Bi-Turbo vs. Twin-Turbo. Kontroverse in der Terminologie

Der Doppelturbolader ist ein einzigartiges Turboladersystem, das einem Verbrennungsmotor außergewöhnliche Agilität und hohe Leistung verleiht. Diese Technologie wird jedoch von Autofahrern, die einen gemäßigten Fahrstil bevorzugen – und das ist in unserem Land die Mehrheit –, nur selten genutzt. Deshalb sind viele Mythen und Missverständnisse rund um dieses Thema entstanden.

Diese Technologie kann auf zwei Arten umgesetzt werden: mithilfe von Twin-Turbo- und Bi-Turbo-Systemen. Doch worin besteht der Unterschied zwischen diesen Begriffen? Leider liefern selbst so zuverlässige Quellen wie Wikipedia und Chat GPT oft keine eindeutigen Definitionen, was die Verwirrung nur noch verstärkt.

Doppelturboaufladung: Verfügbare Turbinentypen und Missverständnisse bei den Definitionen

Viele glauben fälschlicherweise, dass ein Twin-Turbo-System ein sequentielles Turboladersystem ist, das zwei unterschiedlich große Turbinen verwendet. Der landläufigen Meinung zufolge arbeitet jede Turbine in ihrem eigenen Drehzahlbereich, wird nacheinander aktiviert und sorgt so für einen sequentiellen Betrieb des Systems. Andererseits wird behauptet, dass Bi-Turbo ein paralleles Turboladersystem ist, bei dem zwei identische Turbinen synchron arbeiten und den Motor gleichmäßig mit Luft versorgen.

Solche Vorstellungen sind jedoch falsch. Der Hauptgrund für die Verwechslung zwischen Twin-Turbo und Bi-Turbo ist der Mangel an genauen Informationen in öffentlich zugänglichen Quellen. Falsche Interpretationen in Artikeln und Anzeigen verstärken die Fehlinformationen. Zudem kann eine recht ähnliche Terminologie in verschiedenen Sprachen unterschiedlich ausgelegt werden, was zu noch mehr Missverständnissen führt.

Die Relevanz dieses Themas nimmt zu, da moderne Autos immer komplexer werden und die Terminologie immer unverständlicher. Das Unternehmen Wiatreo ist bereit, Wissen weiterzugeben, das dabei hilft, Mythen zu entkräften und eine fundierte Entscheidung zu treffen.

Tatsächlich:

Bi-Turbo – ist ein System, das zwei in Reihe geschaltete Turbinen nutzt. Eine davon ist kleiner und wird bei niedrigen Drehzahlen aktiviert, während die zweite, größere Turbine bei hohen Drehzahlen in Betrieb geht und für Leistung im oberen Drehzahlbereich sorgt.

Twin-Turbo – besteht aus zwei identischen Turbinen, die parallel angeordnet sind und gleichzeitig arbeiten. Sie verteilen den Luftstrom gleichmäßig auf die Motorzylinder, was eine stabile Leistung und ein schnelles Ansprechverhalten ermöglicht.

Wie funktioniert das Twin-Turbo-System?

Ursprünglich wurde diese Technologie für den Motorsport entwickelt. Nachdem sie sich in der Praxis bewährt hatte, wurde sie im Laufe der Zeit für Serienfahrzeuge angepasst. Eine recht einfache Mechanik konnte das Hauptproblem der Turboaufladung lösen – das Auftreten des „Turbo-Lags“. Beim Einbau einer großen Turbine in einen Motor ist vor allem eine verzögerte Reaktion des Fahrzeugs auf Beschleunigung (bei niedrigen Geschwindigkeiten) zu beobachten, da sich eine große Turbine nur langsam aufdreht, was die Dynamik des Fahrzeugs beeinträchtigt. Die Twin-Turbo-Motorvariante ermöglicht es dank ihrer Konstruktionsmerkmale, diesen Nachteil zu vermeiden.

Wie das Twin-Turbo-System aufgebaut ist und welche Ergebnisse es liefert

Es basiert auf dem Parallelbetrieb von zwei gegenüberliegend angeordneten Turbinen, von denen jede mit einer separaten Zylinderreihe verbunden ist. Daher wirkt die Leistung eines Turboladers nur auf die Hälfte der Zylinder, was dazu führt, dass das erzeugte Abgasvolumen für einen produktiven Motorbetrieb sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drehzahlen ausreicht. Im BMW B58 V6-Motor mit 335 PS sind beispielsweise zwei parallel arbeitende Turbolader verbaut:

• Die erste Turbine drückt Luft in eine Reihe von drei Zylindern;
• der zweite in eine andere Reihe.

Dadurch wird eine gleichmäßige Nutzung der Abgase erreicht, was zu einer hohen Leistung des Verbrennungsmotorsystems sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drehzahlen führt.

Weitere Beispiele für Fahrzeuge mit Twin-Turbo-Systemen

Meistens wird der Twin-Turbo-Motor in Verbrennungsmotoren mit V-Konfiguration und hoher Leistung eingesetzt. In der Praxis sind sie in folgenden Fahrzeugmodellen zu finden:

• Nissan GT-R (R35) mit VR38DETT-Motor: 3,8 l V6;
• Toyota Supra Mk4 mit 2JZ-GTE-Motor: 3,0-Liter-V6;
• Mercedes-AMG C63, E63, GT, G63 mit M177/M178-Motoren: 4,0-Liter-V8;
• Audi RS6, RS7 mit 4,0-Liter-TFSI-V8-Motor.

Darüber hinaus nutzt der Porsche 911 (997 Top) mit einem 3,6-Liter-Motor, der 480 PS leistet, 53049980338- und 53049980337-Turbinen, die das Potenzial dieser Technologie effektiv ausschöpfen.

BMWs patentierte Technologie

Das Twin-Turbo-System ist zu einem wichtigen Bestandteil der kommerziellen Entwicklung von BMW geworden. Im Jahr 2011 ließ der Automobilhersteller diese Technologie patentieren und setzte sie in einem 2-Liter-Vierzylindermotor im Modell BMW X1 xDrive28i ein. Diese Lösung ermöglichte die Schaffung einer neuen Marke: BMW TwinPower Turbo.

Probleme mit Twin-Turbo-Systemen und ihre Besonderheiten

Wie jeder komplexe Mechanismus hat auch das Twin-Turbo-System seine Schwachstellen. Beim Betrieb dieser Technologie besteht die Hauptaufgabe darin, das richtige Gleichgewicht zwischen den beiden Turboladern aufrechtzuerhalten und deren synchronen Betrieb sicherzustellen. Erweist sich die Abstimmung als nicht präzise genug, kann dies zu einer verminderten Motorleistung und zu Fehlfunktionen führen.

Besondere Aufmerksamkeit ist in den folgenden Fällen erforderlich:

• Das Twin-Turbo-System ähnelt dem Betrieb zweier separater Motoren, die synchron funktionieren müssen. Wenn eine der Turbinen ausfällt, führt dies zu einem Ausfall des gesamten Turboladersystems, und der Motor beginnt, mit Störungen zu arbeiten. Ein solches Ungleichgewicht wirkt sich direkt auf die Fahrdynamik des Fahrzeugs aus und kann zu schwerwiegenderen Ausfällen führen.
• Schwierigkeiten bei der Erstabstimmung. Der Austausch des Kompressorrads an den Turbinen während der Abstimmung erfordert eine abschließende Neukonfiguration des Motors. Bei einem Twin-Turbo-System ist jedes Teil an ein eigenes Luftzufuhrsystem angeschlossen, in dem zahlreiche Sensoren zur Steuerung der einströmenden Luftmengen eingesetzt werden. Bei einer falschen Kalibrierung können die Sensoren Fehler melden, und der Motor kann instabil laufen.

Wie funktioniert der Bi-Turbo-Motor?

Bi-Turbo ist ein Turboladersystem, das zwei Turbinen unterschiedlicher Größe und Bauart nutzt. Im Gegensatz zum Twin-Turbo, bei dem die Turbinen parallel arbeiten, erfolgt ihre Arbeit in diesem Fall sequenziell, was zudem ein Turboloch verhindert.

Das Hauptmerkmal des Bi-Turbo ist, dass die Turbolader in verschiedenen Betriebsphasen des Motors aktiviert werden:

• Die kleinere Turbine startet bei niedrigen Motordrehzahlen. Dank ihrer geringen Größe und ihres leichten Rotors dreht sie schnell hoch und versorgt die Zylinder mit Luft, wodurch eine sofortige Reaktion des Motors gewährleistet ist.
• Die größere Turbine schaltet sich ein, wenn der kleinere Turbolader an seine Grenzen stößt. Sie übernimmt die Zufuhr von mehr Luftvolumen bei hohen Drehzahlen, wodurch Leistung und Geschwindigkeit auf dem maximalen Niveau gehalten werden können.

Dadurch reagiert das Fahrzeug sofort auf Gasbefehle, und das Biturbo-System sorgt für eine sanfte und kraftvolle Beschleunigung ohne Verzögerungen.

Warum die Turbo-Bi-Konfiguration nicht für das Tuning geeignet ist

Im Gegensatz zum Twin-Turbo, bei dem Eingriffe in das System zur Leistungssteigerung zulässig sind, ist der Bi-Turbo eine Technologie, die ausschließlich für Werkskonfigurationen entwickelt wurde. Das heißt, nur Automobilhersteller können das Biturbo-System einbauen und es so auslegen, dass jede Turbine streng definierte Parameter aufweist – Wellenabmessungen, Verdichterlaufräder, Verteiler und Durchsatz.

Versuche einer Modifikation beschränken sich auf den Austausch von Kompressorlaufrädern oder Wellen, doch eine vollständige Aufrüstung ist unmöglich. Außerdem ist bei einer Änderung der Motorparameter ein tiefgreifendes Software-Tuning (Chip-Tuning) erforderlich, was den Prozess erheblich erschwert.

Fahrzeuge mit Bi-Turbo-System: Beispiele

Bi-Turbo wird häufig in leistungsstarken, technologisch fortschrittlichen Fahrzeugen eingesetzt, darunter Personen- und Nutzfahrzeuge. Dieser Motortyp ist zu finden in:

• Land Rover 3.0 TURBO AJ20D6 (2017-) – ein leistungsstarker SUV mit einem zweistufigen Turboladersystem zur Verbesserung der Fahrdynamik;
• VW Transporter Biturbo T5 2.0L CFCA (2009-) – das Bi-Turbo-System ermöglicht eine Steigerung der Effizienz des Dieselmotors und verbessert den Kraftstoffverbrauch sowie die Fahrdynamik;
• Renault Master dci135 2.3L M9T GEN6 (2019-) – ein für seine Zuverlässigkeit bekanntes Modell, das das System 858864-0004 + 858866-0005 nutzt, wodurch es unter jeder Belastung leistungsstark ist;
• Alfa Romeo Stelvio 2.9 V6 BI-TURBO QUADRIFOGLIO Q4 (2017-) – hohe Leistung und Dynamik, dank derer das Fahrzeug sportliche Eigenschaften erhielt.

Das Bi-Turbo-System ist ideal für leistungsstarke Serienfahrzeuge, da es eine effiziente Nutzung des Motorpotenzials bei unterschiedlichen Drehzahlen ermöglicht. Aufgrund seines komplexen Aufbaus und der werkseitigen Einstellungen ist es jedoch nicht für aktives Tuning vorgesehen. Die Hersteller verbessern diese Technologie kontinuierlich und machen sie zu einer der effektivsten für leistungsstarke Fahrzeuge.

Mögliche Komplikationen beim Bi-Turbo

Die moderne Automobiltechnik ist bestrebt, das Bi-Turbo-System so weit wie möglich zu modernisieren, um es zuverlässiger und effizienter zu machen. Trotz technologischer Entwicklungen weist es jedoch nach wie vor Schwachstellen auf. Aufgrund des komplexen Aufbaus und des Zusammenspiels vieler Elemente können bestimmte Probleme häufiger auftreten als andere. Sie hängen hauptsächlich mit dem Verschleiß von Bauteilen zusammen, insbesondere solchen, die häufigen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind:

Verschleiß des Metalls unter dem Wastegate-Ventil

Ständiger Metall-auf-Metall-Kontakt führt zu einem allmählichen Abrieb der Teile im Ventilbereich. Ist der Verschleiß gering, kann es bei niedrigen Drehzahlen zu einem „Turbo-Lag“ kommen, wenn die kleine Turbine nicht die erforderliche Luftmenge erhält. Bei starkem Verschleiß kann die große Turbine zu viel Luft erhalten, was zu einem instabilen Lauf des Verbrennungsmotors führt, mit Leistungsverlust bei niedrigen Drehzahlen oder einer längeren Drehzahlsteigerung.

Komplexität der Aktuator-Konstruktion

Das Biturbo-System erfordert den Einsatz mehrerer Aktuatoren, was die Konstruktion verkompliziert. Je mehr Elemente vorhanden sind, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls. Wenn ein Aktuator ausfällt, öffnen sich die Umschaltventile zwischen den Turbinen möglicherweise gar nicht oder nicht zum richtigen Zeitpunkt. Infolgedessen arbeitet die Turbine fehlerhaft, es kann entweder zu einem unzureichenden Ladedruck (Underboost) oder zu einem übermäßigen Ladedruck (Overboost) kommen, was sich ebenfalls negativ auf den Motor auswirkt.

Weitaus seltener treten Probleme mit dem Gasfluss-Umschaltventil auf. Im Bi-Turbo-System werden die Abgase dynamisch zwischen der kleinen und der großen Turbine umverteilt. Hierfür ist ein spezielles Ventil vorgesehen, das ausfallen kann. Wenn das Ventil in der falschen Position hängen bleibt, fällt eine der Turbinen einfach aus dem Arbeitszyklus heraus, was zu einem Unterdruck führt. In einem anderen Fall ist ein durch übermäßigen Druck verursachter Thermoschock möglich.

Der Unterschied zwischen Bi-Turbo und Twin-Turbo: Warum kommt es zu Verwechslungen?

Verwirrung zwischen Twin-Turbo und Bi-Turbo entsteht aufgrund der Ähnlichkeit der Bezeichnungen, obwohl ihre Funktionsprinzipien unterschiedlich sind. Twin-Turbo ist ein paralleles System, bei dem zwei identische Turbinen gleichzeitig arbeiten und die Last auf die Motorzylinder verteilen. Beim Bi-Turbo hingegen kommt ein sequentielles Schema zum Einsatz, bei dem die kleine Turbine bei niedrigen Drehzahlen aktiviert wird und die große bei hohen Drehzahlen hinzukommt, wodurch eine gleichmäßige Leistungsabgabe gewährleistet wird. Terminologische Fehler finden sich oft sogar in offiziellen Quellen, was zu Missverständnissen unter Autoliebhabern führt.