowatt der stärkste nicht aufgeladene Motor, darüber ist alles aufgeladen. Fazit Motoren mit Turboladern können auf Segelyachten ihre Vorteile kaum ausspielen; trotzdem ist bereits heute das Angebot an nicht aufgeladenen Motoren bereits im mittleren Leistungsbereich so weit geschrumpft, dass dem Eigner eigentlich keine Wahlmöglichkeit mehr bleibt. 125