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Turbolader: Funktion, Tuning & Defekte vermeiden!

Wichtige Fakten zum Turbolader

Ein neues Auto kommt kaum ohne einen Turbolader aus, wenn es die Ansprüche hoher Leistung, Effizienz und Umweltschutz erfüllen möchte. Wir werfen einen genauen Blick auf die Verdichter und erklären die wichtigsten Fakten zur Funktion, Tuning und mögliche Defekte.

Wer heutzutage ein neues Auto kaufen möchte, kommt kaum noch um eine Motorisierung mit Turbolader herum. Egal ob Benziner oder Diesel: Die Verdichter sind zum integralen Bestandteil moderner Antriebe geworden. Grund genug, sich mal genauer mit ihrer Funktion und Pflege zu beschäftigen. Das Konzept der Aufladung ist weit über 100 Jahre alt, denn schon 1905 meldete der Schweizer Erfinder Alfred Büchi das Patent für die Abgasaufladung an. Doch weil ihm die nötigen Materialien fehlten, war es Auguste Rateau, der 1913 erstmals ein Flugzeug mit dem Turbolader ausstattete. Zwei Jahre später baute dann Büchi selbst für ein Schiff den Prototypen eines Dieselmotors mit Verdichter. Nachdem der Turbolader seinen Weg in den Motorsport und die ersten Serien-PKWs fand, ist er mittlerweile nicht mehr wegzudenken. Gerade Dieselmotoren kämen ohne zusätzlichen Verdichter nicht an die Leistung eines Benzinmotors heran. Wo die Abgasaufladung aber früher vor allem dem Fahrspaß durch mehr Leistung diente, ist sie heute unverzichtbar, um Benzin- und Dieselmotoren umweltschonender zu gestalten.

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Fakten zum Turbolader im Video:

 

Funktion, Tuning und Defekte des Turboladers erklärt

Die Funktion des Turboladers macht es möglich, Leistung und Drehmoment eines Motors zu steigern, während seine mechanischen Komponenten gleichbleiben. Erst dadurch wird der Downsizing-Trend, wie er gerade boomt, überhaupt möglich ohne Leistungseinbußen in Kauf nehmen zu müssen. Nur mit Turbo-Aufladung kann ein eigentlich schwacher Einliter-Dreizylinder auch mit 90 PS glänzen, aber gleichzeitig geringeren Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen aufweisen. Daher kommt der Turbolader auch immer häufiger bei kleinvolumigen Benzinmotoren zum Einsatz. Von den verschiedenen Lader-Typen kommen am häufigsten die sogenannten VTG-Lader mit variablen Turbinenschaufeln zum Einsatz – vor allem bei Dieselmotoren. Der erste VTG-Lader in einem Benziner wurde übrigens im Porsche 911 Turbo verbaut. Biturbos ("Doppel-Turbo") erfreuen sich außerdem wachsender Beliebtheit. Eine recht neue Entwicklung ist der elektrische Verdichter: Hier wird ein E-Lader zusätzlich zur konventionellen Turbotechnik eingesetzt, wodurch auch bei niedrigen Motor-Drehzahlen stabiler Ladedruck zur Verfügung steht und so schon früh ein hohes Drehmoment erreicht wird. Diese Art des Turboladers kommt zum Beispiel im aktuellen Vierliter-V8-TDI des Audi SQ7 zum Einsatz.

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Funktion eines elektrischen Biturbos im Video:

 

Betrieb und Pflege des Tuboladers

Da aufgrund immer strengerer Abgas-Richtlinien für neue Baureihen und daraus resultierendem Downsizing der Turbolader immer alltäglicher wird, haben wir die wichtigsten Fragen und Antworten rund um Funktion und Pflege der Verdichter zusammengefasst:

Wie funktioniert der Turbolader?
Die Funktionsweise eines Turbolader beruht auf dem einfachen Prinzip, dass sich die Leistung eines Verbrennungsmotors steigert, wenn eine größere Luftmenge (Sauerstoff) für die Verbrennung bereitsteht. Der Turbo macht nichts anderes, als dem Motor eine größere Luftmasse zur Verfügung zu stellen, als er selbst ansaugen kann. Dafür wird in einem Verdichter Luft komprimiert und direkt weiter in den Ansaugtrakt der Zylinder geleitet. Zum Antrieb des Verdichters nutzt der Abgasturbolader die heißen Abgase aus dem Motor: Durch die Umwandlung von thermischer in kinetische Energie wird ein Turbinenrad betrieben. Dieses liegt auf einer Welle mit einem Verdichterrad und versetzt dieses wiederum in Bewegung. Durch die Rotation gelangt Frischluft in den Verdichter, die dann komprimiert dem Motor zugeführt wird.

Was ist ein Turboloch?
Da die Abgase in niedrigen Drehzahlbereichen nicht ausreichen, um das Turbinenrad des Turboladers anzutreiben und so im Verdichter ausreichend Ladedruck aufzubauen, tritt die volle Wirkung des Turboladers erst in mittleren Drehzahlbereichen ein. Da die Menge des eingespritzten Kraftstoffs dem Ladedruck angepasst wird, fühlt es sich für den Fahrer an, als würde der Wagen nur schleppend beschleunigen (Turboloch). Beim heutzutage gängigen Turbolader, dem VTG-Lader, wird dieses Turboloch durch verstellbare Leitschaufeln an der Turbine fast vollständig eliminiert. Die Turbinenschaufeln passen sich dem jeweiligen Drehzahlbereich an, wodurch ein hohes Drehmoment der Turbinen auch bei kleinen Drehzahlen ermöglicht wird. Anders arbeitet der Biturbo, der dem Turboloch mit zwei Turboladern entgegenwirkt: ein kleiner Hockdrucklader für niedrige Drehzahlbereiche und ein Niederdrucklader für die hohen Drehzahlbereiche. Beim elektrischen Biturbo wird der kleine Lader zusätzlich durch einen Elektromotor unterstützt.

Was ist der Unterschied zwischen Abgasturbolader und Kompressor?
Der Kompressor arbeitet ähnlich wie der Turbolader: durch Verdichtung der angesaugten Luft. Allerdings ist er direkt über  Ketten-, Riemen- oder Zahnradgetriebe mit dem Motor verbunden und wird dadurch von ihm angetrieben. Durch den mechanischen Antrieb birgt der Kompressor den Vorteil, dass er auch bei niedrigen Drehzahlen sofort anspricht. Durch die VTG-Technologie bzw. den Einsatz von zwei Turbos, ist dieses Problem beim Abgas-Lader jedoch weitestgehend eliminiert. Darüber hinaus ist er aufgrund der Abgas-Nutzung effizienter als der Kompressor.

Wie hoch ist die Lebensdauer eines Turboladers?
Wo Turbolader früher noch anfällig für Probleme und äußerst pflegebedürftig waren, sind die modernen Turbolader robuster und haben eine Lebensdauer, die der eines Motors entspricht. Dabei sollte jedoch dafür Sorge getragen werden, dass die Servicevorschriften der Hersteller befolgt werden. Das bedeutet regelmäßige und fachgerechte Öl-und Filterwechsel vornehmen zu lassen. Wer lange von seinem Turbomotor profitieren möchte, sollte außerdem davon absehen Einstellungen zu verändern. In der Regel sind die Verdichter schon ab Werk optimal für die jeweiligen Motoren konfiguriert. Wenn zum Beispiel der Ladedruck erhöht wird, kann der Motor ernsthaft beschädigt werden.

Was bedeutet Tuning mittels Turbolader?

Beim Tuning durch den Einbau eines zuvor nicht vorhandenen Turboladers gilt es einiges zu bachten. In den allermeisten Fällen ist der Gang in eine spezialisierte Fachwerkstatt erforderlich. Vor dem Einbau des Turbos ist zu prüfen, ob alle Komponenten im Motor der Mehrleistung standhalten. Die einzuspritzende Kraftstoffmenge muss der zusätzlichen Luftmenge angepasst werden, die der Turbolader in die Brennkammern (Zylinder) drückt. Im besten Fall muss auch der Abgasweg optimiert werden, da moderne Saugmotoren auf den Staudruck in der Abgasführung abgestimmt sind. Beim Turbomotor gilt die Regel: Je schneller und mehr Abgase abtransportiert werden, je besser. Achtung: In einem Motor der via Lader gefüllt wird, herrschen höhere Verbrennungstemperaturen, die auch vom eingestellten Ladedruck abhängig sind. Richtig ist teilweise: Je höher der Ladedruck/Füllungsgrad, desto höher ist die Leistung. Die Lebensdauer aller im Ursprung vorhandenen Motorteile wird jedoch stark verkürzt. An dieser Stelle gilt es einen Kompromis zu finden, zwischen Leistung und Lebensdauer.

Größte Defektanfälligkeit: Schnelles Tuning beim Turbomotor kann über den Ladedruck erfolgen. Die Möglichkeit mit sehr einfachen Mitteln den Ladedruck zu erhöhen, um dadurch deutlich Mehrleistung zu generieren, ist für die meisten Motoren nicht ohne weitere Maßnahmen ratsam. Auch der Einsatz eines leistungsfähigeren Laders (um den originalen Lader zu ersetzen) hat nur begrenzt Vorteile. Das Ansprechverhalten kann zwar begünstigt werden, jedoch sollte eine Abstimmung und die Einstellung auf den Motor immer durch einen Fachmann erfolgen.

Welche Pflege benötigt ein Turbolader?
Die Schmierung durch Öl ist beim Turbolader das A und O. Nach dem Anlassen des Motors dauert es etwa 30 Sekunden, bis sich das Öl gleichmäßig verteilt hat und der Verdichter optimal geschmiert ist, daher sollte man in dieser Zeit hohe Drehzahlbereiche vermeiden. Ähnlich verhält es sich beim Abstellen des Motors: Wenn man mit hoher Drehzahl unterwegs war, sollte man den Motor noch etwa 20 Sekunden bei niedriger Drehzahl laufen lassen, da der Turbo noch weiterarbeitet. Nur bei laufendem Motor ist eine ausreichende Schmierung gewährleistet. Außerdem ist zu beachten, dass nur das vom Hersteller vorgegebene Öl verwendet werden sollte.

Welche Defekte können beim Turbolader auftreten?
Die meisten Defekte am Turbolader sind auf eine unzureichende Schmierung zurückzuführen. Hier besteht die Gefahr, dass Verdichter- oder Turbinenrad an den Gehäusen schleift und so auch der Motor beeinträchtigt wird. Weitere Gefahren gehen von verschmutztem Öl oder Fremdkörpern durch einen defekten Luftfilter aus. Dadurch können Turbinen- und Verdichterrad beschädigt und schließlich die Lagerung des Turboladers beschädigt werden. Allgemein gilt, bei ungewohnten Geräuschen, Öllecks oder Vibrationen des Turboladers den Motor am besten sofort abzustellen, da ansonsten ein Motorschaden drohen kann.

Was gibt es bei der Reparatur des Turboladers zu beachten?
Reparaturen des Turboladers sollten nur von geschultem Fachpersonal vorgenommen werden, da in der Regel spezielle Werkzeuge und Maschinen nötig sind. Wenn Teile ausgetauscht werden müssen, ist es wichtig, dass nur den Anforderungen der Hersteller entsprechendes Material verwendet wird. Im schlimmsten Fall drohen nicht nur Motorschäden, sondern auch Erlöschen von Garantie, Betriebserlaubnis und Versicherungsschutz.

Funktion eines VTG-Turboladers im Video:

 

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Lena Reuß