Was ist ein Turbolader?
Wenn es darum geht, Leistung mit reduziertem Kraftstoffverbrauch zu kombinieren, sind Ingenieure fast gezwungen, sich für einen Turbomotor zu entscheiden.
Außerhalb der dünnen Luft der Supercar-Welt, wo Lamborghini immer noch darauf besteht, dass Saugmotoren die sauberste und italienischste Art sind, Leistung und Lärm zu erzeugen, gehen die Tage der Autos ohne Turbolader zu Ende.
Es ist zum Beispiel unmöglich, einen Volkswagen Golf mit Saugmotor zu bekommen. Nach Dieselgate spielt das natürlich keine Rolle mehr, weil niemand mehr Golf spielen will.
Tatsache bleibt jedoch, dass Stadtautos, Familienautos, Grand Tourer und sogar einige Supersportwagen das Schiff zugunsten einer Tauchzukunft verlassen. Vom Ford Fiesta bis zum Ferrari 488 gehört der Aufladung die Zukunft, zum Teil wegen der Abgasgesetzgebung, aber auch, weil sich die Technik sprunghaft weiterentwickelt hat.
Dies ist ein Fall von Kraftstoffeinsparung bei kleinem Motor für sanftes Fahren und großer Motorleistung, wenn Sie es wünschen.
Wenn es darum geht, mehr Leistung mit geringerem Kraftstoffverbrauch zu kombinieren, sind Ingenieure fast gezwungen, ihre neuesten Motoren mit Turboaufladungstechnologie zu konstruieren.
Wie kann ein Turbo mit weniger mehr erreichen?
Es hängt alles davon ab, wie die Motoren funktionieren, also lassen Sie uns ein wenig über die Technik sprechen. Bei Benzinmotoren sorgt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14.7:1 für eine vollständige Verbrennung von allem im Zylinder. Mehr Saft als das ist eine Verschwendung von Kraftstoff.
Bei einem Saugmotor saugt der durch den abwärts gerichteten Kolben erzeugte Unterdruck Luft in den Zylinder, wobei der Unterdruck im Inneren genutzt wird, um Luft durch die Einlassventile einzusaugen. Es ist eine einfache Art, Dinge zu tun, aber es ist in Bezug auf die Luftzufuhr sehr begrenzt, wie bei einer Person mit Schlafapnoe.
Beim aufgeladenen Motor wurde das Regelwerk neu geschrieben. Anstatt sich auf die Vakuumwirkung eines Kolbens zu verlassen, verwendet ein Turbomotor eine Luftpumpe, um Luft in einen Zylinder zu drücken, genau wie eine Schlafapnoe-Maske Luft in Ihre Nase drückt.
Obwohl Turbolader Luft auf bis zu 5 bar (72.5 psi) über dem normalen atmosphärischen Druck komprimieren können, arbeiten sie in Straßenfahrzeugen typischerweise mit einem entspannteren Druck von 0.5 bis 1 bar (7 bis 14 psi).
Das praktische Ergebnis: Bei 1 bar Ladedruck erhält der Motor doppelt so viel Luft wie bei einem Saugmotor.
Das bedeutet, dass das Motorsteuergerät doppelt so viel Kraftstoff einspritzen kann, während es ein ideales Luft-Kraftstoff-Verhältnis beibehält, wodurch eine viel größere Explosion entsteht.
Aber das ist nur die Hälfte der Tricks des Turboladers. Vergleichen wir einen 4.0-Liter-Saugmotor und einen 2.0-Liter-Turbomotor mit 1 bar Ladedruck, vorausgesetzt, sie sind ansonsten technisch identisch.
Der 4.0-Liter-Motor verbraucht auch im Leerlauf und bei leichter Motorlast mehr Kraftstoff, während der 2.0-Liter-Motor deutlich weniger verbraucht. Der Unterschied besteht darin, dass ein Turbomotor bei Volllast die maximal mögliche Menge an Luft und Kraftstoff verbraucht – doppelt so viel wie ein Saugmotor mit gleichem Hubraum oder genau so viel wie ein 4.0-Liter-Saugmotor.
So kann der aufgeladene Motor dank Aufladung von mageren 2.0 Litern bis hin zu kraftvollen vier Litern reichen.
Es geht also um geringen Kraftstoffverbrauch für sanftes Fahren und große Motorleistung, wenn Sie es wünschen.
Wie schlau ist das?
Wie es sich für eine Wunderwaffe der Ingenieurskunst gehört, ist der Turbolader selbst genial. Wenn der Motor läuft, strömen die Abgase durch die Turbine und lassen sie mit unglaublichen Geschwindigkeiten rotieren – typischerweise zwischen 75,000 und 150,000 Mal pro Minute.
Die Turbine ist mit dem Luftkompressor verschraubt, was bedeutet, dass je schneller sich die Turbine dreht, desto schneller dreht sich der Kompressor, saugt Frischluft an und drückt sie in den Motor.
Der Turbo arbeitet in einer gleitenden Skala, je nachdem, wie stark Sie das Gaspedal drücken. Im Leerlauf gibt es nicht genug Abgas, um die Turbine auf eine sinnvolle Drehzahl zu bringen, aber wenn Sie beschleunigen, dreht die Turbine hoch und sorgt für Auftrieb.
Drückt man mit dem rechten Fuß, entstehen mehr Abgase, die die maximale Frischluftmenge in die Zylinder komprimieren.
Also, was ist der Haken?
Es gibt natürlich mehrere Gründe, warum wir nicht alle seit Jahren Autos mit Turbolader fahren, angefangen bei der Komplexität.
Wie Sie sich vorstellen können, ist es nicht einfach, etwas zu bauen, das sich Tag für Tag mit 150,000 U/min drehen kann, ohne zu explodieren, und es erfordert teure Teile.
Turbinen benötigen außerdem eine eigene Öl- und Wasserversorgung, was die Schmier- und Kühlsysteme des Motors stärker belastet.
Da sich die Luft im Turbolader erwärmt, mussten die Hersteller auch Ladeluftkühler einbauen, um die Temperatur der in den Zylinder eintretenden Luft zu senken. Heiße Luft hat eine geringere Dichte als kalte Luft, was die Vorteile eines Turboladers zunichte macht und auch Schäden und eine vorzeitige Detonation des Kraftstoff-Luft-Gemisches verursachen kann.
Der berüchtigtste Mangel der Turboaufladung ist natürlich als Verzögerung bekannt. Wie bereits erwähnt, müssen Sie beschleunigen und einen Auspuff erzeugen, damit der Turbo einen sinnvollen Ladedruck erzeugt, was bedeutete, dass frühe Turboautos wie ein verzögerter Schalter waren - nichts, nichts, nichts, ALLES.
Verschiedene Fortschritte in der Turbotechnologie haben die schlimmsten Langsamfahreigenschaften früher Saabs und Porsches mit Turbolader gezähmt, darunter einstellbare Schaufeln in der Turbine, die sich basierend auf dem Abgasdruck bewegen, und leichte, reibungsarme Komponenten zur Verringerung der Trägheit.
Der aufregendste Schritt nach vorne in der Turboaufladung ist – zumindest vorerst – nur in F1-Rennwagen zu finden, wo ein kleiner Elektromotor den Turbo am Laufen hält und die Zeit verkürzt, die zum Hochdrehen benötigt wird.
In ähnlicher Weise leitet in der Rallye-Weltmeisterschaft ein als Anti-Lag bezeichnetes System das Luft-Kraftstoff-Gemisch direkt in den Auspuff vor dem Turbolader. Die Hitze des Auspuffkrümmers lässt ihn auch ohne Zündkerze explodieren, Abgase erzeugen und den Turbolader am Kochen halten.
Aber was ist mit Turbodieseln?
Wenn es um Turboaufladung geht, sind Diesel eine besondere Rasse. Das ist wirklich ein Hand-in-Hand-Fall, denn ohne Aufladung wären Dieselmotoren nie so weit verbreitet wie sie sind.
Dieselmotoren mit Saugmotor können ein anständiges Drehmoment im unteren Drehzahlbereich bieten, aber dort enden ihre Talente. Mit Zwangsansaugung können Dieselmotoren jedoch aus ihrem Drehmoment Kapital schlagen und die gleichen Vorteile genießen wie ihre Benzin-Pendants.
Die Dieselmotoren werden von Tonka Tough gebaut, um die enormen Belastungen und Temperaturen darin zu bewältigen, was bedeutet, dass sie den zusätzlichen Druck eines Turbos problemlos bewältigen können.
Alle Dieselmotoren – Saugmotoren und aufgeladene – arbeiten durch Verbrennung von Kraftstoff in überschüssiger Luft in einem sogenannten Magerverbrennungssystem.
Dieselmotoren mit Saugmotor kommen dem "idealen" Luft-Kraftstoff-Gemisch nur bei Vollgas nahe, wenn die Einspritzdüsen weit geöffnet sind.
Da Dieselkraftstoff weniger flüchtig als Benzin ist, entsteht bei der Verbrennung ohne viel Luft eine große Menge Ruß, auch bekannt als Dieselpartikel. Turbodiesel können dieses Problem vermeiden, indem sie den Zylinder mit Luft füllen.
Während die Turboaufladung eine erstaunliche Verbesserung für Benzinmotoren darstellt, rettet ihr echter Flip den Dieselmotor davor, zu einem verrauchten Relikt zu werden. Obwohl "Dieselgate" dies auf jeden Fall bewirken kann.
Was halten Sie davon, dass Turbolader in fast allen vierrädrigen Fahrzeugen Einzug halten? Sagen Sie es uns in den Kommentaren unten.
