Es gibt fast keine aktuellen Motoren mehr ohne Turbolader. Durch die sogenannte „Aufladung“ wird die Leistung vom Aggregat gesteigert und der Drehmomentverlauf verbessert. Auch wenn es verschiedene Arten der Aufladung gibt, arbeiten alle nach dem gleichen Prinzip: Die Luft, die für die Verbrennung des Kraftstoffes im Brennraum notwendig ist, wird verdichtet. Durch die Verdichtung wird der Luftdurchsatz im jeweiligen Zylinder gesteigert. Diese Luft wird dann beim zweiten Arbeitsschritt vom Motor noch mal verdichtet und anschließend am sogenannten oberen Totpunkt (OT) gezündet, so das beim dritten Arbeitsschritt eine höhere Leistungsabgabe erfolgt. Heute lernen wir gemeinsam etwas über den Turbolader, das Turboloch und und und…
Der neue Audi RS7 hat zwei Turbolader!
Die vier Arbeitstakte vom Verbrennungs-Motor:
Dazu muss man zunächst wissen, dass es vier Arbeitstakte von einem Motor gibt: Ansaugen, Verdichten, Zünden und Ausstoßen.
Beim Ansaugen gelangen Frischluft und Kraftstoff in den Brennraum, beim Verdichten bewegt sich der Kolben im Zylinder wieder von unten (UT) nach oben (OT). Kurz hinter dem oberen Totpunkt wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch bei Otto-Motoren gezündet bzw. entzündet sich durch den hohen Druck beim Diesel von selbst. Beim Diesel spricht man aus dem Grund auch von einem Selbstzünder.
Der Motor hat nun seine Arbeit für den Schritt getan, man spricht aus dem Grund auch von Arbeitstakt und nach dem Arbeitstakt muss die verbrauchte Luft wieder aus dem Kolben gestoßen werden. Die Auslassventile öffnen sich, die verbrauchte Luft wird ausgestoßen und gelangt über den Abgaskrümmer in die Abgasanlage und genau die Kraft die da entsteht macht man sich beim Abgasturbolader zu nutze.
Vorteile vom Turbolader?
Die Hersteller kitzeln durch den Turbolader also mehr Leistung, bei gleichem Hubraum aus dem Motor. Die Hersteller haben in den letzten Jahrzehnten immer versucht die Motoren für den NEFZ-Wert zu optimieren. Noch kleinere Motoren, noch weniger Zylinder, noch weniger Hubraum und natürlich auch Gewicht. Das wäre ohne die Turbo-Technologie so nicht möglich gewesen.
Hier sieht man die beiden Leistungsbringer ganz gut…
Welche Arten von Turboaufladung gibt es?
Es gibt mechanische Lader, die direkt vom Motor angetrieben werden. In dem Fall spricht man von einem Kompressor. Am meisten verbreitet ist aber der Abgasturbolader. Hier treiben die durchströmenden Abgase eine Abgasturbine an, diese wird in Rotation versetzt und treibt das Aufladegebläse an. Hier wird Frischluft verdichtet, die dann beim Ansaugtakt in den Brennraum gelangt.
Doch was ist nun das Turboloch?
Das oft zitierte Turboloch ist nicht etwa im Turbolader selbst, es ist auch nicht der Anschluss oder in der Turbine, sondern das Turboloch beschreibt eher einen Zustand. Einen Moment! Eine Pause! Wenn man z.B. ein Turbo-Fahrzeug aus den 70er oder 80er Jahren fährt, dann muss man sich das ungefähr so vorstellen:
Man fährt 50 km/h und möchte nach auf der Landstraße sehr zügig auf Tempo 100 km/h beschleunigen. Man tritt das Fahrpedal / Gaspedal also voll durch und muss erst einmal warten. Der Motor reagiert recht langsam, die Drehzahl steigt langsam hoch. Erreicht der Motor eine gewisse Abgasdurchströmung dann setzt der Turbolader ein, die Drehzahl wird sich nun schlagartig erhöhen und der Fahrer wird schnell daran erinnert den nächsten Gang einzulegen. Wer die alten Modelle sportlich fahren wollte, der musste die Fahrzeuge auf Drehzahl halten. Denn nur bei hohen Drehzahlen gab es ausreichend Leistung.
Bei niedrigeren Drehzahlen und wenig Gas stößt nämlich jedes Fahrzeug auch weniger Abgase aus. Sprich der Abgasturbolader wird mit einer mäßigen Geschwindigkeit angetrieben. Tritt der Fahrer aber beherzt auf das Gaspedal, dann braucht der Turbolader die Gedenkmomente (früher waren das auch mal Sekunden, früher bekam man auch einen Schlag ins Kreuz wenn der Turbolader eingesetzt hat) bis der höhere Abgasstrom zu dem gewünschten Effekt führt.
Ein Turboloch gibt es hier nicht mehr!
Das Turboloch wurde geschlossen!
Bei aktuellen Fahrzeugen hat man das „Turboloch“, also der Moment wo nicht viel passiert, eliminiert. Durch den Einsatz von modernen Turboladern, durch veränderte Strömungsquerschnitte und kleinere Turbinenraddurchmesser konnte man inzwischen das Turboloch vermeiden bzw. soweit minimieren, dass man es mit dem „Popometer“ nicht mehr spürt.
Bei einem mechanischen Lader(also dem Kompressor) gab es übrigens kein Turboloch. Der Grund liegt nun auf der Hand, da der mechanische Lader vom Motor selbst angetrieben wird, ist die Drehzahl entscheident für die Ladeleistung. Beim Abgasturbolader wird die Aufladung nur durch die Abgasdurchströmung realisiert.
Mechanische Lader sind aber anfälliger und unterm Strich auch teurer und da man inzwischen fast kein spürbares Turboloch mehr hat, setzt man auf Abgasturbolader, Druckwellenlader und ganz aktuell natürlich auch auf elektronische Verdichter. Doch egal ob nun Kompressor, Turbolader oder elektronischer Verdichter (eigentlich eine Luftpumpe) – die Aufgabe ist gleich geblieben: Mehr Luft in den Brennraum, bevor der zweite Takt anfängt – das sorgt für mehr Leistung.
Sind die Downsizing-Zeiten nicht bald vorbei?
In der Tat könnte man das denken! Auch wenn viele Hersteller noch 1.0 Liter 3-Zylinder Motoren im Angebot haben, gibt es nun – auch Aufgrund der sich veränderten Norm von NEFZ auf WLTP „Strömungen“, dass es Motoren mit mehr Hubraum und mehr Drehmoment gibt.
Der Grund liegt auf der Hand, wer mit niedriger Drehzahl fährt, der stößt weniger Abgase aus und verbraucht somit natürlich auch weniger. So gibt es aktuell wieder Hersteller die 2.5 Liter Motoren (häufig in Kombination mit einem Hybrid-Antrieb) unter die Haube bringen. Das Ziel ist und bleibt aber gleich: Ausreichend Leistung, niedriger Verbrauch und bitte kein Turboloch!
