Turbolader Funktion

Erfahren Sie wie ein Turbolader funktioniert und welche Aufgaben er im Motor übernimmt.

Turbolader sind eine Erfindung des Schweizers Alfred Büchi, der 1905 das Patent für seine Gleichdruck- oder Stauaufladung anmeldete. Der Turbolader, auch Abgasturbolader (ATL) genannt, wird zur Erhöhung der Motorleistung, Senkung des Spritverbrauchs und Verbesserung der Emissionswerte eingesetzt. Dies geschieht durch die Verdichtung angesaugter Luft, welche in den Zylinder gepumpt wird. Der Motor eines Kraftfahrzeuges bezieht seine Kraft aus der Verbrennung von Kraftstoff-Luft-Gemisch. Die Leistung des Motors erhöht sich mit jeder Erhöhung dieses Gemisches. Abgasturbolader sind nicht mechanisch mit dem Motor gekoppelt, wodurch diese fast ohne Energieverlust arbeiten. Mittlerweile gibt es namenhafte Firmen wie Honeywell Garrett, Borg Warner, KKK Schwitzer und Mitsubishi Turbocharger, die sich auf die Herstellung von Abgasturbolader spezialisiert haben. Fast alle Motoren der bekannten Autohersteller wie beispielsweise BMW, Audi, VW oder Mercedes sind heute mit Turboladern ausgestattet.

Turbolader Aufbau

Der Abgasturbolader besteht aus einer Turbine, welche von den Abgasen des Motors zum Antreiben gebracht wird, und einem Verdichter, welcher seine Antriebsenergie von der Turbine erhält. Die Abgase aus dem Motor sind Antreiber der Turbine, die wiederum Antreiber des Verdichterrads ist. Der Druck der Abgase wird innerhalb des Spiralgehäuses umgewandelt und dem Turbinenrad zugeführt. Im Turbinenrad erfolgt dann eine weitere Umwandlung, welche den Radialverdichter antreibt.

Beim Drehen des Rads wird die Luft angesaugt und beschleunigt. Die Luft verlässt das Verdichtungsrad und findet sich im Diffusor wieder. Hier wird die sogenannte kinetische Energie durch Verzögerung der Geschwindigkeit in Druckenergie umgewandelt. Druck und Temperatur erhöhen sich dabei. Im Spiralgehäuse wird die Geschwindigkeit der angesammelten Luft bis zum Verdichteraustritt reduziert.

Funktionsweise

Im Normalfall saugt der Motor das Treibstoff-Luftgemisch an. Der Turbolader hat die Aufgabe dem Motor das Ansaugen zu ersparen. Für die Erfüllung dieser Aufgabe nutzt der Abgasturbolader nicht nur angesaugte Frischluft sondern auch die Abgasluft, welche zum Antrieb der Turbine verwendet wird. Die Turbine verdichtet diese Luft und presst sie in den Zylinder des Motors. Durch die wesentlich bessere Füllung des Zylinders erfolgt eine zusätzliche Aufladung der Brennkammern. Dies hat die Steigerung der maximalen Drehmomente und somit auch der Leistung des Motors bei gleichzeitig sparsamerem Verbrauch und besseren Emissionswerten zur Folge. Die Verwendung von Abgasluft erspart das entweichen in die Umwelt und gilt daher als besonders Umweltfreundlich.

VORTEILE EINES TURBOLADERS

Die Verwendung von Abgasturboladern bringt viele Vorteile mit sich. Die wichtigsten Vorteile haben wir zusammengefasst:
– Weniger Kraftstoffverbrauch als bei Motoren ohne Turbolader
– kg/kW ist deutlich geringer als bei Saugmotoren
– Drehmoment im Motor kann bei niedriger Drehzahlen erhöht werden
– Beim Anfahren muss nicht zurückgeschalten werden,
Geschwindigkeitsabbau ist langsamer
– Abführung von Abgasen auf natürliche und umweltfreundliche Weise
– Zuverlässigkeit des Turboladers – Schäden meist nur aus externen Gründen
– Turbolader wirkt als Schalldämpfer durch den die Abgase strömen und ist somit leiser als Saugmotoren

NACHTEILE EINES TURBOLADERS

Die Verwendung von Abgasturboladern bringt aber nicht nur Vorteile mit sich. Die größten Nachteile haben wir zusammengefasst:
– Turbolader sind pflegeintensiv
– Regelmäßige Instandhaltung und Reinigung der Turbolader notwendig
– Reparaturkosten oder Austausch eines Turboladers sind sehr hoch
– Fahrzeug muss kurz abkühlen, bevor der Motor ausgestellt wird
– Turboloch bei Fahrzeugen mit zu geringer Drehzahl

Hier gibt es zwei Möglichkeiten die zum Einsatz kommen können:

Bypassventil

Diese Möglichkeit ist wohl die einfachste und kostengünstigste um den Laderuck zu regulieren. Hier wird die Größe der Turbine so ausgewählt, dass die Erfüllung der Anforderungen an das Drehmomentverhalten bei geringer Drehzahl garantiert werden kann. Bei Erreichen des notwendigen Drucks wird das Bypassventil über die Ladedruckregelklappe geöffnet und ein Teil der Abgase um die Turbine herum geleitet.

Verstellbare Turbinengeometrie (VTG)

Eine weitere Möglichkeit um den Ladedruck zu regulieren, ist der Einbau eines verstellbaren Leitringes im Turbinengehäuse. Durch die verstellbare Turbinengeometrie lässt sich der Strömungsquerschnitt der Abgasturbine in Abhängigkeit von der Motorleistung individuell anpassen. Die gesamte Abgasenergie kann bei diesem Verfahren vollständig verwendet werden, wodurch eine enorme Verbesserung der Gesamtwirkung von Turbolader und Motoren erreicht wird.

Turbolader im Einsatz

Sehen Sie sich an, wie ein Turbolader im Betrieb aussieht, um eben Erklärtes veranschaulicht zu bekommen. Auf den weiteren Seiten finden Sie darüber hinaus noch hilfreiche Tipps zum Austausch eines Turboladers.