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24.03.2022 08:33
Forschungsergebnisse

Motorentechnik: Der Comprex-Lader ist zurück

Der Comprex-Lader nutzt Druckwellen des Abgases zur Aufladung. Er wurde erstmals in den 1980er Jahren eingesetzt. Ein neues Design und die Unterstützung durch einen Elektromotor hat viele der früheren Probleme gelöst.
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Der Comprex-Lader nutzt Druckwellen des Abgases zur Aufladung. Er wurde erstmals in den 1980er Jahren eingesetzt. Ein neues Design und die Unterstützung durch einen Elektromotor hat viele der früheren Probleme gelöst. | Copyright: Bild: Antrova AG | Download
Im Motorenlabor der Empa wurde der Comprex-Lader in Verbindung mit einem Gasmotor erprobt.
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Im Motorenlabor der Empa wurde der Comprex-Lader in Verbindung mit einem Gasmotor erprobt. | Copyright: Bild: Empa | Download

Der Comprex-Lader ist, wie der Turbolader auch, eine Schweizer Erfindung. Der Comprex nutzt Druckwellen im direkten Kontakt des Abgases mit der Frischluft zur Aufladung, während ein Turbolader zwei Strömungmaschinen (Turbine und Verdichter) koppelt. Ein brandneues Design mit dem Namen "Comprex 2.0" zeigte nun viele Vorteile in Kombination mit einem Erdgasmotor.

In den 1980er Jahren wurden Comprex-Lader in Dieselmotoren für Personenwagen von Opel und Mazda eingesetzt. Doch der Lader hatte Nachteile: beim Motorkaltstart war der Aufbau des Druckwellenprozesses schwierig und temperaturbedingte Effekte bei Lastwechseln führten zu Emissions- und Effizienzproblemen.

Inzwischen haben Ingenieure der Firma Antrova AG (Stein am Rhein) den Comprex-Lader weiterentwickelt: Unterstützt von einem Elektromotor funktioniert er in allen Bedingungen problemlos und ein neues Design des sogenannten Zellenrotors löst die früheren Schwierigkeiten bei Temperaturänderungen vollständig. Empa-Forscher haben, in Zusammenarbeit mit einem Nutzfahrzeug- und dem Comprexhersteller, einen Erdgasmotor mit einem solchen "Comprex 2.0"-Lader aufgebaut und sowohl im Kaltstart, wie auch im gesamten warmen sowie auch im dynamischen Betrieb das sehr gute Funktionieren des neuen Comprex-Designs aufzeigen können. Der Motor liefert, im Gegensatz zum Turbo-Pendant, bereits praktisch ab Leerlaufdrehzahl ein enorm hohes Drehmoment, was einerseits die Fahrbarkeit verbessert und, in Kombination mit sogenanntem Miller-Betrieb und einer Anpassung der Getriebeübersetzung, Verbrauchseinsparungen mit sich bringt.

Zugleich wird der Katalysator sechsmal schneller warm als beim Turbomotor, was für bessere Abgaswerte sorgt. Schliesslich ermöglicht der Comprex eine hohe Motor-Bremswirkung – der Fahrer eines Nutzfahrzeugs müsste sehr viel seltener die mechanischen Bremsen benutzen.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Patrik Soltic
Empa-Abtelung "Automotive Powertrain Technologies"
Tel: +41 58 765 46 24
Patrik.Soltic@empa.ch

Originalpublikation:
N Zsiga, M Skopil, M Wang, D Klein, P Soltic; Comparison of Turbocharging and Pressure Wave Supercharging of a Natural Gas Engine for Light Commercial Trucks and Vans; Energies (2021); DOI: 10.3390/en14175306.

Weitere Informationen:
https://www.empa.ch/web/s604/comprex-charger Link zur Medienmitteilung mit Downloadmöglichkeit von Fotos und Bildlegenden

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