Ladeluftkühler

Aufgabe und Funktion eines Ladeluftkühlers

Der Turbolader bei einem turbogeladenen Verbrennungsmotor verdichtet nicht nur die Ansaugluft, er erhöht auch deren Temperatur in nicht unerheblichem Maße. Die durch den relativ hohen Druck entstandene Temperatur im Bereich von knapp unter 100 bis hin zu fast 150 Grad Celsius würde zu einer Verschlechterung der Verbrennungswerte des Motors führen, würde sie nicht durch einen Ladeluftkühler in ihrer Temperatur deutlich gesenkt.

Der Ladeluftkühler bewirkt auch, dass der Ladedruck vom Turbolader noch einmal um etwa ein halbes Bar erhöht werden kann. Wird die durch den LLK erzeugte Leistungserhöhung nicht benötigt bzw. genutzt, so wird durch den Ladeluftkühler immer noch ein geringerer Kraftstoffverbrauch erzeugt und eine Verbesserung der Abgaswerte des Fahrzeugs erreicht.

Ladeluftkühler können sowohl in Benzinern als auch in Dieselfahrzeugen eingesetzt werden. Vor allem bei Fahrzeugen mit Dieselmotor kann er zu einer deutlichen Erhöhung der Motorleistung führen.

Aber auch beim Einsatz an einem Benzinmotor sorgt der Turbolader mit LLK für eine Leistungserhöhung sowie einen zusätzlichen, wichtigen Vorteil: Beim Benzinmotor senkt der Ladeluftkühler die Lufttemperatur im Verdichtungstrakt des Motors, wodurch das Verdichtungsverhältnis im Vergleich zu dem eines herkömmlichen Saugmotors weniger stark reduziert werden muss.

Der Ladeluftkühler ist ein Wärmetauscher

Im Prinzip arbeitet der Ladeluftkühler bzw. LLK wie ein herkömmlicher Wärmetauscher, wie dieser auch im Kühlsystem von Fahrzeugmotoren eingesetzt wird. Im Gegensatz zu dem Fahrzeugkühler handelt es sich beim LLK aber um einen Luftkühler, da er ausschließlich von der Ansaugluft durchflossen wird, während die Lamellen des Ladeluftkühlers vom Fahrtwind durchströmt werden.

Die Wirkung des Wärmetauschers in Verbindung mit dem Turbolader

Wird die Temperatur der Ansaugluft bzw. Ladeluft um nur etwa zehn Grad verringert, so kann sich hierdurch die Motorleistung bereits um etwa drei Prozent erhöhen. Eine noch stärkere Temperaturverringerung der Ansaugluft bewirkt natürlich eine wesentlich bessere Erhöhung der Motorleistung. Spätestens hier sollte die Bedeutung vom Ladeluftkühler deutlich werden. Handelt es sich um durch den Turbolader des Fahrzeugs verdichtete Luft mit einer Temperatur von 100 Grad Celsius, so kann diese durch einen Ladeluftkühler um etwa 40 bis 60 Grad heruntergekühlt werden. Bei einem Motor mit 100 PS und einer Erhöhung der Motorleistung von rund drei Prozent je zehn Grad Temperaturverringerung führt dies bereits zu einer Leistungserhöhung von bis zu mehr als 15 PS. Allerdings muss hierbei gesagt werden, dass die zuvor genannte Leistung von 100 PS nicht als Mehrleistung zu sehen, sondern bereits in der angegebenen Motorleistung des Fahrzeugs enthalten ist.

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Der Ladeluftkühler kann allerdings auch zusätzlich in Fahrzeugen verbaut werden, um eine Leistungserhöhung zu erreichen und die Bedingungen der Ladeluftkühlung zu verbessern, beispielsweise dann, wenn statt des serienmäßig verbauten ein größerer Ladeluftkühler eingesetzt wird. Ein besserer Ladeluftkühler bewirkt eine noch kühlere Ansaugluft und somit eine höhere Dichte und einen höheren Sauerstoffanteil in der Luft für den Verbrennungsvorgang im Motor. Durch die Verringerung der Temperatur erhöht sich der Gasdurchsatz im Verbrennungsraum des Motors, da die abgekühlte Luft deutlich weniger Platz benötigt als die stärker erwärmte Luft.

Luft-Wasser-Ladeluftkühler in kompakter Bauweise

Handelt es sich um Fahrzeuge mit sehr engen Motorräumen, so können auch Luft-Wasser-Ladeluftkühler eingesetzt werden, die im Gegensatz zu luftgekühlten Systemen aus drei einzelnen Bauteilen bestehen. Eines davon ist ein Luft-Wasserkühler, der sich an der Front des Fahrzeugs befindet. Das zweite Bauteil besteht aus dem Luft-Wasser-Wärmetauscher zwischen Turbolader und Ansaugtrakt des Motors. Beide Komponenten werden durch das dritte Bauteil, eine Umwälzpumpe, miteinander verbunden. Der Hauptvorteil dieses Systems besteht indessen kleiner Bauweise und die dadurch erzeugten kurzen Wege der Ladeluft zum Verbrennungsraum des Motors. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass neben der Motorleistung auch das Ansprechverhalten beim Betätigen des Gaspedals verbessert wird. Allerdings erhöht sich durch das zweimalige Abkühlen der Ansaugluft und den Einbau der Umwälzpumpe auch die benötigte Energie für dieses System, was den Gesamtwirkungsgrad von diesem Ladeluftkühler verringert.