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Aktualisiert am 31.12.2011
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Volkswagen Golf GT: Doppellader

07.09.2005

FSI 1.4 TwinCharger
Der 1.4l FSI Twincharger ist ein kompaktes Kraftpaket
Doppelpfeil

Auch im Benzinmotor steckt noch ein weites Entwicklungspotential. Während die Dieselentwicklung Rekordmarken in der Leistung und im Verbrauch setzte, war der Benzinmotor etwas ins Hintertreffen geraten. Von einigen Sportmotoren abgesehen, ist es in den letzten Jahren bei der kontinuierlichen Verbesserung vorhandener Motorenreihen geblieben.

Nun hat Volkswagen ein Konzept wiederbelebt, das in der kurzen Blütezeit der Gruppe-B-Rallyefahrzeuge 1985 im Lancia Delta S4 für Furore gesorgt hatte: die Doppelaufladung mit Kompressor und Turbolader. Das Ziel dieser Entwicklung war nicht nur eine hohe Spitzenleistung, durch Reduzierung des Hubraums sollte der C02-Ausstoß reduziert werden. Außerdem stand eine gleichmäßige Leistungsabgabe und ein hohes Drehmoment über ein breites Drehzahlband im Lastenheft.

Eine Verbrauchsreduzierung und eine Verminderung der Abgasmenge läßt sich nur durch eine Reduzierung des Hubraums erreichen. Das durch die kompakteren Maße reduzierte Gewicht und das kompakte Format sind dabei gern gesehene Nebeneffekte. Leider bedeutet ein kleinerer Hubraum auch weniger Leistung, und das über die Jahre deutlich gestiegene Fahrzeuggewicht und der Anspruch der Kunden an die Laufkultur und die Leistungsreserven der Autos lassen einen Rückschritt nicht zu. Ein bewährtes Mittel, doch zu annehmbaren Leistungsdaten zu kommen, ist die Aufladung mit einem Turbolader oder einem mechanischen Kompressor. Beide Systeme haben Nachteile, die bei kleinen Motoren besonders zum Tragen kommen. Der Turbolader kann zwar theoretisch für hohe Spitzenwerte sorgen, zur Vermeidung des Turbolochs und fehlender Leistung in unteren Drehzahlbereichen muss man sich aber mit einer moderaten Aufladung begnügen und kleine Lader einsetzen. Der mechanische Kompressor kennt diese Probleme nicht, hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen ist seine besondere Stärke, dafür kostet sein Antrieb bei hohen Drehzahlen Leistung und treibt den Benzinverbrauch in die Höhe. Was also liegt näher, als beide Aufladungskonzepte intelligent zu vereinen?

Lancia Delta S4
Der Lancia Delta S4 nahm die Idee 1984 vorweg
Doppelpfeil

Mit dem Delta S4 stellte Lancia 1984 ein Gruppe-B-Rallyefahrzeug vor, dessen DOHC-Motor aus 1759 ccm per Doppelaufladung und Benzineinspritzung standfeste 485PS bei 8400–1 produzierte. Der Wagen errang schon beim ersten Einsatz bei der RAC 1985 einen Premieren-Doppelsieg.

Volkswagen ergänzt diesen Ansatz nun mit der Direkteinspritzung und bringt das Konzept erstmals in die Großserie. Mit dem FSI 1.4 TwinCharger steht ein leistungsstarkes Aggregat bereit, das den Hochtechnologietriebwerken im Dieselsegment Paroli bieten kann. Schon die nackten Zahlen machen Appetit: Aus 1.4 Liter Hubraum produziert der kleine Vierzylinder 125kW/170 PS, das sind 121 PS pro Liter Hubraum. Zwischen 1750–1 und 4500–1 stehen 240 nm Drehmoment zur Verfügung, zwischen 1.500–1 und 6.000–1 sind es immer mehr als 200nm. Die Drehmomentkurve gleicht einem hohen Tafelberg, die Maximaldrehzahl beträgt 7000–1. Der 1400er vereinigt also die Leistungscharakteristik eines Diesels mit der Drehfreude eines Benzinmotors.

FSI 1.4L Luftwege
Viel Luft führt zu viel Leistung

Der technische Aufwand, der dafür getrieben werden muss, ist hoch. Der maximale Ladedruck des "Twincharger" beträgt ca. 2,5 bar bei 1.50 –1, wobei hier Abgasturbolader und mechanischer Lader etwa bei gleichem Druckverhältnis betrieben werden (ca. 1,53). Ein reiner Abgasturbolader-Motor ohne Kompressorunterstützung würde nur ein Druckverhältnis von ca. 1,3 bar erreichen. Durch den schneller ansprechenden Abgasturbolader kann der Kompressor frühzeitiger über die kontinuierliche Öffnung des Bypassventils entlastet werden. Daher beschränkt sich der Kompressorbetrieb auf

einen kleinen Kennfeldbereich mit überwiegend niedrigen Druckverhältnissen und damit geringer Leistungsaufnahme. Damit kann der Verbrauchsnachteil des mechanischen Aufladesystems begrenzt werden.

Nur im Drehzahlbereich bis 2.400–1 wird der Kompressor für die Erzeugung des erforderlichen Ladedrucks benötigt. Der Abgasturbolader ist auf einen optimalen Wirkungsgrad im oberen Leistungsbereich ausgelegt und stellt auch im mittleren Drehzahlbereich ausreichend Ladedruck zur Verfügung.

Beim dynamischen Fahrbetrieb ist dieser im unteren Drehzahlbereich für die vorgegebenen Elastizitätsziele nicht ausreichend. In diesen Fahrsituationen wird der Kompressor zugeschaltet und ermöglicht einen spontanen Ladedruckaufbau. Ein "Turboloch" wird durch diese gegenseitige Ergänzung beider Systeme vollständig vermieden. Spätestens ab einer Drehzahl von 3.500–1 wird der Kompressor nicht mehr benötigt und der Abgasturbolader stellt in jedem Fall, also auch dynamisch beim Übergang vom Schub- in den Volllastbetrieb, den gewünschten Ladedruck bereit.

FSI 1.4L Drehmomentverlauf
Der Drehmomentverlauf gleicht einem Tafelberg

Schon ab Leerlaufdrehzahl liefert der Kompressor durch die hohe Übersetzung von 1:5 zur Kurbelwelle bereits einen Ladedruck von 1,8 bar und sorgt so für die nötige Kraftentfaltung beim Anfahren. Eine elektromagnetische Kupplung, die in das Modul der Kühlmittelpumpe integriert wurde, übernimmt das Zu- und Abschalten des Kompressors, der über einen zusätzlichen Riemen angetrieben wird. Schon bei einer Drehzahl von 1.250–1 liegt ein Drehmoment von 200 Newtonmetern an –und das bis 6.000–1! Im dynamischen Kompressor-Betrieb entscheidet die automatische Ladedruckregelung – je nach Zugkraftanforderung – ob der Kompressor zugeschaltet wird oder ob der Turbolader den nötigen Ladedruck allein erzeugen kann. Sinkt die Drehzahl wieder in den unteren Bereich und wird danach wieder Leistung abgefordert, wird der Kompressor wieder zugeschaltet. Oberhalb von 3.500–1 liefert der Turbolader allein ausreichend Ladedruck. Eine vergleichsweise hohe Verdichtung von 10:1 erhöht die Effizienz des Motors zusätzlich.

Volkswagen Golf V GT
Der Volkswagen Golf GT stellt seine Leistungsfähigkeit nicht offen zur Schau
Doppelpfeil

Selbst die Verbrauchswerte sind auf Diesel-Niveau, minimal werden für den Golf GT, der als erster den neuen Motor erhalten wird, außerorts 5,9l auf 100km angegeben, innerorts sind es 9,6 l/100km, der Normwert liegt bei 7,2l/100km. Auch die Fahrleistungen sprechen eine deutliche Sprache. Der Spurt von 0 – 100km wird in nur 7,9s erledigt, die Höchstgeschwindigkeit beträgt 220km/h, von 80-120km/h beschleunigt der GT im 5. Gang in 8,0 s. Damit übertrifft der 1.4l-Golf den Golf 20, FSI in allen Messwerten.

Aber so viel Leistung bringt den Frontantriebler auch an seine Grenzen. Damit bei verschneiter oder vereister Fahrbahn nicht zuviel Drehmoment an die Vorderräder gelangt, lässt sich im Golf GT über einen Schalter auf der Mittelkonsole vor dem Schalthebel das so genannte "Winter-Programm" aktivieren. Es reduziert das Anfahr-Drehmoment und verhindert so durchdrehende Antriebsräder.

Auch optisch differenziert Volkswagen die neue Golf-Variante vom Rest der Familie. Die neue Frontpartie mit V-förmigem Kühlergrill in Wagenfarbe ist exklusiv dem neuen Golf GT vorbehalten. Im vorderen Stoßfänger sind Lufteinlassöffnungen integriert, die dezenter als beim GTI ausfallen. In der Heckschürze findet sich eine Aussparung für dasDoppelendrohr. Serienmäßig ist der um 15 Millimeter tiefergelegte GT mit 17-Zoll-Leichtmetallrädern im Design "BBSClassiX" und Reifen im Format 225/45 R 17 ausgestattet. Die Bremsen im 16-Zoll-Format sind den Fahrleistungen des TwinChargers angepasst. Innen unterscheidet sich der GT durch Sportsitze, ein Dreispeichen-Lederlenkrad mit GT-Schriftzug sowie die Ladedruckanzeige im Cockpit von seinen schwächeren Brüdern.

(Text: Dieter Roßbach )
(Fotos: Volkswagen AG, FIAT AG )

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