Ladelüftkühlung

Der Ladeluftkühler eines Audi 1.8 Turbo

Ein Ladeluftkühler (Abk.: LLK, englisch Intercooler) ist ein Wärmeübertrager, der im Ansaugtrakt eines aufgeladenen Verbrennungsmotors die Temperatur der dem Motor zugeführten Luft verringert.

Ziel ist die Erhöhung von Leistung und Wirkungsgrad des Motors. Durch die Verringerung der Temperatur der zugeführten Luft ist im gleichen Volumen eine größere Luftmenge enthalten. Dadurch kann mehr Kraftstoff verbrannt werden.

Wirkungsweise

Ladeluftkühlung kommt bei aufgeladenen Motoren zum Einsatz. Die Verdichtung (polytrop) führt neben der Druckerhöhung auch zu einem Temperaturanstieg des Massenstroms.

Nach dem Gasgesetz $p \cdot V = m / M_\mathrm{molar} \cdot R \cdot T$ enthält ein definiertes Volumen V (Zylinder) bei einem definierten Druck p (Ladedruck) und einer bestimmten Temperatur T eine bestimmte Menge m an Gas. Die Größen M_molar und R sind konstant und stehen für die molare Masse bzw. für die Allgemeine Gaskonstante. Formt man das Gasgesetz um, so erhält man

$m = \frac{p \cdot V}{ T} \cdot \frac{M_\mathrm{molar}}{R}$

oder für die Dichte ρ = m / V des Gases

$\rho = \frac{p }{ T} \cdot \frac{M_\mathrm{molar}}{R}\quad .$

Die Menge eines Gases m in einem definierten Volumen bzw. die Dichte ρ eines Gases ist demnach umgekehrt proportional zur Temperatur. Dies bedeutet, dass bei konstantem Druck und Volumen die Gasmenge mit abnehmender Temperatur zunimmt. Wird die dem Verbrennungsmotor zugeführte Luft gekühlt, befinden sich also mehr Sauerstoffmoleküle im Zylinder, der Füllungsgrad steigt. Da für eine vollständige Verbrennung Kraftstoff und Sauerstoff in einem bestimmten stöchiometrischen Verhältnis stehen müssen, kann mit einer größeren Sauerstoffmenge entsprechend mehr Kraftstoff verbrannt werden, wodurch mehr Energie frei wird, was zu einer Erhöhung der Leistung führt.

Bauformen

Ladeluftkühler selbst sind entweder luft- oder wassergekühlt. Bei letzteren wird die Wärme an einen eigenen Kühlkreislauf abgegeben. Es gibt auch andere Varianten, so kann die Kühlwirkung eines luftgekühlten LLK durch Besprühen mit Wasser gesteigert werden, was wegen des zusätzlichen Konstruktions- und Wartungsaufwandes aber nur bei Motoren für den Renneinsatz (z.B. in der WRC) in Frage kommt. Da dortige Fahrzeuge aber von Straßenfahrzeugen abgeleitet und homologiert werden müssen, findet sich diese Technik bereits in normalen PKWs, wie zum Beispiel dem Subaru Impreza WRX STi.

Anbauorte KFZ/NFZ-Bereich

• FMIC (FrontMountedInterCooler), meist mittig in der Front.
• SMIC (SideMountedInterCooler), seitlich, teilweise auch zwei Stück, links und rechts.
• TMIC (TopMountedInterCooler), oberhalb des Motors montiert (die Luftanströmung erfolgt dann meist über eine Lufthutze)

Literatur

• Karl-Heinz Dietsche, Thomas Jäger, Robert Bosch GmbH: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 25. Auflage, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden, 2003, ISBN 3-528-23876-3
• Peter A. Wellers, Hermann Strobel, Erich Auch-Schwelk: Fachkunde Fahrzeugtechnik. 5. Auflage, Holland+Josenhans Verlag, Stuttgart, 1997, ISBN 3-7782-3520-6
• Kurt-Jürgen Berger, Michael Braunheim, Eckhard Brennecke: Technologie Kraftfahrzeugtechnik. 1. Auflage, Verlag Gehlen, Bad Homburg vor der Höhe, 2000, ISBN 3-441-92250-6

siehe auch

• Wassereinspritzung