Wie steigert ein Turbolader die Leistung?

TurboUm einem Fahrzeugmotor mehr Leistung abverlangen zu können, muss immer mehr Kraftstoff verbrannt werden. Der Motor benötigt für die Verbrennung jedoch auch mehr Sauerstoff. Die normale Luftansaugung reicht dafür nicht mehr. Turbolader haben zu diesem Zweck Luftschaufeln, die die Zylinder mit einer größeren Menge an Sauerstoff “beladen”.

Für Turbolader gibt es unterschiedliche Bauarten. Der Abgasturbolader ist der einzige, der keinen zusätzlichen Antrieb benötigt. Volkswagen bspw. nutzte den “G-Lader” und auch der Roots-Kompressor gehört dazu, wobei bei beiden die Umdrehungszahl direkt von der Motordrehzahl zusammenhängt. Der Name lässt es bereits vermuten: Der Abgasturbolader nutzt das Abgas des Motors als Antrieb.

Funktionsprinzip von Abgasturboladern

Am Ende einer gemeinsam genutzten Welle sitzt jeweils ein Schaufelrad. Das Laderrad, das an der Ansaugseite zum Turbolader liegt, wird als Verdichter bezeichnet. Auf der anderen, also der Auspuffseite, heißt das Laderad Abgasturbine. Sie nutzt das entstehende Abgas als Antrieb und versorgt damit den Verdichter. Das Verdichterrad verdichtet die so angeführte Luft und drückt sie in die Motorbrennräume mit Ladedruck. Je höher dieser ist, umso höher ist ebenfalls die Drehzahl und die Leistung des Motors. Einige Turbomotoren haben darüber hinaus einen Ladeluftkühler, der die Luft herunterkühlt, die mit hohem Druck und hoher Temperatur angeführt wird. Mit der kälteren Luft wird eine bessere Leistung erzielt. Der Kühler kühlt die Luft von 140 auf circa 60 Grad herunter und kann daher auch als Wärmetauscher angesehen werden. Der Ladedruck wird so noch stärker erhöht, wobei in den Brennräumen die Temperatur aber nicht stark erhöht ist.

Natürlich kann die durch den Abgasturbolader erhöhte Drehzahl des Motors nicht unendlich weiter erhöht werden, weil der Motor damit sicher Schaden nehmen würde. Wenn ein bestimmter Höchstdruck erreicht wird, wird aus dem Grund ein Ventil eingeschaltet, das als Bypass oder Wastegate bekannt ist. Über das Ventil laufen einige der entstehenden Abgase am Turbolader vorbei in den Auspuff.

Bei moderneren Turboladern gibt es einstellbare Luftschaufeln (VTG-Lader), um einen Überdruck zu verhindern. Ein Vorteil dieser Turbolader ist der flexiblere Betrieb sowie eine gleichmäßigere Motorleistung bei allen Drehzahlen. Bei anderen Technologien gab es früher noch das sog. Turboloch, was heute nicht mehr auftritt.

Anfänglich gab es nur in Otto-Motoren Turbolader. Heutzutage gibt es sie auch beim Diesel, weil die Turbolader eine bessere Kraftstoffverbrennung und bessere Drehmomente bei geringen Drehzahlen bewerkstelligen. Die heute üblichen, sehr effizienten Motoren mit Dieselkraftstoff wären ohne die Turbolader nicht denkbar.