Der Aufbau des Abgasturboladers
Der Turbolader besteht aus dem Turbinenrad
und der Welle, dem Kompressorrad, dem Lagergehäuse mit der Lagerung, sowie
dem Kompressorgehäuse und dem Turbinengehäuse. Weiters benötigen kleine
Turbolader eine Ladedruckregeleinrichtung (Wastegate), die meistens direkt in das
Turbinengehäuse integriert ist. Hier die Abbildung eines typischen PKW
Turboladers mit wassergekühltem Lagergehäuse und integriertem Wastegate:
1 Verdichterrückwand 2 Axiallager
3 Lagergehäuse 4 Hitzeschild
5 Turbogehäuse 6 Turbowelle
7 Turbinenauslass 8 Wastegate
9 Turbineneinlass 10 Ölauslass
11 Lagergehäuseeinsatz 12 Hauptlager
13 Kolbenringhalter mit Kolbenring 14 Kompressorrad
15 Druckdose 16 Lufteinlass
17 Druckschlauch 18 Diffuser
19 Kompressorgehäuse 20 Öleinlass
Die drehbar gelagerten Leitschaufeln zwischen dem Spiralgehäuse und dem Turbinenrad verändern das Aufstauverhalten und damit die Leistung der Turbine. Bei niedrigen Motordrehzahlen wird der Strömungsquerschnitt der Turbine durch Schließen der Leitschaufeln verkleinert. Der Ladedruck und folglich das Drehmoment des Motors steigen in Folge des höheren Druckgefälles zwischen Turbineneintritt und -austritt an. Bei hohen Motordrehzahlen öffnen die Schaufeln. Der gewünschte Ladedruck wird bei einem niedrigen Turbinendruckverhältnis erreicht, der Verbrauch des Motors wird verringert. Während der Fahrzeugbeschleunigung aus niedrigen Drehzahlen werden die Leitschaufeln geschlossen, um die maximale Energie aus dem Abgas zu gewinnen. Mit zunehmender Drehzahl öffnen die Schaufeln und passen sich an den jeweiligen Betriebspunkt an. Die Abgastemperatur moderner Hochleistungs-Dieselmotoren beträgt heute bis zu 830°C. Das exakte und zuverlässige Bewegen der Leitschaufeln im heißen Abgasstrom stellt hohe Anforderungen an die Werkstoffe und erfordert eine sehr sorgfältige Abstimmung der Toleranzen innerhalb der Turbine. Die Leitschaufeln benötigen unabhängig von der Größe des Laders ein Mindestmaß an Spiel, um während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeuges zuverlässig zu arbeiten.
Um den immer höheren Anforderungen der Automobilhersteller gerecht zu
werden (niedrigere Abgasgrenzwerte, Leistungs- und Drehmomentverlauf,
Treibstoffverbrauch, etc.), kommen immer neue Materialien zum Einsatz.
Für Turbinenräder und Turbinengehäuse werden hochfeste
Stahllegierungen verwendet die eine extrem hohe Hitzebeständigkeit
aufweisen.
Auch werden zunehmend 2 Stufige Registeraufladungen verwendet um das
nutzbare Drehzahlband möglichst zu erweitern.
Schnittbild einer 2 stufigen Aufladung für Audi CGQB Motor 3,0 230KW
Um noch engere Spaltmaße zwischen den Spitzen der Kompressor- und Turbinenräder zu erreichen, werden für Sport und Renneinsätze Kugellager verwendet
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