Turbolader
Die Leistung der Verbrennungsmotoren hängt im Wesentlichen von der Menge und der Qualität der Kraftstoffmischung ab, die in den Verbrennungsraum gelangt. Das betriff sowohl die Ottomotoren wie auch die Dieselmotoren. Die Kraftstoffmischung bzw. das Kraftstoffgemisch besteht aus einem Kraftstoff-Luft-Gemisch. Beim Benzinmotor beträgt das theoretische Mischverhältnis 15:1 und beim Dieselmotor beträgt das theoretische Mischverhältnis 16:1. Das bedeutet, das zur Verbrennung von 1 Kg Kraftstoff, der Ottomotor 15 Kg Luft benötigt und der Dieselmotor benötigt 16 Kg Luft.
Eine Leistungssteigerung der Motoren kann durch Vergrößerung des Hubraum erzielt werden, wodurch jedoch auch die Größe und das Gewicht der Motoren steigt. Dadurch steigt leider auch der Kraftstoffverbrauch und die Umweltbelastung.
Durch den Einsatz von einem Abgasturbolader wird bei nahezu gleichbleibendem Gewicht eine deutliche bessere Füllung des Brennraums erzielt, wodurch die Leistung und der Drehmoment des Motors steigt, während der Kraftstoffverbrauch und der Abgaswert sinkt.
Erreicht wird das, durch eine sogenannte Aufladung des Motors. Die Aufladung erfolgt durch den Abgasturbolader. Dabei wird das Turbinenrad des Turboladers von den Abgasen des Motors angetrieben. Das Verdichterrad sitzt auf der gleichen Welle des Laders und saugt dabei Frischluft an. Die angesaugte Luft wird durch das Verdichterrad verdichtet und bei geöffneten Einlassventil in den Verbrennungsraum gedrückt.
Im Gegensatz zum Saugmotor, bei dem die Luft während des Ansaugens durch den Unterdruck abkühlt, kommt es bei aufgeladenen Motoren durch die Verdichtung zu einer deutlichen Erwärmung der Ladeluft. Durch die Erwärmung der Ladeluft geht Leistung verloren, weil heiße Luft eine geringere Dichte hat als kühle Luft. Darum kann mit verdichteter, heißen Luft keine optimale Brennraumfüllung erreicht werden und die Leistung des Motors verschlechtert sich deutlich. Um das zu vermeiden, wird die verdichtete Ladeluft durch einen Ladeluftkühler gekühlt und das Ergebnis ist für jeden der ein Fahrzeug mit Turbolader schon gefahren ist deutlich spürbar.
Abgasturbolader sind nun schon seit ca. 100 Jahre im Einsatz, wobei sicht die Technik und das Material im laufe der Jahre deutlich verbessert hat. Heutzutage wird nahezu jeder Dieselmotor durch einen Turbo aufgeladen und der Turbolader ist gar nicht mehr wegzudenken.
Während man früher eher mitleid mit jemanden hatte der einen trägen Diesel fuhr, spricht man heute von einem spritzigen Turbodiesel der einen hohen Drehmoment und einen geringen Kraftstoffverbrauch hat. Das haben wir nicht nur dem Abgasturbolader sondern auch der modernen Dieseleinspritzung wie der Pumpe-Düse-Einheit und dem Common-Rail-System zu verdanken.
Die Vorteile des aufgeladenen Motors im Verhältnis zum Saugmotor sind die deutlich bessere Leistung, der geringere Kraftstoffverbrauch und die leisere Geräuschentwicklung.
Den Durchbruch der Turboaufladung an Alttags-Gebrauchsmotoren schaffte Saab im Jahr 1977 mit dem Saab 99 Turbo. Obwohl die Technik der Aufladung durch den Turbo schon lange zuvor bekannt war, wurde aufgrund der erstmals großen und schweren Bauform der damaligen Abgasturbolader erstmal darauf verzichtet. Darüber hinaus war der Einbau eines Turboladers nicht einfach nur das zusätzliche anbauen eines Aggregates, das dem bestehenden Motor entsprechend einfach angepasst wird, denn um den Turbolader effizient einzusetzen muss die Mechanik, die Thermodynamik, die Sensorik und die Steuerelektronik zusammenspielen. |
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