Ladeluftkühler beim Auto: Funktion und Kosten

Inhalt:

• Wie funktioniert ein Ladeluftkühler?
• Welche Arten gibt es bei Ladeluftkühlern?
• Der Ladeluftkühler als Tuning-Bauteil
• Fazit: Ladeluftkühler erhöhen die Motorleistung

Wie funktioniert ein Ladeluftkühler?

Turbolader pressen angesaugte Luft zusammen und schicken diese zusätzlich in den Motorraum. Das Plus an Sauerstoff dient dazu, die Verbrennung anzukurbeln und damit eine höhere Leistung zu erzielen. Der Wermutstropfen: Durch die Kompression erreicht die Ladeluft schnell Temperaturen zwischen 100 und 200 Grad Celsius. Unter diesen Bedingungen sinkt der Sauerstoffgehalt der Ladeluft deutlich ab, da mit steigender Temperatur die Dichte und damit der "bereitstehende Platz" für die Sauerstoffmoleküle abnehmen, so die Gesetze der Teilchen-Physik.

Die Folge: Die Leistung sinkt, die Belastung von Zylinderkopf und Ventilen erhöhen sich – bei Turbo-Benzinmotoren nimmt zudem die Neigung zu Frühzündungen, dem sogenannten "Klopfen", zu. Im schlimmsten Fall drohen Motorschäden. Die naheliegende Lösung: Die Luft muss erst abgekühlt werden, bevor sie in den Verbrennungstrakt gelangt – je kälter die Ansaugluft, umso höher der Wirkungsgrad des Turbomotors. Diesen Vorgang übernimmt der Ladeluftkühler, der folglich zwischen Turbolader und Motor eingebaut ist. Zwei verschiedene Bauarten lassen sich dabei voneinander unterscheiden.

Welche Arten gibt es bei Ladeluftkühlern?

Ladeluftkühler lassen sich in Luft-Luft-Systeme und Luft-Wasser-Systeme unterscheiden. Das Prinzip ist jedoch immer das gleiche: Die angesaugte Ladeluft soll so weit wie möglich abgekühlt werden.

Das luftgekühlte System

Beim sogenannten Luft-Luft-Ladeluftkühler wird die heiße Ansaugluft durch unzählige kleine Kanäle geleitet, die mit feinen Lamellen versehen sind. Das bringt einen Vorteil mit sich, genau genommen aber auch einen Nachteil: Durch die vielen kleinen Kanälchen kommt die Luft mit einer deutlichen größeren, kühlenden Gesamtoberfläche in Kontakt, als dies der Fall wäre, wenn die Luft einfach nur durch ein einfaches Rohr geleitet würde.

Auf der anderen Seite entsteht abhängig von der Form und Anordnung der Lamellen auch ein Druckverlust – vergleichbar mit Wasser, das von einem dünnen in einen dickeren Schlauch umgeleitet würde. Der Clou am Ladeluftkühler ist jedoch, dass die kühlere Luft nicht nur mehr Sauerstoff enthält, sondern auch ein geringeres Volumen aufweist – es kann also zugleich mehr Benzin oder Diesel eingespritzt werden. Der Effekt, der damit erzielt wird, ist somit weitaus größer als der entstehende Druckverlust.

Das wassergekühlte System

Luft-Wasser-Ladeluftkühler eignen sich wegen ihrer äußerst kleinen Bauweise besonders für sehr enge Motorräume. Dennoch bestehen sie im Gegensatz zum luftgekühlten System aus drei Einzelbauteilen: In der Front des Fahrzeugs wird ein Luft-Wasserkühler eingebaut, der zu einer Umwälzpumpe führt. Ein Luft-Wasser-Wärmetauscher zwischen Turbolader und Ansaugtrakt komplettiert schließlich das System.

Der Vorteil: Durch die kleine Bauweise und die somit sehr kurzen Wege der Ladeluft zum Motorraum kann sich neben der Leistung auch das Ansprechverhalten beim Betätigen des Gaspedals verbessern. Da Motoren mit Aufladung oft das Problem des sogenannten "Turbolochs" mit sich bringen, ist der Luft-Wasser-Ladeluftkühler hier also sehr zweckdienlich. Der Nachteil: Weil die Luft zweimal abgekühlt wird und die nötige elektrische Energie für die Umwälzpumpe zusätzlich Leistung schluckt, ist der Gesamtwirkungsgrad des wassergekühlten Systems rund zehn Prozent niedriger als bei Luft-Luft-Ladeluftkühlern.

Der Ladeluftkühler als Tuning-Bauteil

Ab Werk sind Ladeluftkühler in der Regel eher klein und kompakt und sollten die Ansaugluft auf etwa zehn bis 20 Grad oberhalb der Umgebungstemperatur halten können. Da Fahrzeuge außerdem grundsätzlich so konstruiert werden, dass kaum ein Klima auf der Erde ein Problem darstellt, machen die Kühler ab Werk sogar Wüstenklima mit. Darüber hinaus ist dies ein Grund, warum sich ein einfaches Chiptuning für die meisten Fahrzeuge eignet – unter anderem wegen der höheren Wärmeentwicklung allerdings nur in gemäßigten Klimazonen.

Soll die Leistung durch verschiedene Tuning-Maßnahmen aber noch weiter erhöht werden, empfiehlt sich ein größerer Ladeluftkühler. Dieser kann zum einen dazu beitragen, dass das Plus an Leistung durch die analog steigenden Temperaturen nicht wieder verloren geht. Zum anderen kann auch der Ladeluftkühler selbst für eine höhere Leistung sorgen: Eine Faustregel besagt, dass sich die Motorleistung pro zehn Grad Abkühlung um etwa drei bis fünf Prozent erhöhen lässt.

Auf einem ähnlichen Prinzip beruht übrigens auch das Lachgastuning: Möglichst kühl, möglichst hoher Sauerstoffgehalt, Maximum an Leistung. Mit diesem Ansatz im Hinterkopf ließe sich laut Theorie mit einer zusätzlichen Verdampfungskühlung durch Wasser, Alkohol oder Stickstoff der Wirkungsgrad des Motors enorm erhöhen, da weniger Energie durch Wärme verloren geht. Es ist jedoch empfehlenswert, zunächst einmal mit einem größeren Ladeluftkühler anzufangen – preislich liegen diese etwa zwischen 200 und 400 Euro. Wer mit relativ einfachen Mitteln seine Kühlung weiter optimieren will, sollte Aluminiumrohre anstelle von Stahlrohren verwenden, da sie eine geringere Wärmeabstrahlung aufweisen.

Fazit: Ladeluftkühler erhöhen die Motorleistung

Mit einem Ladeluftkühler lässt sich mehr Leistung aus einem Turbomotor holen. Je stärker der Ladeluftkühler die Ansaugluft abkühlen kann, desto mehr erhöht sich der Wirkungsgrad des Motors. Dabei lassen sich die Ladeluftkühler in zwei Arten unterteilen: Ein wassergekühltes und ein luftgekühltes System. Die beiden Systeme bringen jedoch verschiedene Vor- und Nachteile mit sich. Somit erzielt der Luft-Wasser-Ladeluftkühler insgesamt einen höheren Gesamtwirkungsgrad als der Luft-Wasser-Ladeluftkühler. Zusätzlich lässt sich die Motorleistung auch durch die Größe des Ladeluftkühlers noch weiter erhöhen.