Twin-Scroll-Turbolader

Ein Twin-Scroll-Turbolader ist eine Weiterentwicklung des herkömmlichen Einzelturbos, die das Ansprechverhalten und den Ladedruck im unteren Drehzahlbereich durch eine intelligentere Führung des Abgases verbessert. Statt das gesamte Abgas des Motors in einen einzigen Kanal zu leiten, teilt er den Strom innerhalb des Turbinengehäuses in zwei getrennte Kanäle, sogenannte Fluten, auf, von denen jede ihre Druckstöße geordneter an das Turbinenrad weitergibt. Das Ergebnis ist ein Turbolader, der früher und schärfer anspricht, ohne den Aufwand und die Komplexität eines zweiten Laders.

Das Prinzip löst ein Problem, das Mehrzylindermotoren von Natur aus innewohnt: die gegenseitige Störung der Abgasdruckstöße. Jedes Mal, wenn ein Zylinder zündet und sein Auslassventil öffnet, schickt er einen Druckstoß in den Krümmer. Bei einer herkömmlichen Single-Scroll-Anordnung kann das Abgas eines Zylinders, der seinen Ausstoßtakt beginnt, mit dem noch anstehenden Druck eines anderen Zylinders kollidieren, dessen Ventile sich gerade überschneiden, wodurch ein Teil der Energie aufgehoben und die Zylinderspülung gestört wird. Ein Twin-Scroll-Gehäuse gruppiert die Zylinder so, dass jene mit zeitlich versetzten Auslassvorgängen unterschiedliche Fluten speisen — bei einem typischen Vierzylinder die Zylinder eins und vier in den einen Kanal, zwei und drei in den anderen —, sodass die Druckstöße getrennt bleiben und ihre Energie erhalten wird.

Weil diese Druckstöße sauber und voneinander getrennt bleiben, erreicht ein größerer Anteil der kinetischen und der Druckenergie des Abgases die Turbine und beschleunigt sie, während die Zylinder freier atmen, da sie nicht gegen den Gegendruck ihrer Nachbarn arbeiten müssen. Für den Fahrer äußert sich das in einem geringeren Turboloch und einem spürbar kräftigeren Ansprechen aus niedrigen Drehzahlen, da der Ladedruck früher im Drehzahlband aufgebaut wird. Zugleich verbessert sich der Verbrennungswirkungsgrad bei geringer Last, und eine aggressivere Ventilsteuerung wird möglich, was sowohl Leistung als auch Verbrauch zugutekommt.

Eine besondere Stärke des Twin-Scroll-Konzepts ist, dass es einen breiten, leicht abrufbaren Ladedruck aus einem einzigen, vergleichsweise einfachen und robusten Turbolader liefert. Es erreicht einen Großteil der Spontaneität, die einst kleineren oder sequenziellen Turbo-Anordnungen vorbehalten war, behält dabei aber einen unkomplizierten mechanischen Aufbau ohne zusätzliche Turbinen, aufwendige Ventile oder Steuerelektronik. Das macht es für Hersteller attraktiv, die eine gute Mischung aus Ansprechverhalten, Spitzenleistung und Zuverlässigkeit zu moderaten Kosten suchen, weshalb es bei aufgeladenen Großserien-Benzinern weit verbreitet ist.

Der Ansatz bringt jedoch gewisse Einschränkungen mit sich. Er erfordert ein eigens ausgelegtes, geteiltes Turbinengehäuse und einen sorgfältig konstruierten Abgaskrümmer, der die beiden Ströme bis zur Turbine getrennt hält, was Bauraum und Guss anspruchsvoller macht. Sein Vorteil ist am größten bei Motoren, deren Zylinderzahl und Zündfolge eine saubere Zweiteilung erlauben, und ganz oben im Drehzahlband schrumpft der Vorsprung gegenüber einem guten Single-Scroll-Lader. Innerhalb der Familie der Aufladelösungen bildet der Twin-Scroll-Turbolader einen pragmatischen Mittelweg zwischen dem einfachen Einzelturbo und den aufwendigeren Doppelturbo-, sequenziellen und variablen Geometriesystemen.