Fünf Faktoren: Warum werden Vollturbolader immer wichtiger?
Fünf Faktoren: Warum werden Vollturbolader immer wichtiger?
Die Leistung eines Automotors hängt von der Anzahl und Größe der Kolbenzylinder ab? Dies ist Geschichte geworden. ——Seit der Schweizer Erfinder 1925 den Vollturbolader herstellte, hat sich die Leistung des Motors stark verbessert. Was zeichnet dieses Bauteil aus und warum wird es immer wichtiger – fünf interessante Faktoren rund um Vollturbolader:
1. Das Grundprinzip bleibt gleich
Die Erfindung hat eine rund 100-jährige Geschichte, ihre Grundprinzipien haben sich jedoch nicht geändert. Der Abgasstrom treibt das Turbinenrad zum Rotieren an, und das Turbinenrad ist über eine Welle mit einem anderen Laufrad verbunden. Dieses Laufrad verdichtet die eingeatmete Frischluft und drückt sie in den Brennraum. Dabei lässt sich eine einfache Rechnung aufstellen: Je mehr Luft auf diese Weise in den Brennraum gelangt, desto mehr Sauerstoffmoleküle binden sich beim Verbrennungsprozess an die Kohlenwasserstoffmoleküle des Kraftstoffs – und das liefert mehr Energie.
2. Fast 300.000 Umdrehungen
Schließlich kann der Vollturbolader den höchstmöglichen Luftdruck erzeugen, um beste Ergebnisse zu erzielen. Bei modernen Motoren kann die maximale Drehzahl des Verdichterrotors sogar 290.000 Umdrehungen pro Minute erreichen. Darüber hinaus können Bauteile auch extrem hohe Temperaturen erzeugen. Generell gilt: Auf kleinstem Raum dieses Bauteils werden vier verschiedene Stoffe gesammelt: Hochtemperatur-Abgas, kalte Ladeluft, Kühlwasser und Öl (die Öltemperatur darf nicht zu hoch sein).
3. "Elektrochemischer Vorteil"
Unter dieser Voraussetzung hat sich die Fertigung von Vollturboladern zu einer der anspruchsvollsten Aufgaben im Automobilbau entwickelt. Dies gilt nicht nur für komplexe Gehäuse, sondern auch für Turbinenwellen. Sie bestehen aus Hochleistungsmaterialien und halten problemlos Temperaturen bis 1000 Grad Celsius aus. Dabei kann der Einsatz elektrochemischer Verfahren große Vorteile bringen. Bei Anwendung dieses Verfahrens ist beispielsweise nur ein sich wiederholender Schritt erforderlich, um den dynamischen Ausgleich der Turbinenwelle zu vervollständigen. Und es wird auch das härteste Material nicht thermisch geschädigt, der dadurch verursachte Werkzeugverschleiß ist auch sehr gering - im Vergleich zum traditionellen Zerspanungsverfahren, das sind große Vorteile.
4. Immer wichtiger
Die Produktion von Vollturboladern wird immer anspruchsvoller, was mit dem allgemeinen Trend zur Energieeinsparung und Emissionsreduzierung bei Automobilen zusammenhängt: Der Hubraum vieler Verbrennungsmotoren nimmt ab, aber die Verdichtung der Maschine kann die Leistung konstant oder sogar ausgleichen verbessern. Interessanterweise übertrifft das Gewicht des emissionsreduzierenden Motors aufgrund des erhöhten Maschinengewichts und des Laderkühlers sogar das Gewicht ähnlicher Motoren ohne Emissionsreduzierungskonzept. Daher begannen die F&E-Mitarbeiter, die Wandstärke der Hülle zu reduzieren, um das Gewicht zu reduzieren, was wiederum die Verarbeitungsanforderungen weiter erhöhte.
5. Zukünftige Herausforderungen
Die Turboaufladung ist nach wie vor die Schlüsseltechnologie für die Entwicklung energiesparender und effizienter Motoren. Verschiedene technologische Trends bringen jedoch auch neue Herausforderungen mit sich. Diese Abgasrückführung (AGR) ist eine der wichtigsten Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen von Dieselmotoren. Daher muss der Vollturbolader mehr Luft in den Brennraum pressen, um ihn mit genügend Sauerstoff zu versorgen.
