Turbo-Benziner: Klimaanlage kühlt Ladeluft

Downsizing-Benzinmotoren sind in der Auto-Industrie derzeit angesagt, sie haben aber auch ihre Schwächen. Diese kleinvolumigen Drei- und Vierzylinder-Turbos sind meist Spritsparer, beschleunigen allerdings bei im Stadtverkehr üblichen Geschwindigkeiten eher freudlos. Zum Kick bei Tempo 30 km/h bis 50 km/h verhilft den Kleinen nun Zulieferer Mahle, und das ohne höheren Spritverbrauch. Der Trick ist eine Ladeluftkühlung "on the rocks".

Klima- mit Motorkühlung kombiniert

Erstmalig wird dabei der Kühlmittel-Kreislauf des Motors mit dem Kältemittel-Kreislauf der Klimaanlage kombiniert und eine bisher unerreicht niedrige Ladeluft-Temperatur erzeugt. Hierbei presst der Abgasturbolader die angesaugte Außenluft erst durch den üblichen Ladeluftkühler und dann in ein neuartiges Luftansaug-Modul mit sogenannter „integrated Charge Air Subcooling“ (iCAS). iCAS ist mit dem Verdampfer der Klimaanlage verbunden. „Das steigert die Fahrzeugdynamik erheblich, ohne den Innenraumkomfort zu beeinträchtigen und ohne Mehrverbrauch“, sagt Andreas Eilemann, Leiter Vorentwicklung Motorkühlung Pkw bei Mahle. Beim Einsatz spiele die Höhe der Außentemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit eine bedeutende Rolle, sodass das System sich besonders für Europa eigne.

Bis 19 Prozent mehr Leistung

Ein Turbo mit zwei Bar Ladedruck und üblicher Ladeluftkühlung erhöht die Ladeluftmenge des Motors bei 25 Grad Celsius Außentemperatur auf 190 Prozent. Dabei senkt der Ladeluftkühlung die rund 120 Grad Celsius heiße Ladeluft auf 40 Grad Celsius. Mit der anschließenden neuen "Unterkühlung" durch iCAS werden zehn Grad Celsius erreicht, was die Ladeluftmenge auf 211 Prozent steigert. Ein Downsizing-Benziner erzielt so ein Anstieg des Drehmoments von 16 Prozent bis 19 Prozent bei Drehzahlen zwischen 1.100/min und 1.300/min. Das ergaben Messungen an einem Demonstrationsfahrzeug, einem Ford Focus Turnier mit 1,0-Liter-Dreizylinder, der 92 kW/125 PS und 170 Newtonmeter maximales Drehmoment leistet.

Schneller ohne Mehrverbrauch

Der Kick durch iCAS entsteht beim Fahren bei niedrigen Drehzahlen. In Untersuchungen bei 30 Grad Celsius im Klimawindkanal beschleunigte der „unterkühlte“ iCAS-Focus im vierten Gang in sechs Sekunden von 30 km/h auf Tempo 50 km/h und war damit 0,7 Sekunden schneller als das Vergleichsmodell ohne iCAS. Der Gewinn an Dynamik wird nicht durch Kraftstoff-Mehrverbrauch erkauft, erklärt Entwickler Eilemann, weil nach der schnellen Abkühlung des Innenraums der Klimakreislauf des Pkw oftmals einen Leistungsüberschuss von rund vier kW zur Verfügung stellt.