Die Funktion des Turboladers
Mit einem Turbolader sollen hohe Drehmomente und somit höhere
Motorleistungen erzielt werden. Dies gelingt, indem die angesaugte Luft
verdichtet wird. Durch die erhöhte Dichte kann somit bei jedem
Einlasstakt mehr Sauerstoff in den Brennraum des Motors gelangen. Mit
dem höheren Sauerstoffgehalt ist eine bessere Verbrennung möglich - die
Leistung steigt.
Die Wärme- und Bewegungsenergie des Motorabgases werden genutzt, um die
Abgasturbine des Turboladers anzutreiben. Die Abgasturbine betreibt den
Verdichter. Dieser presst die angesaugte Luft zusammen, wodurch sie sich
erwärmt. Im Ladeluftkühler wird sie wieder abgekühlt.
Problembereiche des Turboladers:
Im oberen Drehzahlbereich ergibt sich eine hohe Turbinendrehzahl wodurch
die Luft stärker komprimiert wird als nötig.
Im unteren Drehzahlbereich erreicht die Turbine nicht die notwendige
Drehzahl. Die Luft wird nicht ausreichend komprimiert. Der Motor
erreicht nicht die gewünschte Leistung (Turboloch).
Der "verstellbare" VNT / VTG Turbolader
Er bringt im Gegensatz zum normalen Turbolader die notwendige
Verdichtung über den gesamten Drehzahlbereich. Dies wird durch
verstellbare Leitschaufeln möglich, die den Abgasstrom über das
Turbinenrad führen.
Motordrehzahl niedrig und hoher Ladedruck gewünscht:
Der Querschnitt des Abgasstromes wird vor dem Turbinenrad mit Hilfe von
Leitschaufeln verengt. Da das Abgas durch den verengten Querschnitt
schneller strömen muss, wird das Turbinenrad schneller gedreht. Dadurch
wird auch bei niedriger Motordrehzahl der benötigte Ladedruck erzielt.
Motordrehzahl hoch:
Der Querschnitt des Turboladers ist dem Abgasstrom angepasst. Die
Leitschaufeln geben einen größeren Eintrittsquerschnitt frei, um den
benötigten Ladedruck nicht zu überschreiten.
Was bringt die Zukunft?
Hier scheiden sich die Geister. Wohin geht die Forschung?
Welche Art von Turbolader wird in Zukunft benötigt?
Die Automobilindustrie ist immer mehr auf der Suche nach Möglichkeiten,
die vom Gesetzgeber vorgegebenen Emmisionswerte (Abgaswerte)
einzuhalten. Des weiteren verlangt die Industrie nach kostengünstigen
Lösungen.
Was bedeutet das aber für den Turbolader? Nun ja, Turbolader werden
kleiner, einfacher und noch wesentlich effizienter. So werden schon
heute bei einer Vielzahl von Turboladern neue Techniken verwendet, die
es ermöglicht mit extrem wenigen und kleinen Einzelteilen auszukommen.
Neue Verfahren, die es ermöglichen, kleinste Bauteile des Turboladers
bei Betriebsdrehzahlen zu balancieren, werden immer komplexer und
erfordern immer höhere Präzision. Betriebsdrehzahlen von bis zu 300.000
RPM werden keine Seltenheit mehr sein. Neue Materialien, wie Keramik,
werden immer häufiger eingesetzt. Die noch immer gebräuchliche
Gleitlagerung wird neuen Techniken wie Kugel- und Luftlagerung weichen.
Neue Einsatzgebiete werden für den Turbolader hinzukommen. Bereits heute
werden bei den namhaften Automobilherstellern Turbolader in Verbindung
mit Brennstoffzellen getestet.
Ihr STK Turbo Technik Team
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