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G60Freitag 19.02.2010 02:47 AM

Aufbau

Mit einem neuartigen, mechanischen Kompressor, dem sogenannten G-Lader, versuchten die VW-Ingenieure prinzipbedingte Nachteile der bisher eingesetzten mechanischen Aufladegeräte weitgehend zu eliminieren. Dies ist, zumindest was Wirkungsgrad, Laufgeräusch und Leistungsaufnahme betrifft, in erstaunlichem Maße gelungen.Der von VW zur Serienreife entwickelte G-Lader zählt zur Kategorie der Spirallader und verdankt seine Bezeichnung der Form der arbeitsraumbildenden Wände (Spiralen) innerhalb des Laders. Die Zahl hinter dem G (z.b. G40 oder G60) kennzeichnet die Größe des Laders, konkret die Breite der Arbeitsräume, die beim G-Lader beidseitig an der Verdränger-Mittelplatte jeweils zweimal vorhanden sind. Der G-Lader besteht also im Wesentlichen aus den zwei Gehäuseteilen mit insgesamt vier Arbeitsräumen, dem Verdränger, einer Antriebswelle sowie einer Nebenwelle mit je einem exzentrischen Zapfen, auf denen der Verdränger gelagert ist. Die Antriebswelle wird von der Kurbelwelle durch den Keilriemen oder einen Keilrippenriemen, der mehr Leistung übertragen kann, angetrieben. Zwecks einwandfreier Synchronisation sind Antriebswelle und Nebenwelle durch einen kleinen Zahnriemen miteinander verbunden. Aus Gewichtsgründen besteht der Verdränger des G-Laders aus Magnesium, die beiden Gehäusehälften sind aus Aluminium-Druckguss.

Der exzentrisch gelagerte Verdränger beschreibt in dem Gehäuse eine definierte Kurvenbahn, die innerhalb der Arbeitsräume zu wechselndem Volumen führt. Dadurch wird die Luft von außen durch den Gehäusestutzen angesaugt und verlässt den Lader axial durch die Mitte. Die Menge des geförderten Volumenstroms ist abhängig von der Breite der Arbeitsräume (40 oder 60mm) und der Drehzahl der Verdrängerspirale.

Wirkungsweise

Betrachtet man zur Vereinfachung nur einen Spiralgang und unterteilt die Wirkungsweise in mehrere Phasen, so sind in der ersten Phase der innere und der äußere Arbeitsraum zur Umgebung hin geöffnet. Hat sich die Antriebswelle um 90° gedreht (Phase 2), so haben sich beide Arbeitsräume vergrößert und mit Ansaugluft gefüllt. Der äußere Arbeitsraum ist jetzt gegen die Atmosphäre abgeschlossen. Nach einer weiteren 90° Drehung (Phase 3) hat sich der innere Arbeitsraum weiter vergrößert , das Volumen des äußeren Arbeitsraumes wird jetzt zur Nabe hin ausgeschoben. Im weiteren Verlauf der Antriebswellen-Drehung wird die Luft im inneren Arbeitsraum (Phase 4) ebenfalls zunächst zur Ansaugseite hin abgeschlossen und später zur Nabe (Auslass) ausgeschoben. Von hier gelangt die vorverdichtete Luft beider Arbeitsräume in den Motor - der Ladevorgang ist abgeschlossen.

Der G-Lader arbeitet ohne nennenswerte innere Verdichtung, läuft also im Prinzip als reine Förderpumpe. Die Verdichtung des Mediums Luft entsteht dadurch, dass der Lader ein größeres Luftvolumen fördert, als es dem geometrischen Saugvolumen des jeweiligen Motors entspricht. Da der G-Lader prinzipbedingt im Teillastbereich stets zuviel Luft fördert, ist schon bei relativ geringer Drehzahl eine Ladedruck-Steuerung notwendig. Dabei wird eine gesteuerte Bypass-Klappe eingesetzt, die bei geringer Last (Teillast) geöffnet wird. Durch die Bypass-Leitung strömt die zuviel geförderte Luftmenge drucklos wieder zur Ladersaugseite zurück. Bei Vollgas ist die Bypass-Klappe geschlossen, der Motor erhält die volle Luftmenge, der Ladedruck kann sich bis zur erwünschten Höhe aufbauen.

Ladedruckregelung

Allerdings muß der Ladedruck auch in diesem Betriebszustand begrenzt werden, um ein Überladen des Motors bei hohen Drehzahlen zu vermeiden. Hierzu wird das vom Digifant- Motormanagement angesteuerte Leerlauf-Füllungs-Regelventil (LFR) verwendet. Es wird beim Überschreiten des zulässigen Ladedrucks geöffnet und umgeht so die bei Vollast geschlossene Bypass-Klappe. Eine Ladedruckrücknahme kann auf diese Weise übrigens auch bei klopfender Verbrennung (Klingeln) erfolgen, wenn eine Klopfregelung vorgesehen ist. Je nach Einsatzgebiet liegt die Ladedruckgrenze des G-Laders bei 0,7 bis 0.8 bar für den Serienbetrieb. Für den sportlichen Einsatz oder für Tuningzwecke kann dieser Wert überschritten werden, wobei schon geringe Steigerungen einen erheblichen Leistungszuwachs, aber auch eine wesentlich höhere Motorbelastung bringen.

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