Comprexlader

Der Comprexlader (auch Druckwellenlader genannt) ist eine Bauart der Motoraufladung von Otto- und Dieselmotoren.

Aufbau und Funktionsprinzip

Prinzip der Comprex-Aufladung eines Dieselmotors

Der Lader läuft in einem zylinderförmigen Gehäuse mit je zwei Öffnungen auf jeder Seite, je ein Einlass und ein Auslass. In inneren des Gehäuses dreht sich ein einzelnes Zellenrad. Es wird von einem Zahnriemen oder einer Kette mechanisch angetrieben und läuft somit entweder synchron zur Kurbelwelle oder mit einer niedrigeren Drehzahl (typisch 1/3).

Der ansaugseitige Druckaufbau geschieht stoßartig mithilfe der Energie der einströmenden Auspuffgase. Die Abgase werden jeweils in eine einzelne oder mehrere Zellen des Zellenrades gelenkt und komprimieren die darin befindliche Frischluft. Durch ein passendes Drehzahl- und Übersetzungs-Timing des Zellenrades wird bewirkt, dass der Auspuff-Druckstoß eine Frischluftpartie in einer jeweils gerade angesteuerten Zelle verdichtet. Dann wird durch Weiterdrehen des Zellenrades der Frischluftdruck in der Zelle gehalten, und kurz darauf wird die so verdichtete Luft dem Ansaugtrakt zugeführt.

Der Antrieb des Laders überträgt im Gegensatz zu einem Kompressor oder Roots-Gebläse keine mechanische Energie zum Druckaufbau und muss außer der Lagerreibung keine Kräfte überwinden; es geht beim Antrieb des Comprexladers nur um eine Drehzahlsynchronisation zwischen Kurbelwelle und den Ansaugtakten.

Somit ist der Comprexlader nicht im eigentlichen Sinne eine Verdrängermaschine, da er die Energie direkt vom Abgas auf das Frischgas überträgt und dieser Vorgang von der Mechanik der Druckzellen nur gesteuert wird.

Geschichte

Entwickelt wurde der Comprexlader in den 1970er und 1980er Jahren durch die Firma Brown, Boveri & Cie in Baden (CH).

Das Bauprinzip wurde ab 1985 für kurze Zeit beim Hersteller Opel bei den letzten Senator-Diesel-Modellen verbaut. Zu dieser Zeit hatten andere Hersteller auch schon Turbo-Diesel Motoren im Verkaufsprogramm, so dass Opel mit seinem 2,3-l-Saugdiesel, der nur 71 PS (52 kW) leistete, nicht mehr konkurrenzfähig war. Das Dieselmotorangebot wurde weiter ausgebaut im Modelljahr 1984 kam die 86 PS (63 kW) starke Turbovariante hinzu, die auch im Senator erhältlich war. Ab 1985 gab es als technische Besonderheit den 2,3-Liter-Comprex-Diesel mit 95 PS (70 kW) als Option. Den Senator Comprex-Diesel gab es ausschließlich mit einem 5-Gang-Schaltgetriebe. Er hat auch als Hersteller nicht Opel, sondern Irmscher auf dem Typenschild stehen.

Die reine Leistungsangabe lässt den Vorteil des Comprexladers gegenüber dem Turbolader nicht erkennen: im Gegensatz zum Turbolader setzt der Schub schon bei niedrigsten Drehzahlen ein. Es wird eine energiesparende Fahrweise mit niedrigen Drehzahlen ermöglicht.

Der erste Comprexlader hatte die Eigenart, dass von den gleichgroßen Zellen ein singender, von manchen Kunden als unangenehm empfundener Ton erzeugt wurde, dessen Tonhöhe der Drehzahl folgte. Abhilfe brachte ein neues Zellenrad, das nicht mehr aus Zellen, sondern aus einem Paket Röhren mit unterschiedlichen Durchmessern bestand. Da der Lader aus dünnwandiger Keramik gefertigt wurde, verteuerten sich durch diese Umgestaltung die Herstellungskosten.

BBC fand mit dem Comprexlader bei den Fahrzeugherstellern in Europa nicht die gewünschte Resonanz; es gab nach der Fusion von BBC mit ASEA zu ABB auch kein neues Geld für dieses Projekt. Das System wurde daraufhin an Mazda verkauft, die im Modell 626 von 1988 bis 1996 einen Comprex-geladenen 2,0-l-Dieselmotor einbauten, der es auf eine Leistung von 55 kW (75 PS) brachte. Der 2,0-l-Saugdiesel leistete im Vergleich 44 kW (60 PS).

1996 wurde von Greenpeace der Twingo Smile der Öffentlichkeit vorgestellt. Dieser Prototyp auf Basis des Renault Twingo hatte einen 358 cm³ Ottomotor mit Comprexlader. Der Motor leistete 40 kW (55 PS), was eine spezifische Leistung von 154 PS pro Liter Hubraum ergibt. Der Twingo Smile verbrauchte unter 3,3 l Kraftstoff pro 100 km, das ist circa halb so viel wie das ursprüngliche Fahrzeug mit seinem veralteten Stoßstangenmotor.

Neueste Ausbaustufe des Prinzips ist der sogenannte Hyprex Druckwellenlader, der im kommenden Mercedes CLC 22 AMG zum Einsatz kommen soll.

Vor- und Nachteile

Ein Vorteil des Comprexladers ist, dass die Antriebsleistung für den Lader nicht wie beim Kompressor oder beim G-Lader für den Antrieb verloren geht. Der Motor muss lediglich das Zellenrad drehen und die Lagerreibung überwinden, was zu vernachlässigen ist. Des Weiteren übertragen die Abgase den Druck direkt auf die Frischluft, was zur Folge hat, dass es beim Comprexlader kein „Turboloch“ gibt, sondern der Ladeeffekt direkt einsetzt.

Zu den Nachteilen zählt, dass der Comprexlader relativ schwer auf einen Motor abzustimmen ist, was die Entwicklung sehr teuer und aufwendig macht. Des Weiteren ist der Comprexlader sowohl abgas- als auch frischluftseitig äußerst gegendruckempfindlich, so dass bereits kleine Veränderungen im Ansaug- (verschmutzter Luftfilter) oder Abgassystem (kleines Loch im Auspuff) starke Auswirkungen nach sich ziehen. Durch solche Fehler hatte man oft das Problem der ungewollten Abgasrückführung, was der Motor mit starkem Stottern und Verschlucken quittierte.

Literatur

• Gert Hack, Iris Langkabel: Turbo- und Kompressormotoren. 1. Auflage, Motorbuch Verlag, Stuttgart, 1999, ISBN 3-613-01950-7
• Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert: Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik. 2. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2001, ISBN 3-528-13114-4

Siehe auch

• Motoraufladung

Weblinks

• Der Comprex-Lader
• Druckwellenlader (Comprex)