Turbolader eines Verbrennungsmotors

Das Ziel der Einsetzung von Turbolader in einem Verbrennungsmotor ist es die Leistungssteigerung und Kraftstoffersparnis des Motors.

Turbolader

Das Prinzip des Turboladers ist einfach. Ein Turbolader ist im Grunde eine Luftpumpe,die mehr Luft zu den Verbrennungsräumen fördert,als der Motor selbst ansaugen könnte.

Da die Leistung eines Kolbenmotors von der Luft bzw. Sauerstoffmasse die er ansaugen kann abhängt, kann sein Verbrennungsdruck – und damit sein Drehmoment und Leistung ,durch das zuführen der komprimierter Luft  erhöht werden.

Das Ansaugen der Frischluft ist bei unterschiedlichen Motordrehzahlen, (besonders bei hohen Drehzahlen) ist ein Problem, da zwischen zwei Takten nur sehr wenig Zeit zur Verfügung steht. Es strömt weniger Luft ein als möglich und nötig wäre. Den Unterschied zwischen der möglichen und tatsächlich eingeströmter Luftmenge nennt man Liefergrad. Um den Liefergrad  und damit die Leistung des Motors zu erhöhen verwendet man einen (oder mehrere) Turbolader.

Funktion des Turboladers:

Der Turbolader besteht aus einem Turbinenrad und einem Verdichterrad, die über eine Welle miteinander verbunden sind. Turbinenrad sowie Verdichterrad laufen in abgeschlossenen Gehäusen.

Turbolader
Turbolader

Beim Auspufftakt des Viertaktmotors strömen die Abgase durch das Turbinengehäuse und beschleunigen das Turbinenrad. Die dadurch entstandene Drehbewegung überträgt das Turbinenrad anschließend über die Welle auf das Verdichterrad, welches die Ansaugluft im Verdichtergehäuse verdichtet und mit  Überdruck zum Einlassventil des Brennraumes fördert.

Da die durch Komprimierung erwärmte Luft geringere Luftdichte hat, muss diese durch einen Ladeluftkühler abgekühlt werden, um das Volumen zu verringern und somit mehr Luft beziehungsweise mehr Sauerstoff in den Brennraum bekommen zu können. Durch den Einsatz des Abgasturboladers wird nicht nur eine Leistungssteigerung erzielt, sondern auch  in erster Linie Energieersparnis und Emissionsminderung erreicht.

Die Leistung des Turboladers wird durch die Form und die Größe bestimmt. Im allgemeinen gilt – je größer das Turbinenrad desto höher ist die Leistung des Turboladers. Ein großer Turbolader nimmt mehr Abgasdruck und daher eine größere Steigerung der Leistung bringt.

Im unteren Last und Drehzahlbereich des Motors , reicht die Abgasmenge nicht aus um die Turbine auf hoher Drehzahl zu halten. Wegen der niedriger Verdichterrad-Drehzahl kann die Luft nicht stark genug komprimiert werden, und damit nicht ausreichend Ladedruck erzeugt werden. Dies merkt der Fahrer als so genanntes –Turboloch.

Damit für einen möglichst weiten Drehzahlbereich ein konstanter Ladedruck herrscht , ist eine Regelung des Turboladers erforderlich. Verstellbare Leitschaufeln stellen dies in einem großen Regelbereich bei gleichzeitig gutem Wirkungsgrad. Ist bei niedriger Motordrehzahl der Abgasdruck zu gering,wird durch Verstellung der Leitschaufeln  der Querschnitt im Ladergehäuse verengt und damit der Druck erhöht.

Schmierung und Kühlung:

Die Schmierung und Kühlung des Turboladers erfolgt über den Ölkreislauf des Automotors. Die Turbinenwelle dreht sich in einer Lagerung ,die sich im Turboladergehäuse befindet. Das Öl wird dem Turbolader mit ca. 4 bar zugeführt. Ölablauf erfolgt  nahezu drucklos über die Rücklaufleitung in das Kurbelgehäuse.

Eine nicht intakte Schmierung , (zum Beispiel durch, nicht eingehaltene Ölwechselintervalle hervorgerufen ) führt unweigerlich zum Lagerschaden und damit auch zum Turboladerausfall. Eine Weiterfahrt ist mit so einem Schaden meist nicht mehr möglich, da die gesamte Motorschmierung nicht gewährleistet ist.

Bei Ottomotoren wird meistens Wasserkühlung eingesetzt, da bei denen die Abgastemperatur um ca. 300°C  höher liegt als bei Dieselmotoren.