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Abgasturbolader

Glossar

Bezug zum Kraftfahrzeug

Turbolader
Maschine, Motor
Verbrennungsluft, Ladedruck, Aufladung

 

Allgemeine Beschreibung

Ein Abgasturbolader ist eine Baugruppe für Verbrennungsmotoren. Ziel der Einrichtung ist es, die Masse der zu verbrennenden Luft zu vergrößern. Ein Motor kann lediglich in den konstruktiv festgelegten Bereichen Frischluft zur Verbrennung ansaugen. Wird das Aggregat nun um einen Abgasturbolader erweitert, kann dadurch die Luftmasse über das konstruktiv festgelegte Maß gesteigert werden. Durch die zusätzliche Luft ist auch eine größere Menge Kraftstoff notwendig, wodurch ein höherer Verbrennungsdruck, somit größere Kräfte auf den Kurbeltrieb und letzten Endes mehr Leistung erzeugt werden kann.

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Funktionsbeschreibung

Zunächst soll der Motor ohne den Abgasturbolader betrachtet sein. Der Auslasskanal ist bei einem Saugmotor direkt mit der Auspuffanlage verbunden. Die Abgase gelangen ungenutzt ins Freie und können somit nicht weiter verwendet werden.
Das System eines Abgasturboladers beginnt eben an dieser Stelle, da die heißen Abgase, die den Brennraum mit Überschallgeschwindigkeit verlassen, nun über den speziell dafür modifizierten Abgaskrümmer zum Abgasturbolader geleitet werden. In dieser schematischen Darstellung ist diese Leitung rot gekennzeichnet. In der Realität sitzt der Abgasturbolader direkt auf dem Abgaskrümmer, um möglichst viel der Bewegungsenergie der Abgase verwerten zu können. Das Herzstück des Abgasturboladers ist die Welle, die quer durch ihn hindurch geht. Sie hat auf der Eingangsseite ein Turbinenrad, das von den schnellen Abgasen auf hohe Drehzahlen gebracht wird. Die Abgase haben durch diesen Prozess erheblich an Energie verloren und das Drehmoment an die Welle abgegeben, die es aufgenommen und konstruktionsbedingt in eine Drehbewegung umgeformt hat. Schlussendlich gelangen die Abgase über den Ausgang zurück in die Auspuffanlage ins Freie.
Die Welle ihrerseits bewegt auf der anderen Seite, dem Frischlufteingang mit dem aufgenommenen Drehmoment ein Verdichterrad an, das Frischluft ansaugt und verdichtet. Die verdichtete Frischluft wird direkt durch den Frischluftausgang zum Einlasskanal des Verbrennungsmotors geleitet. In dieser Leitung kann, je nach Konstruktion, ein Ladeluftkühler zwischen geschaltet sein.
Der Motor erhält am Einlasskanal die verdichtete Frischluft aus dem Abgasturbolader. Dieser erzeugt einen über dem Atmosphärendruck liegenden Druck im Ansaugsystem des Motors; folglich ist die bereitgestellte Luftmasse größer als die, die der Motor aus eigener Kraft hätte ansaugen können. Wie bei Saugmotoren auch registriert der Luftmassen- bzw. Luftmengenmesser die Werte der zur Verfügung stehenden Frischluft und die optimale Masse an Kraftstoff kann berechnet und dem System zugeführt werden.
Da Abgasturbolader so ausgelegt sind, dass sie in jedem Betriebszustand den Motor mit genügend Frischluft versorgen können, ist die theoretisch bereitgestellte Frischluftmasse viel zu groß für die abverlangte Motorleistung. Daher muss der Abgasturbolader über eine Regelung verfügen, die in einem solchen Fall das Luftvolumen begrenzt. Erreicht wird das entweder mit verstellbaren Flügeln am Turbinenrad oder durch einen Bypasskanal, der durch eine Klappe innerhalb des Abgasturboladers das überschüssige Abgas direkt in die Abgasanlage weiterleitet.

 
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