Mercedes E-Turbolader Mercedes-AMG
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Elektrischer Abgasturbolader von Mercedes

Elektrischer Abgasturbolader von Mercedes-AMG E-Power statt V8

Für den V8-Motor lässt die neue Mercedes C-Klasse keinen Platz mehr, also muss der AMG-Vierzylinder M 139 ran – erstmals mit Riemenstartergenerator und elektrischem Abgasturbolader. Was bringt die Technologie? Die Ausfahrt in einem speziellen Versuchsträger ermöglicht den direkten Vergleich.

Aus dem Smartphone, das in seiner Halterung an der Windschutzscheibe saugnapft, schnarrt blechern eine – nun ja – weibliche Stimme: "Sie haben die zulässige Höchstgeschwindigkeit überschritten!" Ein Blick auf den Tacho: 130 km/h. Zehn drüber. Schade, ja, wenngleich in diesem Fall nicht besonders tragisch. Getriebemodus manuell, fünfter Gang, die Drehzahl bei 1.500/min einpendeln lassen, das Tempo fällt weit unter das erlaubte. "Jetzt gib Vollgas!", ordnet Jan Habermann an. Der Ingenieur arbeitet als Bauteilverantwortlicher für den elektrischen Abgasturbolader bei Mercedes-AMG, balanciert einen Laptop auf den Oberschenkeln. Vollgas.

Es passiert: nichts. Die virtuelle Nadel des Drehzahlmessers kriecht zäh die Skala nach oben, der Antrieb lässt erst ab 3.000/min Leben vermuten, bei 4.000/min erfolgt dann die Drehmomentexplosion. "Okay. Und jetzt das Ganze noch mal", sagt Jan, tippt auf der Tastatur herum. Wieder 1.500 Umdrehungen, das Zweiliter-Vierzylinder-Aggregat brummt zufrieden vor sich hin. Wieder Vollgas. Sofort kommt Leben in die C-Klasse, eine unmittelbare Reaktion des Antriebsstrangs erfolgt, deutlich vehementer als zuvor, die Kraft baut sich harmonisch auf. Wie bei einem Saugmotor? Nein, natürlich nicht. Bei etwa 3.000 Umdrehungen schießt noch mal ein kleiner Drehmomentblitz durch den Antrieb, der Gipfel ist nun erreicht. Das Phlegma, das Turboloch, nein, der Turbokrater: weg. Wie das? Im Bug der C-Klasse steckt der M-139-Motor von Mercedes-AMG mit elektrischem Abgasturbolader, dessen sechs Kilowatt starker E-Motor sich in diesem Versuchsträger per Laptop an- und ausschalten lässt.

Schmale Scheibe, viel Druck

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Unter realen Bedingungen ließe sich ein Verbrauchsvorteil zwischen 10 und 15 Prozent realisieren, auch weil bei moderater Leistungsabfrage nun oft nur einen Gang und nicht zwei zurückgeschaltet werden muss, um die gewünschte Beschleunigung abzurufen.

Der vier Zentimeter schmale, scheibenförmige Motor sitzt auf der Welle zwischen Verdichter und Turbine, allerdings nicht in der Mitte, sondern nahe dem Lager, da sonst die Welle zu stark belastet wird. Vorteil des Systems: Der Motor beschleunigt mit seiner maximalen Leistung für wenige Sekunden das Verdichterrad, baut also Ladedruck auf (bis zu 3,8 bar absolut), bevor der Abgasstrom das Turbinenrad erreicht.

Die Dauerleistung des Motors liegt bei rund 3 kW, doch in erster Linie hängt die benötigte Leistung vom Fahrer ab. "Entscheidend sind eben das schnellere Ansprechverhalten sowie das deutlich höhere Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen", sagt Jochen Hermann, Technikchef und Mitglied der Geschäftsführung bei Mercedes-AMG. Doch warum denn nun überhaupt Vier- statt Achtzylinder? "Der Vierzylinder mit eATL kommt ja im Verbund mit unserem Performance-Hybridsystem. Die Leistung, die sich dann ergibt in Kombination mit dem Verbrauchsvorteil, ließe sich allein mit dem V8-Biturbomotor nicht realisieren", erklärt Hermann. Aktuell ist nur so viel bekannt: Der überarbeitete M 139 leistet "mehr als 330 kW", der Elektromotor an der Hinterachse könnte bis zu 150 kW zusätzlich liefern. Und da wäre man dann ja schon bei 653 PS.

Hermann zeigt sich zuversichtlich, dass "die Debatte über acht und vier Zylinder sich schnell erledigt" haben werde. Zumal sich unter realen Bedingungen ein Verbrauchsvorteil zwischen 10 und 15 Prozent realisieren ließe, auch weil bei moderater Leistungsabfrage nun oft nur einen Gang und nicht zwei zurückgeschaltet werden muss, um die gewünschte Beschleunigung abzurufen.

Immer volle Systemleistung

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Der Antrieb arbeitet mit einer Systemspannung von 400 Volt, ein Riemenstartergenerator ist ebenfalls integriert. "So liefert der Antrieb auch bei einem Trackday immer die nötige Performance".

Das Besondere des Hybridsystems: Die Akkukapazität beträgt nur 6,1 kWh (NMC-Zellen mit 45 Grad Celsius Arbeitstemperatur), der Akku wiegt daher aber vergleichsweise schlanke 89 kg. Die Dauerleistung liegt bei 70 kW, für ein Zeitfenster von zehn Sekunden stehen 150 kW zur Verfügung. Und die Rekuperationsleistung? 90 kW, in Spitzen bis zu 110 kW. Der Antrieb arbeitet mit einer Systemspannung von 400 Volt, ein Riemenstartergenerator ist ebenfalls integriert. "So liefert der Antrieb auch bei einem Trackday immer die nötige Performance", verspricht Hermann. Jetzt stellt sich erst recht die Frage: Weshalb der Aufwand mit dem eATL? Warum nicht den E-Motor an der Hinterachse (mit Zweiganggetriebe und vollvariablem Sperrdifferenzial) zum Zuschütten des Turbolochs nutzen? "Der Motor arbeitet dann gegen den Widerstand des Benziners, zudem müsste der Akku größer dimensioniert werden", antwortet der Technikchef. Und die elektrische Reichweite? Das bleibt unbeantwortet. Ein E-Kennzeichen bekommt der C 63 jedenfalls nicht, denn dafür sind mindestens 40 km Reichweite erforderlich, ab 2022 sogar 60 km. Viel mehr als 20 km dürfte der Mercedes-AMG kaum schaffen.

Der Versuchsträger sowieso nicht, denn der kommt noch ohne PHEV-Komponenten aus. Stattdessen versorgt ein Riemenstartergenerator mit 48-V-Netz den eATL. Leistung des M 139 hier: etwa 310 kW, also 421 PS, so viel wie im aktuellen A 45 S. Nach ein paar Beschleunigungsszenarien aus festgelegten Gängen bei eher niedrigem Tempo – hier beeindrucken immer wieder die spontane Reaktion des Triebwerks und der druckvoll-gleichmäßige Leistungsaufbau mit dem Extra-Kick – ist es Zeit für eine Launch-Control-Beschleunigung. Also: Sport-Plus-Modus am linken unteren Bedienfeld des Lenkrads anklicken, Bremspedal voll durchtreten, Gaspedal ebenfalls. Fuß von der Bremse, die C-Klasse schießt aus dem Startblock, bassig Rotwild-röhrend (der endgültige Klang ist noch nicht definiert), bei etwa 7.000/min legt das Neunganggetriebe jeweils nach, ultraschnell, mit sanftem Ruck.

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Der eATL im Detail: Überraschungen? Eigentlich nicht, denn der Aufbau des Laders entspricht bekannten Systemen. Nur kann das Verdichterrad nun ohne Abgasstrom beschleunigt werden, zudem ermöglicht die Elektronik eine sehr präzise Steuerung, auch des Wastegate-Ventils.

Dasselbe noch mal, mit deaktiviertem Ladermotor. An Vehemenz mangelt es zwar auch jetzt nicht, doch die Gangwechsel wirken beinahe schon stolperig im direkten Vergleich. Ohne die elektronische Steuerung des Laders, für die der E-Motor viele Parameter liefern kann, fällt der sogenannte Überschwinger geringer aus, also das kurzzeitige Hochschnellen der Verdichterrad-Drehzahl, nachdem die Zündung wieder eingesetzt hat. Daher kann der Applikationsabstand geringer ausfallen, also das Delta zwischen definierter und absoluter Maximaldrehzahl. Die Kennziffern des eATL: 156.000 und 160.000 Umdrehungen, also rund zwei Prozent. Beim konventionellen Abgasturbolader sind es über fünf Prozent. Währenddessen hat Jan den E-Motor wieder aktiviert, der M 139 wütet, das Tempo steigt.

Die Roboterdame im Smartphone hält momentan die Klappe, obwohl bald 200 km/h auf dem Tacho anliegen. Gut, dass auf der Gegengerade kein Tempolimit gilt. Doch die südliche Steilkurve des Rundkurses naht, also bremsen, die Querbeschleunigung wirken lassen, danach per Schaltpaddel schnell in den achten Gang, um die Durchzugskraft zu genießen – und dabei nun wieder das Tempolimit beachten.

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