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Turbolader – Extra Leistung durch Effizienz
Als Turbolader oder auch Abgasturbolader bezeichnet man ein Bauteil innerhalb des Autos, das für die Leistungs- und Effizienzsteigerung des Verbrennungsmotors gedacht ist und als moderner Biturbo noch deutlich leistungsstärker ist. Der Turbo setzt sich zusammen aus einer Abgasturbine, die Energie aus dem restlichen Druck der Abgase gewinnt, sowie einem durch eine Turbine angetriebenen Verdichter für die Ansaugluft innerhalb des Motors, der wiederum den Luftdurchsatz erhöht und somit auch die Ansaugarbeit der Kolben reduziert.Der Turbolader oder Biturbo kann den Druck beziehungsweise die Stauaufladung und die Bewegungsenergie durch die Abgase nutzen. Durch die Zuschaltung eines zusätzlichen Ladeluftkühlers zum Turbo kann ein erhöhter Arbeitsdruck bei gleicher Temperatur innerhalb des Zylinders geschaffen werden. Erfunden hat den Turbolader Alfred Büchi, ein Schweizer, der bereits im Jahr 1909 ein Patent für die Gleichdruck- oder Stauaufladung angemeldet hat. Schon in den 1930er Jahren wurden dann durch die Adolph Saurer AG aus Arbon Diesel-Lastkraftwagen erstmalig als Straßenfahrzeuge mit Turbolader hergestellt.
Zusammengefasst — Informationen zu Turbolader
- Der Turbolader – auch Abgasturbolader oder Turbo – ist dafür konzipiert, die Abgasluft eines Motors zu nutzen um zusätzliche Leistung und Effizienz zu generieren und umzusetzen.
- Ein Turbolader besteht aus zwei Kammern mit zwei Rädern, welche jedoch gekoppelt sind. Durch eine Kammer wird die heiße Abgasluft geführt, die dort aufgrund ihrer thermischen Energie das Turbinenrad antreibt. Da die Räder verbunden sind, bewegt sich auf der anderen Seite gleichzeitig das sogenannte Verdichterrad, welches Frischluft ansaugt und diese Richtung Motor führt. So kann dieser mit zusätzlich Luft versorgt werden, was zu einer eheblichen Leistungssteigerung führt.
- Bei größeren Motoren findet man häufig einen Bi-Turbolader vor. Dieser besteht im Grunde genommen aus einem großen und einem kleinen Turbo. Letzterer ist für eine Aufladung bei niedrigeren Drehzahlen verantwortlich, so dass vorzeitig Abgase zum Turbolader geführt werden und dieser schneller einsetzbar ist.
Wie funktioniert der Turbo?
Der Turboumbau am Motor wird in der Regel mit Hilfe eines Turboladers oder eines Kompressors vorgenommen. Beide Methoden sorgen dafür, dass der Motor mit einer größeren Menge an Frischluft und somit auch mit einer höheren Dichte an Sauerstoff versorgt wird, was dazu führt, dass der Motor aktiver und effektiver Kraftstoffe verbrennen kann und mehr Leistung aufbringt.Der Kompressor schleust durch eine Turbine mehr Luft in den Motor, beim Turbolader wird Energie aus dem Abgasen genutzt und der Druck im Motor durch das effektive Ansaugen von Luft erhöht, weshalb mehr Sauerstoff in den Motor gelangt. So kann bei beiden Methoden mehr Energie entstehen, die das Drehmoment erhöht und mehr Leistung verschafft.
Bei einem nicht aufgeladenen Kolbenmotor erzeugen die Kolben den Unterdruck im Ansaugtrakt, in den wiederum die unter Atmosphärendruck stehende Luft einströmt. Dabei ist der Druckunterschied ohne Turbo immer kleiner als der Atmosphärendruck innerhalb des Motors. Bei einer niedrigen Drehzahl wird der Hubraum der Kolben dann knapp bis zum Umgebungsdruck angefüllt. Mittels wachsender Drehzahl öffnet sich das Einlassventil nun kürzer – die Geschwindigkeit der Luft mittels Turbo innerhalb des Ansaugrohrs steigt und somit ist auch der Druckverlust größer, denn es gelangt deutlich weniger Frischgas in den Brennraum.
Daraus resultierend wird die Leistung des Motors reduziert. Um hier entgegenzuwirken, kann einerseits ein Ansaugquerschnitt an der engsten Stelle, nämlich der Ventilöffnung, mittels zweitem Ventil geschaffen werden. Andererseits kann der Druckunterschied dahingehend eine Erhöhung erzielen, dass mehr Frischluft in den Zylinder geführt wird und er so mit Überdruck befüllt wird. Dies ist die Aufladung, die durch einen Turbolader oder Kompressor erzielt werden kann.
Die Vorzüge vom Turbo
Die Vorzüge eines Motors, der mit einem Turbolader ausgestattet ist, liegen darin, dass die Abgasturboaufladung eine Steigerung des höchsten Mitteldrucks und somit des Drehmoments sowie der maximalen Leistung mit dem gegebenen Hubvolumen durch den Turbo erzielt. Diese Steigerung durch den Turbolader bewirkt eine höhere Leistungsausbeute mit einer annähernd gleichen Abmessung und Gewicht als ursprünglich nicht aufgeladene Motoren oder es wird ein sogenanntes Downsizing erzielt, was bedeutet, dass ein Erzielen der gleichen Leistung aus einer kleineren Maschine umsetzbar ist. Das Leistungspotential des Turboladers wurde innerhalb der 1980er Jahre innerhalb der Formel 1 besonders deutlich, als nämlich die stärksten Turbomotoren in dieser Zeit mehr als 750 kW mit einem auf 1,5 Liter begrenzten Hubraum innerhalb des Trainings erzielten – dank dem Turbolader.Aus dem sogenannten p-V-Diagramm – genau: Druck-Volumen-Diagramm – lässt sich ersehen, dass ein mittels Turbolader aufgeladener Motor innerhalb jedes Ansaugtaktes wieder Energie zugeführt bekommt, die aus dem Überdruck der komprimierten Frischluft entstammt und somit keine weitere Energie zum Ansaugen liefern muss.
Ein wichtiger Vorteil vom Turbolader gegenüber einem Kompressor liegt darin, dass der Turbolader wenigstens teilweise den ansonsten ungenutzten Überdruck von circa 3 bar bei Höchstleistung aus den Abgasen verwendet und somit wenig zusätzliche weitere Leistung zum Betrieb benötigt. Beim Turbolader strömt das noch heiße Abgas mit sehr hoher Geschwindigkeit aus dem Zylinder und bringt die Turbinen so zum Rotieren, denn der Kolben schiebt das restliche Abgas aus, wobei allerdings der Abgasgegendruck absolut höher als bei einem nicht durch Turbolader aufgeladenen oder aber einem Motor mit Kompressor ist.
Der Kompressor ist direkt mechanisch an den Motor, also an Zahnriemen, die Zahnräder, die Kette sowie den Keilriemen gekoppelt und zieht damit seine unmittelbare Nutzleistung direkt vom Motor ab. Ein Vorteil des Kompressors liegt darin, dass er bereits bei einer geringeren Druckzahl als ein Turbolader in der Lage ist, Überdruck zu erzeugen. Insgesamt ist der Gesamtwirkungsgrad des Turbos aber deutlich höher als beim System mit dem Kompressor. Eine noch effizientere Leistung liefert lediglich der Biturbo.
Defekt beim Turbolader oder Biturbo
Ein Defekt am Turbolader oder auch am Biturbo ist leicht erkennbar. Wenn das Fahrzeug keine ausreichende Leistung mehr liefert, wenn es aus dem Auspuff qualmt, der Motor pfeifende Geräusche macht oder auch spätestens dann, wenn die Anzeige innerhalb des Cockpits darauf hinweist, weiß der Fahrer, dass mit dem Turbolader oder dem Biturbo etwas nicht stimmt.
Gründe für einen Turbolader Defekt
Die Gründe für einen Schaden, den der Turbolader oder auch der Biturbo nehmen kann, sind sehr vielfältig. Fremdschäden am Verdichter sowie an der Turbine lassen sich leicht erkennen. Auch verschmutztes oder ein altes Motorenöl oder ein ausgedienter Ölfilter können zu Schäden am Turbolader oder Biturbo führen. Ist die Ölversorgung gestört, kann es zu einer Überhitzung kommen und auch eine falsche Motoreinstellung oder Kühlwasser im Öl können Schäden verursachen. Weiterhin kann ein Abstellen des Motors nach hoher Belastung ohne Nachlauf Schädigungen herbeiführen.Grundsätzlich ist der Turbolader allerdings sehr stabil und nahezu unzerstörbar bei guter Behandlung und Wartung des Fahrzeugs. Ist ein Austausch erforderlich, kann dieser aufgrund der Komplexität der Bauweise von Turbolader oder Biturbo meist lediglich von Fachkräften umgesetzt werden.
Verschiedene Arten von Turboladern und ihre Anwendungen
1. Single-TurboDies ist die einfachste Form eines Turboladers, bei dem ein einzelner Turbolader verwendet wird, um den Motor mit mehr Luft zu versorgen. Es ist besonders effektiv bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen und findet häufig Anwendung in kleineren bis mittelgroßen Fahrzeugen.
2. Twin-Turbo
Twin-Turbo-Systeme verwenden zwei Turbolader, um den Motor mit komprimierter Luft zu versorgen. Diese können entweder parallel (beide Turbos arbeiten gleichzeitig) oder sequenziell (ein Turbo arbeitet bei niedrigeren Drehzahlen und der andere bei höheren Drehzahlen) geschaltet sein. Solche Systeme sind oft in Hochleistungsfahrzeugen und Sportwagen zu finden.
3. Variable Turbinengeometrie (VTG)
Turbolader mit variabler Turbinengeometrie ändern die Größe der Turbinenschaufeln, um bei unterschiedlichen Drehzahlen optimal zu arbeiten. Das ermöglicht eine bessere Leistung über ein breiteres Drehzahlband und reduziert das Turboloch, das bei traditionellen Turboladern auftreten kann.
4. Elektrische Turbolader
Elektrische Turbolader nutzen einen Elektromotor, um den Turbolader anzutreiben, bevor genug Abgas vorhanden ist, um ihn effektiv anzutreiben. Dies kann das Turboloch weiter reduzieren und eine schnellere Ansprechzeit des Turbos ermöglichen.
Die häufigsten Fragen zu Turbolader direkt hier beantwortet
Was bringt ein Turbolader beziehungsweise was macht ein Turbolader genau?
Ein Turbolader nutzt die Abgase eines Motors um die Leistung des Motors damit zu steigern. Die Abgase werden zum Turbolader geführt, welcher durch ein gekoppeltes Rad eine Turbine antreibt, die die Außenluft ansaugt, welche wiederum zum Motor geführt wird. Durch die zusätzliche Luftzufuhr in den Motor kann das Kraftstoff-Luft-Gemisch effizienter explodieren und dadurch dem Motor einen deutlich merkbaren Schub gewähren.
Was kostet ein Turbolader Austausch?
Der Turbolader Austausch oder Wechsel ist eine kostspielige Sache und kann zwecks neuem Turbo, den Arbeitskosten und Feinwuchtung der rotierenden Komponenten schnell mehrere tausend Euro kosten. Aus diesen Grund werden häufig Reparaturen und Instandsetzungen von Turboladern bevorzugt. Diese sind ab etwa 200-300 Euro erhältlich, können je nach Fahrzeugmodell und Art des Turboladers aber auch deutlich teurer werden.
Wieso und wie lange muss man einen Turbolader kaltfahren oder nachlaufen lassen?
Nachdem der Turbolader etwas gefordert wurde, muss man diesen noch einige Zeit kaltfahren, beziehungsweise nachlaufen lassen. Das liegt daran, dass die sich im Turbo befindlichen Räder und Turbinen noch eine Zeit lang bewegen und diese während der Inanspruchnahme mit Öl benetzt werden. Bei vorzeitiger Einstellung des Motors könnte der Ölkreislauf und der damit verbundene Schmierfilm jedoch abreißen und die internen Komponenten verschleißen. Das sich im Turbo schon befindliche Öl wird zu heiß, was zu Ablagerungen im Turbo führen kann. Ebenso ist das Kaltfahren sinnvoll, da der Turbo selbst während der Fahrt auf mehrere hundert Grad erhitzt wird und dieser bei zu schneller Abkühlung eventuelle Materialschäden hervorrufen könnte. Nach intensiver Belastung sollte man also noch einige Minuten mit normaler und angepasster Geschwindigkeit fahren.
Turbolader Defekt – was sind die Symptome?
Typische Symptome sind beispielsweise ein lautes Pfeifen oder ein Schleifgeräusch aus dem Motorraum. Dies wird häufig durch eine Unwucht des Turboladers erzeugt, was durch ungleichmäßige Ablagerungen der Abgase an einer Turbine liegen kann – auch häufig durch eine defekte Abgasanlage verursacht. Überhöhte Rauchentwicklung oder bläulich gefärbter Rauch kann ebenfalls auf einen defekten Turbo hinweisen, ebenso wie deutlicher Leistungsabfall. Es ist wichtig, nicht mit einem defekten Turbolader weiterzufahren, sondern diesen schnellstmöglich in Reparatur zu bringen, um Folgeschäden und weitere Kosten zu vermeiden.
Tuningteile: Turbolader
Zur Leistungssteigerung wird im Motorenbau und bei mittlerweile vielen Fahrzeugen ein Turbolader verwendet. Der Turbo nutzt hierbei die Abgase des Fahrzeugs und kann die an eine Turbine abgegebene Energie als Energiequelle nutzen, um zusätzliche Luft anzusaugen und in den Verbrennungsraum zu befördern. Dadurch kann aus dem Motor nochmals wesentlich mehr LEistung herausgeholt werden. Nutzt man zwei Turbolader in paralleler Anordnung, so spricht man von einem Biturbo. Wichtig ist in jeden Fall, den Turbolader nach intensiver Nutzung noch einige Zeit nachlaufen, bzw. runterkühlen zu lassen. So können vorzeitiger Verschleiß und damit verbundene hohe Wechselkosten vermieden werden. Ähnlich dem Kompressor verwendete VW in einigen Modellen den G-Lader, welcher durch einen Riemen durch den Motor angetrieben wurde. Finden und kaufen Sie günstige Turbolader in Top-Qualität bei TUNINGSUCHE.DE.
In der Tuning-Szene sind aber auch weitere Bezeichnungen bekannt. Oftmals werden Turbolader auch Turbos, Biturbos genannt.
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