Umfeld

Konstruktive und spezifische Besonderheiten des Turbomotors:

Jeder aufgeladene Motor, insbesondere ein Turbomotor unterscheidet sich grundlegend
vom normalen Saugmotor. Neben der Anpassung an die höheren mechanischen und thermischen
Kräfte müssen noch verschiedene Änderungen am Umfeld erfolgen.

Verdichtungsverhältnis

Speziell beim Ottomotor muss das Verdichtungsverhältnis reduziert werden, da sonst
der Mitteldruck zu stark ansteigen und der Motor rasch an seine Klopfgrenze kommen würde.
Beim Dieselmotor muss in den meisten Fällen die Verdichtung nicht reduziert werden.


Nockenwelle

Eine Nockenwelle mit langen Steuerzeiten und großen Ventilhüben ist wegen des
höheren Füllungsgrades nicht erforderlich.

Zündanlage & Gemischaufbereitung

Bei den ersten Turbomotoren gab es oft Probleme bei stark wechselnden Bedingungen
(Motor- und Ladelufttemperatur, Ladedruck etc.) einen optimalen Zündzeitpunkt, bzw.
die richtige Gemischzusammensetzung zu erreichen.
Bei Ottomotoren kommen heute meist Kennfeld gesteuerte Zünd- und Einspritzanlagen zur Anwendung;
häufig in Verbindung mit einem Klopfsensor. Dadurch können der Zündzeitpunkt und die Einspritzmenge
so gewählt werden, dass der Motor knapp an der Klopfgrenze läuft, und so am wirtschaftlichsten arbeitet.
Bei Dieselmotoren kommen heute meist elektronisch geregelte Einspritzpumpen zum Einsatz.

Umluftventil

Um die „Pumpgefahr“ des Verdichters beim plötzlichen Lastwechsel zu vermeiden, benötigen turbogeladene
Ottomotoren in manchen Fällen eine besondere Vorrichtung. Beim sogenannten „Pumpen“ reißt die Strömung
auf der Verdichterseite ab. Dies führt zu unerwünschten Druckspitzen, die eine gefährliche zusätzliche
Belastung für den Turbolader darstellen, aber auch zu Schäden am Luftmengenmesser führen können.
Dies kann durch ein sogenanntes Umluftventil verhindert werden, dass zwischen Saug- und Druckleitung
des Verdichters plaziert wird. Beim Schließen der Drosselklappe entsteht ein starker Unterdruck, der über
eine Leitung auf den Kolben des Umluftventils wirkt. Bei geöffnetem Kolben saugt der Verdichter nicht mehr
aus einem Unterdruck, sondern aus einer Ringleitung, in der die verbleibende Restluftmenge
im Kreis gefördert wird. Die Verdichterdrehzahl sinkt dadurch schneller ab, ein „Pumpen“ wird vermieden.

Abgasrückführung

Zur Verbesserung der Abgasemissionen werden häufig Abgasrückführungsventile eingebaut.
Dabei wird im Teillastbereich ein Teil der Abgase (5 – 15 %) über ein Ventil in den Ansaugkanal geleitet.
Die NOx - Werte sinken dadurch. Ladeluftkühlung
Bei höherer Ladungsdichte kann dem Motor eine größere Sauerstoffmenge zugeführt,
damit mehr Kraftstoff verbrannt, und die Leistung gesteigert werden.
Dieses Prinzip liegt allen Aufladeverfahren zu Grunde. Jede Gasverdichtung
ist von einem Temperaturanstieg begleitet, der die Dichte des Gases verringert und
damit die Wirkung des Verdichters verschlechtert.
Hohe Ladelufttemperatur führt demnach zu mehreren nachteiligen Folgen im Betrieb
eines aufgeladenen Motors.

Es sind diese im wesentlichen:

Geringere Leistung
Höhere thermische Belastung
Größere Klopfneigung (beim Ottomotor)
Schlechterer Wirkungsgrad

Ein Ladeluftkühler senkt die Ladelufttemperatur um ca. 40°C bis 70°C.
Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, dass bei Abkühlung der Luft auch der Druck sinkt.
Der Ladedruck muss daher angehoben werden. Als Faustregel kann angenommen werden, dass bei
gleichem Druckverhältnis pro 10°C Temperaturabsenkung, eine Dichtesteigerung der Luft
um ca. 3 % erfolgt. Die Leistungssteigerung durch die gekühlte Ladeluft entspricht dabei weitgehend
der Dichtesteigerung. Außerdem wird der Wirkungsgrad und damit der spezifische Verbrauch besser.