turbolader, elektrischer turbolader, turbolader reparatur, kkk turbolader, turbolader kit, turbolader austausch, garrett turbolader

turbolader,   aufgeladenen motoren,   austauschturbolader,   funktionsweise des turboladers,   instandsetzung von turbolader,   neue turbolader,   turbolader reparatur,   zusatzsteuergerate,     das epic einspritzsystem,    einspritzdusen und dusenhalter,  reinspritzpumpen der baureihe filterproduktuberblick,   prufausrustungen,   starthilfen,   verteilereinspritzpumpen,   wartungsteile,     einspritzpumpen , einspritzung, stecker ,   turbolader hersteller,           index,
Turbolader
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Ein Turbolader oder auch Abgasturbolader (ATL), umgangsprachl. Turbo, dient zur Leistungssteigerung von Benzin- und Dieselmotoren durch Erhöhung des Luftmengen- und Kraftstoffdurchsatzes.


Turbolader an einem Schiffsdiesel für ein BinnenschiffInhaltsverzeichnis [AnzeigenVerbergen] 
1 Problem

2 Funktion

3 Bauteile

4 Anwendung bei Ottomotor

5 Anwendung bei Dieselmotor

6 VTG Variable Turbinen-Geometrie

7 Wastegate

8 Umluftventil

9 Weitere Bauarten

9.1 Biturbo
9.2 Twinturbo


10 Vorteile

11 Nachteile

12 Wertungsversuch

[bearbeiten]
Problem
Ein Verbrennungsmotor ohne Turbolader ist in seiner Leistungsfähigkeit dahin begrenzt, daß nur eine gewisse Menge Luft (respektive Sauerstoff) für den Verbrennungsvorgang zur Verfügung steht, nämlich das Volumen des Hubraums. Zur Leistungssteigerung gibt es entweder die Möglichkeit, den Hubraum zu vergrößern, oder die Luft nicht durch die Kolben ansaugen zu lassen (Saugmotor) sondern sie komprimiert (Kompressor) in die Brennkammer zu pumpen. Da nun mehr Luft (Sauerstoff) zur Verbrennung zur Verfügung steht, kann auch die Menge an Kraftstoff pro Takt erhöht werden, was eine Leistungssteigerung aber auch eine erhöhte Belastung und Wärmeentwicklung zur Folge hat.

[bearbeiten]
Funktion
Eine Abgasturbine im Abgasstrom treibt einen Verdichter an, der im Ansaugtrakt liegt. So ist es möglich, die Zylinder mit komprimierter Luft zu füllen und so mehr Verbrennungsluft pro Arbeitstakt zur Verfügung zu stellen.

Diesen Prozess nennt man Aufladen. Die durch die Verdichtung erwärmte Luft kann zusätzlich vor dem Zylinder gekühlt werden. Dies geschieht durch einen Ladeluftkühler (LLK), (en: Intercooler). Sinn ist, den Füllungsgrad zu erhöhen, da kühle Luft eine größere Dichte aufweist. Somit steht mehr Sauerstoff für den Verbrennungsvorgang/Arbeitstakt zur Verfügung.

[bearbeiten]
Bauteile
Ein Turbolader besteht aus einer Turbine und einem Verdichter, die sehr ähnlich aufgebaut sind. Aus dem Wort Turbine wurde der Name Turbo abgeleitet. Die Turbine wird durch den Abgasstrom angetrieben und treibt den Verdichter an, der seinerseits die angesaugte Luft verdichtet und in den Motor leitet. Im Inneren der beiden Gehäuse dreht sich eine Art Flügelrad bzw. Schaufelrad, das die Strömungsenergie in eine Drehbewegung umsetzt. Ein Turbolader kann Drehzahlen bis zu 240.000 U/min erreichen. Die meisten Turbolader besitzen zur Kühlung Anschlüsse für den Öl- und/oder Wasserkreislauf.

[bearbeiten]
Anwendung bei Ottomotor

Abgas-Turbolader PkwBei Ottomotoren mit äußerer Gemischbildung ist der Ladedruck durch die entstehende Verdichtungswärme des Treibstoff-Luftgemisches im 2. Takt begrenzt. Eine Überschreitung bedeutet ungesteuerte Selbstentzündung und damit Motorklopfen oder Motorklingeln. Auch Motorräder wurden Anfang der 1980er Jahre vereinzelt ohne großen Markterfolg mit Turboladern versehen.

[bearbeiten]
Anwendung bei Dieselmotor
Prinzipbedingt verfügen Dieselmotoren über keine Drosselklappe. Daher liegt auch bei Schubbetrieb ein Gasstrom am Turbolader an. Die Dieseltechnik ist somit sehr geeignet für den wirkungsvollen Einsatz eines Turboladers. Daneben weisen Dieselmotoren über einen höheren Wirkungsgrad, niedrigere Drehzahlen und eine geringere Abgastemperatur auf, daher ist das Material des Turboladers nicht den extremen Belastungen eines Turboladers für Ottomotoren ausgesetzt. Großdieselmotoren (z.B. Schiffsdiesel) wurden schon frühzeitig mit Turboladern bzw. externen Kompressoren ausgestattet. Auch bei den ersten Diesellokomotiven Ende der Dreissigerjahre wurden bereits Abgasturbolader eingesetzt. Bei den großen Nutzfahrzeugen werden sie seit den 1960er Jahren bei einem sehr hohen Anteil der ausgelieferten Fahrzeuge eingesetzt. Im europäischen Raum haben seit 1988 Personenkraftwagen mit Diesel-Turboladermotoren mit Ladeluftkühler und Direkteinspritzung eine sehr große Bedeutung erlangt.


[bearbeiten]
VTG Variable Turbinen-Geometrie
In neuerer Zeit (PKW seit 1996) finden sich bei Diesel-Turbomotoren sogenannte "Variable Turbinen-Geometrien" (VTG). Der erste PKW-Serienmotor mit dieser Einrichtung war der VW/Audi-TDI mit 110 PS. Hier wird auf der Verdichterseite der Leitschaufelkranz nicht mit per Gußteil festem Flügel-Anstellwinkel eingebaut, sondern die Leitschaufeln sind elektro-pneumatisch in ihrem Anstellwinkel oder Luftleitwinkel verstellbar, um den Eintrittswinkel der einströmenden Luft auf das Pumpenrad ändern zu können. Hiermit wird eine bessere Anpassung des Vorverdichtungsprozesses an den jeweiligen Betriebszustand erreicht, eine Wirkungsgrad-Verbesserung und eine Leistungserhöhung. Heutzutage ist bei Dieselmotoren die Leitschaufelkranz-Verstellung Standard. Der genannte VW/Audi-Motor war der erste PKW-Antrieb, der hiermit einen thermischen Wirkungsgrad über 40% erreichte.

(Dies ist im übrigen keine PKW-exclusive Technologie, sondern sinnvoll "abgekupfert": viele sog. Sichter (pneumatischer / aerodynamischer Klassifizierer in der Verfahrenstechnik) haben verstellbare Leitschaufelkränze, um in ihrem Betriebsverhalten an unterschiedliche staubförmige Güter angepaßt werden zu können.)

Siehe auch: Turbodiesel

[bearbeiten]
Wastegate
oder Blow-Off, Abblasventil

Konstruktionsbedingt dreht sich die Welle des Abgasturboladers durch die antreibenden Abgasmengen mit steigender Motordrehzahl immer schneller. Um einen kritischen Drehzahlbereich nicht zu überschreiten und somit die Aufladung des Motors zu begrenzen, bedarf es eines Regelventils. Dieses Regelventil, auch Wastegate , Blow-Off oder Abblasventil genannt, begrenzt den Ladedruck durch eine Begrenzung des genutzten Abgasstromes, je nach dem, ob eine Ladeluftkühlung vorhanden ist oder nicht, auf einen frischluftseitigen Druck zwischen 0,2 bis 2,2 bar. D.h. die zur weiteren, dann gefährlich werdenden Druckerzeugung überflüssige Abgasmenge wird vor dem Turbinenrad weggeleitet, geregelt "abgeblasen" und energetisch ungenutzt direkt in die Abgasanlage geführt.

Diese Kompontenten sind aufgrund ihrer Position im heißen Abgasstrom anfällig für Versagen und dann teils ein Grund gewesen, warum einzelne Motorenbauer bei Benziner-Motoren vom Turbolader-Prinzip weg- und auf Kompressorsysteme zugingen, die ohne Abgasantrieb arbeiten. (Comprex-Druckzellen-Lader von Opel, Kompressor-Modelle von Mercedes).

[bearbeiten]
Umluftventil
Um das Ansprechverhalten des Motors nach dem "Gas weg nehmen" zu verbessern, wird der "überschüssige" Ladedruck vor das Verdichterrad in den Ansaugkanal umgeleitet. Dies regelt das Umluftventil.

[bearbeiten]
Weitere Bauarten
[bearbeiten]
Biturbo
Als Biturbo bezeichnet man die parallele Verwendung von zwei oder mehr Ladern. Bei einem 4-Zylinder-Biturbo-Motor muss jeder Turbolader nur zwei Zylinder befüllen.

[bearbeiten]
Twinturbo
Als Twinturbo bezeichnet man die serielle Verwendung von Turboladern. Dabei wird ein kleinerer Lader, der aufgrund der geringen Massenträgheit schnell hochdreht, für niedrige Drehzahlen verwendet. Ab einer bestimmten Drehzahl wird auf einen großen Turbolader umgeschaltet, der dann genügend Druck für den enormen Druck und das hohe Luftvolumen höherer Drehzahlen bereitstellt. Die verschiedenen Turbolader können optimal auf ihren Wirkungsbereich abgestimmt werden und der kleine Lader eliminiert das sogenannte Turboloch: Bei niedrigen Drehzahlen war der zumeist große Lader nicht in der Lage, eine gewisse Drehzahl zu erreichen um damit einen Überdruck Im Ansaugbereich aufzubauen. Unter dieser kritischen Marke arbeitet ein Turbomotor wie ein Saugmotor.

[bearbeiten]
Vorteile
Durch Turbos können mit Motoren gleicher Baugröße gegenüber unaufgeladenen Motoren größere Leistungen erzielt werden, ohne dass andere Maschinenparameter geändert werden müssen. Da die Abgase im Turbolader weiter entspannt werden steigt der Gesamtwirkungsgrad einer Maschinenanlage durch den Einbau eines korrekt ausgelegten Turboladers, insbesondere durch die Verringerung der Ansaugverluste. Im Extremfall wird bereits während des Ansaugtaktes Leistung von der Maschine (4-Takt) abgegeben.

[bearbeiten]
Nachteile
Es treten jedoch höhere Belastungen der Einzelkomponenten (Motorblock, Zylinderkopf, Zylinderkopfdichtung, Lager, Zylinder, Pleuel...) auf. Die höhere Leistung erfordert oft auch ein größer dimensioniertes Kühlsystem. Turbomotoren müssen unter Umständen, bevor sie abgeschaltet werden, auf eine bestimmte Temperatur heruntergekühlt werden, damit es durch Temperaturschwankungen nicht zu Spannungen im Material des Turboladers kommt. Spannungen können zu einer Beschädigung des Turboladers führen. Dies wird durch Nachlaufen des Motors ohne Belastung erreicht. Vor allem in Kraftfahrzeugen ist eine erhebliche Regelungstechnik rund um den Turbolader notwendig, die allerdings auch die Störanfälligkeit steigert. Die Schadendiagnose verkompliziert sich erheblich durch den Einsatz von Turboladern.

[bearbeiten]
Wertungsversuch
Ein Abgas-Turbolader ist beim Diesel mittlerweile zwingend "Stand der Technik".

In der Benziner-Technologie hielten sich am Markt dauerhaft nur wenige Turbolader-Motoren; Porsche als Turbopionier, Saab und Mazda. Der alte, auch zum Turbo skeptische Merkspruch bewahrheitet sich beim Benziner: Hubraum ist eben durch nichts zu ersetzen. (Außer durch noch mehr Hubraum.) Einziger verbleibender Vorteil im Alltagsgebrauch: der fiskalische. Der Turbofahrer zahlt bei gleicher Leistung weniger Hubraum-bezogene Steuern (in Deutschland).

Ansonsten kann man (abseits des Motorsports) mit Fug feststellen, daß sich die Turboladertechnologie lediglich beim Diesel durchgesetzt hat, und dass sie sich beim Benziner mittlerweile fast erledigt hat. Ein Benziner-Turbo ist zu teuer, regelungstechnisch hochkomplex, im Ansprechverhalten immer noch unbefriedigend (das "Turbo-Loch" beim Beschleunigen), zu störanfällig, rückruf-gefährdet, und ein Turbo-Motor hat meist einen zu hohen Verbrauch. Interessanterweise war der Turbomotor in der Formel 1 dem Saugmotor hinsichtlich der Leistung bei geringerem Verbrauch überlegen.


Historie
Die Geschichte der Aufladung ist fast so alt wie die der Verbrennungsmotoren. Bereits Gottlieb Daimler (1885) und Rudolf Diesel (1896) versuchten, durch Vorkompression der dem Motor zugeführten Luft die Motorleistung zu erhöhen und den Kraftstoffverbrauch zu verringern. Die erste erfolgreiche Anwendung der Abgasturboaufladung gelang dem Schweizer Alfred Büchi im Jahre 1925, mit einer Leistungssteigerung von über 40 %. Von da an begann die schrittweise Einführung der Abgasturboaufladung. 

Die ersten Anwendungen der Abgasturboaufladung beschränkten sich zunächst auf sehr große Motoren, wie z.B. Schiffsmotoren. Im Fahrzeugmotorenbau begann die Entwicklung zunächst bei den Nutzfahrzeugmotoren. Im Jahre 1938 brachte die Schweizer Maschinenfabrik Saurer den ersten abgasturboaufgeladenen Nutzfahrzeugmotor auf den Markt.

In den Jahren 1962/63 kamen in den USA mit dem Chevrolet Corvair Monza und dem Oldsmobile Jetfire die ersten Personenwagen mit Turbomotor auf den Markt. Trotz erheblichen technischen Aufwandes konnten sie wegen der geringen Zuverlässigkeit nicht bestehen.

Die Aufladetechnik hat sich im größeren Umfang erst nach der ersten Ölkrise im Jahre 1973 bei der kommerziellen Anwendung von Dieselmotoren durchgesetzt. Bis dahin standen den hohen Investitionskosten für die Aufladetechnik geringe Kosteneinsparungen beim Kraftstoff gegenüber. Bei den Nutzfahrzeugen hat sich der Trend zu den aufgeladenen Motoren außerdem durch die Verschärfung der Schadstoffgesetzgebung Ende der Achtzigerjahre verstärkt, sodass heute nahezu jeder Nutzfahrzeugmotor aufgeladen ist.

In den Siebzigerjahren gewann der Pkw-Turbomotor durch die Einführung des Abgasturboladers in den Motorsport, insbesondere in die Formel 1, eine hohe Popularität. Das Wort »Turbo« wurde zum Modebegriff. Beinahe jeder Automobilhersteller bot zu dieser Zeit ein Spitzenmodell mit aufgeladenem Ottomotor an. Diese Modeerscheinung hielt jedoch nur wenige Jahre an, da der aufgeladene Ottomotor zwar als leistungsstark, aber nicht als sparsam galt. Darüber hinaus wurden die Komforteinbußen durch das verzögerte Ansprechen der damals noch relativ großen Turbolader vom Kunden häufig nicht akzeptiert.

Der wirkliche Durchbruch der Abgasturboaufladung im Pkw gelang mit der Einführung der ersten aufgeladenen Dieselmotoren im Mercedes Benz 300 SD im Jahre 1978 und 1981 im VW Golf Turbodiesel. Mit Hilfe des Turboladers konnten der Wirkungsgrad des Pkw-Dieselmotors erhöht und die Fahrleistungswerte des Ottomotors annähernd erreicht werden. Zugleich wurden die Schadstoffemissionen verringert.

Auch die Aufladung von Ottomotoren wird heute nicht mehr primär unter dem Leistungsaspekt gesehen, sondern als Möglichkeit, Kraftstoff zu sparen und damit durch den geringeren Ausstoß von Kohlendioxid (CO2) die Umwelt weniger zu belasten. Dennoch: Ein Teil der Faszination für die Turbotechnik aus den Sechziger- und Siebzigerjahren ist auch heute noch geblieben. Hauptgrund für die Anwendung der Abgasturboaufladung ist aber die Nutzung der Abgasenergie zur Verminderung des Verbrauches und der Schadstoffemissionen.
www.omnilink.it