Motoraufladung

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Motoraufladung

Die Motoraufladung ist ein Verfahren, bei dem die Leistung von Verbrennungsmotoren durch Zuführen von Luft mit erhöhtem Druck gesteigert wird. Durch den höheren Druck wird der Füllungsgrad verbessert, so dass mehr Luft für die Verbrennung von Kraftstoff zur Verfügung steht, was die pro Arbeitstakt abgegebene Arbeit erhöht.

Geschichte des Turboladers

Alfred J. Büchli entwickete 1905 das Prinzip des Abgaskompressors, der auch heute Turbolader genannt wird. Büchli gelang es eine Leistungssteigerung von 40%. Damit wurde der Turbolader offizel als leistungssteigerndes Bauteil in dir Entwicklung von Verbrennungsmotoren aufgenommen. 1938 gelang dem Hersteller Swiss Machine Works Sauer einen Turbolader für Lastkraftwagen. Ein Jahr später folgte der erste Turbolader an einem PKW-Motor. Nach Zahlreichen Motorschäden und schlechter nutzbarer Leistungsentfaltung verschwanden diese aber wieder sehr schnell vom Markt. Der tatsächliche Durchbruch von Turbomotoren im PKW begann 1978 mit dem Mercedes 300 Turbodiesel. Schon 1981 folgte VW mit dem Golf 1,6 TD. Dieser Schritte brachte die Wende, da es noch nie so ein kleine Dieselmotoren gab die solche beachtlichen Leistungswete erbracht haben.

Vorteile der Motorauladung

Turbo-aulgeladene Motoren bieten gegenüber den Saugmotoren erhebliche Vorteile. Durch die Turboaufladung von kleineren Verbrennungsmotoren wird das Leistugsgewicht erheblich verbessert. Im direkten Vergleich Verbrauchen Turbomotoren bei gleicher Leistung wie ein Saugmotor entschieden weniger Kraftstoff. Der Partikelanteil im Abgas ist weniger Gering durch die höhere Verbrennungstemperatur. Moderne Motoren mit einem Turbolader lauf im Abgasstrang sehr viel ruhiger als ein Normaler Diesel.

Nachteile der Motoraufladung

Ein bis heute gebliebener Nachteil ist die hohe Verbrennungstemperatur von Ottomotoren mit der Turboaufladung. Auspuffkrümmer, Turbolader und Hosenrohr bekommen im Laufe der Zeit Hitzerisse. Man darf natürlich nicht vergessen wenn die Motorleistung ständig ansteigt, dass der Motor eine höhere Belastung abbekommt. Ein weiterer Nachteil ist das so genannte Turboloch. Die Turbine eines Turboladers beginnt erst mit zunehmenden Abgasdruck zu drehen. Diese Verzögerung hat natürlich einen Nachteil, da Leistungsabgabe verpätet eintritt.

Technik

"Verbrennungsmotoren liefern eine gewisse Energie. Die Leistung eines solchen Motors ergibt sich aus der Menge des zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches. Wird die Menge des Gemisches verändert, so verändert sich die Leistung."

Um die Leistung eines Verbrennungsmotors zu steigern, muss die Zylinderfüllung erhöht werden. Dies erreichte man in der Vergangenheit mit der Vergrößerung des Hubraumes des gesamten Motors.

Druckbefüllung

Eine weitere Möglichkeit, die Zylinderfüllung zu erhöhen, erreichte man durch Einbringen von vorverdichter Luft. Hierfür gab es verschiedene Möglichkeiten, wie z.B. mechanisch angetriebene Kompressoren in den verschiedensten Bauarten und Abgasturbolader.

Mechanische Druckbefüllung

Bei der mechanischen Druckbefüllung reden wir von einem mechanisch angetriebenen Kompressor, der den Motor aufläd. Diese Aufladung hat die Aufgabe eine sehr früh und bleibende Leistungsabgabe vom Motor aus. Der Nachteil allerdings ist der mechanische Antrieb durch dir Kurbelwelle, welcher einen Teil der gewonnen Leistung wieder verbraucht. Heute bekannt geworden ist diese Technik durch den heutigen Mercedes SLK.

Abgasladedruck

Ein durch Abgas angetriebener Turbolader hat ebenfalls die Aufgabe die Zylinderbefüllung zu erhöhen. Dieser Antrieb erfolgt durch das schon vorhandene Abgas. Der Nachteil beim Abgasladedruck ist, dass die Aufladung vom Abgas Abhängig ist. Der Turbolader erzeugt erst dann Ladedruck, wenn dieser genügend Abgas für den Antrieb der Turbine hat.

Aufbau verschiedener Baugruppen

Ein Abgasturbolder ist aus drei Baugruppen zusammengestellt: Dem Kompressor, der Rumpfgruppe und der Turbine mit einer angebauten Ladedruckreglung.

Der Kompressor

Das aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Verdichtergehäuse und Verdichterrad bilden den Kompressor. Durch Drehen des Verdichterrades im Gehäuse wird Frischluft vom Luftfilter angesaugt und verdichtet zum Motor gedrückt. Die Größe, Drehzahl und Form der Verdichterteile sind abhängig von der benötigten Ladeluftmenge eines Verbrennungsmotors.

Die Rumpfgruppe

Als Rumpfgruppe bezeichnet man den gesamten Mitteltweil eins Turboladers incl. Turbinenrad, Welle, Lagerung und Verdichterrad. Es verbindet die äußeren Gehäuse miteinader. Mit Leitungen verbunden, gelangt das Motoröl zum Lagergehäuse des Turboladers, den das Schmiern des Turboladers erfolgt du den Motor.

Die Turbine

Das Turbinengehäuse und Turbinenrad, welches fest mit der Welle verbunden ist, ergeben die Turbine. Als Gehäusematerial wird ein Grauguss verwendet, um Temperaturen von über 800°C Stand zu halten. Um den Ladedruck eines Turboladers nicht bis in den Grenzbereich ansteigen zu lassen, sind die meisten Turbinengehäuse mit einem Bypassventil ausgerüstet. Sollte der Ladedruck seine gewünschten Werte produziert haben, öffnet sich dieses Ventil und lässt einen Teil der Abgase direkt in den Auspuff ab. Als Folge sinkt die Drehzahl der Welle und auch der Ladedruck bis das Ventil wieder schließt.

Fehler und Ursachen

Steuergerät schaltet während der Beschleunigung in den Notlauf -----

• Ladedrucksensor defekt, Luftmassenmesser defekt, Ladedruckregelventil defekt, Schläuche sind vertauscht, usw.

Motor hat zu wenig Leistung -----

• Turbolader defekt, Kraftstoffmenge zu gering, Turbolader wird nicht angesteuert, Katalysator oder Auspuff ist verstopft, usw.

Motor stößt blaues Abgas aus -----

• Motor defekt, Turbolader drückt Motoröl in den Ansaugtrakt.

Motor stößt weißes Abgas aus -----

• Motor defekt, Turbolader drückt Motoröl in den Auspuff.

Motor stößt schwarzes Abgas aus -----

• Kraftstoffmenge ist zu hoch/ Einspritzpumpe defekt, Ansaugweg oder Luftfilter ist verstopft, usw.

Ölverbrauch zu hoch ------

• Turbolader ölundicht, zu hoher Motorölstand, Motorenlüftung verstopft, Druckverlust des Motors zu hoch, usw.

Turbolader macht Geräusche -----

• Ladedruck zu hoch, Turbolader defekt, Ladeluftkühler undicht, Abgaskrümmer gerissen, Ladedruckschläuche undicht, usw.

Motor verbraucht Kühlwasser -----

• Kühlwasseranschlüsse am Turbolader undicht, Kühlwasserverlust im Turbo ist normalerweise nicht möglich

Quellen: Fachkundebuch der Schule, Wikipedia und Das Turboladerhandbuch.