Der Name sagt es schon: Verbrennungsmotoren erzeugen ihre Leistung durch die Verbrennung von Kraftstoff in ihren Zylindern. Neben Benzin, Diesel oder Gas wird dafür außerdem noch Sauerstoff benötigt. Dieser gelangt ganz klassisch mit angesaugter Außenluft in den Zylinder, wo sich ein Kolben auf und ab bewegt. Beim Viertaktmotor erzeugt dieser im ersten Takt durch die Abwärtsbewegung einen Unterdruck im Zylinder, der dazu führt, dass über die Einlassventile automatisch Frischluft angesaugt wird. Daher der Name Saugmotor.
Je mehr Luft und damit Sauerstoff für die Verbrennung zur Verfügung steht, desto höher kann die Leistungsausbeute bei entsprechend hoher Kraftstoffzufuhr sein. Allerdings ist die Luftmenge, die auf natürliche Weise angesaugt werden kann, begrenzt. Hier hilft die so genannte Aufladung. Dabei wird zusätzlich zum im Kolben erzeugten Unterdruck Frischluft in den Zylinder gepresst. So lässt sich aus dem gleichen Motor mehr Leistung herausholen. Die Aufladung ermöglicht es auch, Motoren mit kleinem Hubraum auf das Leistungsniveau hubraumstarker Motoren zu heben. Stichwort: Downsizing.
Für die Aufladung stehen zwei Prinzipien zur Verfügung: Turbolader oder Kompressor. Die gängigste Lösung ist der Turbolader - mit vollem Namen Abgasturbolader (ATL). Der Name macht es deutlich: Die Technik nutzt die Abgase, die nach der Verbrennung mit ordentlich Druck aus den Zylindern gepresst werden. Im Abgasstrom befindet sich eine kleine Turbine, die von den ausgestoßenen Abgasen angetrieben wird und wiederum mit dem Verdichterrad verbunden ist. Diese zweite Turbine arbeitet genau umgekehrt und drückt Frischluft in den Ansaugtrakt.
Turbolader braucht gewisse Drehzahl
Der Vorteil des Abgasturboladers liegt darin, dass für seinen Betrieb keine zusätzliche Energie aufgewendet werden muss. Die Kehrseite der Medaille: Der Turbolader kommt erst richtig in Schwung, wenn der Motor eine bestimmte Drehzahl erreicht hat und der Abgasstrom stark genug ist. Bei niedrigen Drehzahlen schlägt das sogenannte Turboloch zu - der Motor arbeitet in diesem Arbeitsbereich eher schwach, danach folgt ein umso kräftigerer Turboschub; im Gegensatz dazu schätzen übrigens Saugmotor-Fans die gleichmäßige Kraftentfaltung der frei atmenden Motoren. Minimieren lässt sich das Turboloch zum Beispiel durch zwei unterschiedlich große Lader, von denen der kleinere schneller, also schon bei geringerem Abgasstrom, anspricht.
Eine andere Möglichkeit der Aufladung ist der Kompressor. Dabei handelt es sich um einen mechanischen Lader, der zusätzlich angetrieben werden muss. In der Regel ist der Kompressor dazu über einen Riemen- oder Kettenantrieb mit dem Motor verbunden. Dadurch kann der Kompressor zwar schon bei niedrigen Drehzahlen einen guten Druck aufbauen. Gleichzeitig nimmt er durch den Antrieb aber auch Motorleistung auf, was den Verbrauch erhöht.
Grundsätzlich kann der Turbomotor aber auch für einen deutlich höheren Verbrauch sorgen, nämlich dann, wenn der Fahrer viel Leistung abruft. "Turbo läuft, Turbo säuft", sagt der Volksmund. Besonders ausgeprägt war dieses Phänomen bei der älteren Turbotechnik. Früher wurde im Volllastbereich das Gemisch stark angefettet und damit mehr Kraftstoff in den Brennraum geleitet, um die Abgastemperatur auf ein für den Turbo verträgliches Niveau zu senken. In der Konsequenz führte dies zu einem deutlich stärkeren Anstieg des Kraftstoffverbrauchs im Vergleich zum Saugmotor.
Effiziente Technik: Kompressor
Seit einigen Jahren kommt eine dritte Variante zum Einsatz: der elektrisch angetriebene Kompressor. Statt vom Verbrennungsmotor wird der Lader hier von einem eigenen Elektromotor angetrieben, was deutlich effizienter ist. Erstmals in Serie ging diese Technik 2016 im Audi SQ7, wo ein sogenannter E-Lader dem Vierliter-Diesel Beine machte. Voraussetzung ist allerdings in der Regel ein 48-Volt-Bordnetz, das genügend Energie für den Antrieb des Elektro-Laders liefert.