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Turbolader Technik

in Motor/Abgastechnik 30.07.2006 12:10
von bärenstark

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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