Fünf Faktoren: Warum Turbolader immer wichtiger werden
Fünf Faktoren: Warum Turbolader immer wichtiger werden.
Die Leistung eines Automotors hängt von der Anzahl und Größe der Kolbenzylinder ab? Dies ist Geschichte geworden. Heute wird die Gesamtleistung des Autos von der elektronischen Motorsteuerung, dem Turbolader oder dem Kompressor bestimmt. Vor allem der Turbolader spielt dabei eine entscheidende Rolle. Seit der Schweizer Erfinder 1925 den Turbolader herstellte, wurde die Leistung des Motors stark verbessert. Was zeichnet dieses Bauteil aus, warum gewinnt es immer mehr an Bedeutung und welche Vorteile bietet die elektrochemische Bearbeitung? Fünf interessante Faktoren rund um den Turbolader:
1. Das Grundprinzip bleibt unverändert.
Die Erfindung hat eine Geschichte von etwa 100 Jahren, aber ihr Grundprinzip bleibt unverändert. Der Abgasstrom treibt das Turbinenrad an, das über eine Welle mit einem anderen Rad verbunden ist. Dieses Laufrad verdichtet die angesaugte Frischluft und drückt sie in den Brennraum. Zu diesem Zeitpunkt kann eine einfache Rechnung aufgestellt werden: Je mehr Luft auf diese Weise in den Brennraum gelangt, desto mehr Sauerstoffmoleküle verbinden sich bei der Verbrennung mit Kohlenwasserstoffmolekülen des Kraftstoffs – was einfach mehr Energie liefert.
2. Fast 300000 Umdrehungen.
Schließlich kann der Turbolader den höchstmöglichen Luftdruck erzeugen, um die besten Ergebnisse zu erzielen. In der Praxis kann der Turbolader extrem hohe Leistungsparameter erreichen: Bei modernen Motoren kann die maximale Drehzahl des Kompressorrotors sogar 290000 Umdrehungen pro Minute erreichen. Außerdem können Bauteile extrem hohe Temperaturen erzeugen. Daher gibt es auch am Turbolader eine Schnittstelle bzw. ein System zur Wasserkühlung der Ladeluft. Im Allgemeinen sammeln sich auf dem winzigen Raum dieses Bauteils vier verschiedene Stoffe: heißes Abgas, kalte Ladeluft, Kühlwasser und Öl (die Öltemperatur darf nicht zu hoch sein).
3."Elektrochemische Vorteile".
Unter dieser Prämisse wird die Produktion von Turboladern zu einer der anspruchsvollsten Aufgaben in der Automobilindustrie. Dies gilt nicht nur für komplexe Gehäuse, sondern auch für Turbinenwellen. Sie bestehen aus Hochleistungsmaterialien und halten Temperaturen von bis zu 1000 Grad Celsius problemlos stand. Wie z. B. hitzebeständiger Stahlguss oder Inconel-Legierungsmaterialien. Die Bearbeitung dieser Teile umfasst in der Regel eine ganze Prozesskette vom Vorfräsen bis zum Entgraten. Hier kann das elektrochemische Verfahren große Vorteile bringen. Bei Anwendung dieses Verfahrens ist beispielsweise nur ein wiederholter Schritt erforderlich, um das dynamische Auswuchten der Turboladerwelle abzuschließen. Außerdem verursacht es keine thermischen Schäden am Material. Auch das härteste Material bringt nur geringen Werkzeugverschleiß mit sich – das sind große Vorteile gegenüber herkömmlicher Schneidtechnik. Schließlich verkürzen Materialien wie Inconel die Standzeiten.
4. Wachsende Bedeutung.
Die Produktion von Turboladern wird immer strenger, was mit dem allgemeinen Trend zur Energieeinsparung und Emissionsreduzierung im Automobil zusammenhängt: Der Hubraum vieler Verbrennungsmotoren nimmt ab, aber die Verdichtung von Turboladern kann die Leistung konstant halten oder sogar verbessern. Interessanterweise übertrifft das Gewicht von emissionsreduzierenden Motoren aufgrund des erhöhten Gewichts von Turboladern und Ladekühlern sogar das von ähnlichen Motoren ohne emissionsreduzierende Konstruktion. Daher begann das F&E-Personal, die Schalenwandstärke zu reduzieren, um das Gewicht zu reduzieren, was wiederum ihre 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. So wird beispielsweise immer häufiger die sogenannte Abgasrückführung eingesetzt, die einen Teil des Abgases kühlt, mit der Ladeluft vermischt und wieder dem Motor zuführt. Dieses Abgasrückführungssystem (AGR) ist eine der wichtigsten Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen von Dieselmotoren. Daher muss der Turbolader mehr Luft in den Brennraum drücken, um diesen mit genügend Sauerstoff zu versorgen. Viele Hersteller verwenden hier zweistufige Aufladesysteme mit zwei unterschiedlichen Turboladern.
