Historie der Abgasturbo Aufladung

Die Entwicklung des Turboladers von den Anfängen bis Heute.

Januar 1885

R. Diesel & G. Daimler

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.

Das Patent

Bereits 1905 wurde von dem Schweizer Alfred Büchi (* 11. Juli 1879 ; † 27. Oktober 1959) der "Abgasturbolader" erfunden (CH 35 259 A).

In diesem Patent wird beschrieben, wie in einem Kolbenmotor durch die Energie der Abgase des Motors eine Erhöhung des Kraftstoff-Luft-Gemisch-Durchsatzes und somit der Leistung erzielt werden kann.

Hierfür wird durch die kinetische Energie der Abgase über einen Läufer (b) eine Turbine (g) angetrieben. Diese Turbine wirkt nun als Vorverdichter für das in die Zylinder (a) über eine Kühleinrichtung (k) einströmende Kraftstoff-Luft-Gemisch.

Der erste aufgeladene Motor

Der erste aufgeladene Motor entstand 1911. Es war ein Zweitakt-Umlauf-Motor und wurde von Murray- Willat gebaut. Durch die Aufladung ergab sich die Möglichkeit, bei Flugzeugmotoren die Leistungseinbußen infolge der abnehmenden Luftdichte in größeren Höhen zu kompensieren.

Weltrekord!

Im Jahr 1919 gelang es dem US-Amerikanischen Unternehmen General Electric erfolgreich einen Turbolader an dem Motor des von Major Rudolf Schroeder geflogenen Lepere Doppeldecker LUSAC-11 zu testen. Es wurde zugleich ein neuer Höhenflug- Weltrekord über 28.500 ft aufgestellt.

Alfred Büchi (* 11. Juli 1879 ; † 27. Oktober 1959)

Der Durchbruch

Die erste erfolgreiche Anwendung der Abgasturboaufladung gelang dem Schweizer Alfred Büchi (* 11. Juli 1879 ; † 27. Oktober 1959) im Jahre 1925, mit einer Leistungssteigerung von über 40 %. Von da an begann die schrittweise Einführung der Abgasturboaufladung.

Der VNT Turbolader

Der leiter der Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL) in Berlin Dr.-Ing Werner Theodor von der Nüll startet 1936 mit der Entwicklung des VNT Turboladers.

Nach dem Ende des zweiten Weltkrieges begann eine kleine Gruppe ehemaliger BMW Mitarbeiter unter der Führung von Dr. Müller bei der WMF (Württembergische Metallwaren Fabrik) mit dem Bau eines VNT Turboladers. Die erste Konstruktionszeichnung stammt vom 01. September 1945.

1962, es geht los
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Oldsmobile Jetfire Turbo Wassereinspritzung

Die ersten Serien- PKW's

In den Jahren 1962/63 wurden in den USA im Chevrolet Corvair Monza und im Oldsmobile Jetfire die ersten Serien- PKW´s mit Abgasturboaufladung ausgestattet. Auf Grund des hohen Verdichtungsverhältnisses von 10.25:1 neigte der Motor sehr leicht zu Selbstzündungen (Klingeln), was Oldsmobile dazu veranlasste eine Wassereinspritzung einzubauen.

Durch das Einspritzen von einem Wasser-Methylalkohol-Gemisch ("Turbo Rocket Fluid") konnte das Klingeln vermieden werden. Da aber die meisten der Fahrer keine Lust hatten, regelmäßig den Vorratsbehälter der Wassereinspritzung aufzufüllen, erlitten viele der Fahrzeuge Motor- und Turboladerschäden.

Der Siegeszug

In den 70ern gewann der Turbomotor durch die Einführung des Turboladers in der Formel 1 eine hohe Popularität. Immerhin konnte man die Motorleistung auf ~1500 PS steigern, was dem dreifachen der bisherigen Leistung entsprach. Die Siebziger waren auch der Start für die Serienproduktion für aufgeladene Ottomotoren in Europa. So brachte BMW als erster Hersteller in Deutschland 1973 den 2002 Turbo auf den Markt. Hohe Motorleistung, aber auch hoher Kraftstoffverbrauch, gepaart mit einer nur geringen Zuverlässigkeit bescherten dieser Ära ein schnelles Aus.

Angetrieben durch die Ölkrise im Jahr 1973 hat sich die kommerzielle Nutzung von Turboladern an Dieselmotoren durchgesetzt. Anfängliche Investitionskosten für aufgeladene Motoren konnten sich nun durch Kraftstoffersparnis amortisieren. Als zum Ende der 80er Jahre die Schadstoffgesetzgebung verschärft wurde, setzte sich dieser Trend fort. Heute ist nahezu jeder Nutzfahrzeugmotor aufgeladen.

Der Turbodiesel

In Deutschland kam dann auch der Durchbruch der Abgasturboladeraufladung im Diesel-PKW-Bereich mit dem Serienstart des Mercedes Benz 300 SD im Jahre 1978 und 1981 im VW Golf Turbodiesel. Durch die Abgasturboaufladung werden die Schwächen der Dieselmotoren, wie träger Drehzahlaufbau und geringe Leistung, bei kleinem Hubraum beseitigt. Der Dieselmotor wird durch die Turboaufladung für die PKW-Produktion immer interessanter.

Go Green...

Nach der Faszination Turbo in den ersten Jahren wandelt sich der Turbolader vom Kraftprotz zum kleinen Helfer, dem wir es heute verdanken, dass der Ausstoß von Kohlendioxid (CO2) verringert und die Umwelt geschont wird. In den letzten Jahren kamen auch wieder verstärkt Ottomotoren mit Abgasturbo in Serie auf den Markt. Auch hier überwiegen nun die Vorteile:

  • hohe Leistung bei kleinem Hubraum (Downsizing)
  • geringe Baugröße für enge Einbaubedingungen
  • größeres Drehmoment bei geringen Drehzahlen
  • geringere Geräuschentwicklung
  • spezifisch günstiger Kraftstoffverbrauch

Hauptgrund für die Anwendung der Abgasturboaufladung ist heute die Verminderung des Verbrauches und der Schadstoffemissionen.

Was kommt noch?