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. Die Gesamtleistung eines Autos wird heute von elektronischen Motorsteuerungen, Turboladern oder Kompressoren bestimmt. Vor allem der Turbolader spielt dabei eine entscheidende Rolle – seit der Schweizer Erfinder 1925 den Turbolader erfand, wurde die Leistung des Motors stark verbessert. Was sind die Eigenschaften dieses Teils, warum wird es immer wichtiger und welche Vorteile bietet die elektrochemische Bearbeitung? --Fünf interessante Dinge über Turbolader:
1. Das Grundprinzip bleibt unverändert
Die Erfindung ist etwa 100 Jahre alt, aber ihre Grundprinzipien sind unverändert geblieben. Der Abgasstrom treibt die Drehung des Turbinenrads an, das über eine Welle mit einem anderen Rad verbunden ist. Dieses Laufrad verdichtet die einströmende Frischluft und drückt sie in den Brennraum. An dieser Stelle lässt sich eine einfache Rechnung anstellen: Je mehr Luft auf diese Weise in den Brennraum gelangt, desto mehr Sauerstoffmoleküle binden während des Verbrennungsprozesses an die Kohlenwasserstoffmoleküle des Kraftstoffs – was wiederum mehr Energie liefert.
2. Fast 300.000 U/min erreichen
Schließlich wird über den Turbolader der höchstmögliche Luftdruck für optimale Ergebnisse erzeugt. In der Praxis lassen sich mit dem Turbolader extrem hohe Leistungsparameter erreichen: Bei modernen Motoren erreicht der Verdichterrotor sogar eine maximale Drehzahl von 290.000 U/min. Außerdem erzeugen Bauteile extrem hohe Temperaturen. Daher gibt es auch am Turbolader eine Schnittstelle bzw. ein System zur Wasserkühlung der Ladeluft. Generell gilt: Auf engstem Raum kommen hier vier verschiedene Stoffe zusammen: heißes Abgas, kalte Ladeluft, Kühlwasser und Öl (die Öltemperatur darf nicht zu hoch sein).
3."Der elektrochemische Vorteil"
Unter dieser Prämisse hat sich die Produktion von Turboladern zu einer der anspruchsvollsten Aufgaben in der Automobilindustrie entwickelt. Dies gilt nicht nur für komplexe Gehäuse, sondern auch für Turbowellen. Sie bestehen aus Hochleistungsmaterialien und halten Temperaturen bis zu 1000 Grad Celsius problemlos stand. Wie z. B. hitzebeständiger Stahlguss oder Inconel-Legierungsmaterialien. Die Bearbeitung dieser Bauteile umfasst in der Regel eine komplette Prozesskette vom Vorfräsen bis zum Entgraten. Hier kann der Einsatz elektrochemischer Verfahren große Vorteile bringen. Mit diesem Verfahren ist beispielsweise nur ein Wiederholungsschritt erforderlich, um das dynamische Auswuchten der Turboladerwelle abzuschließen. Außerdem gibt es keine thermische Schädigung des Materials und einen sehr geringen Werkzeugverschleiß selbst bei härtesten Materialien – enorme Vorteile gegenüber herkömmlichen Schneidverfahren.
4. Immer wichtiger
Die Produktion von Turboladern wird immer anspruchsvoller, was mit dem allgemeinen Trend zur Energieeinsparung und Emissionsreduzierung bei Automobilen zusammenhängt: Der Hubraum vieler Verbrennungsmotoren wird kleiner, aber die Verdichtung des Turboladers kann die Leistung konstant oder gleichmäßig halten verbessern. Interessanterweise wiegt der Minderungsmotor aufgrund des zusätzlichen Gewichts des Turboladers und Ladekühlers sogar mehr als ein vergleichbarer Motor ohne Minderungsdesign. Infolgedessen begannen die Entwickler, die Wandstärke des Gehäuses zu reduzieren, um das Gewicht zu reduzieren, was wiederum den Bearbeitungsaufwand weiter erhöhte.
5. Zukünftige Herausforderungen
Die Turboaufladung bleibt die Schlüsseltechnologie für die Entwicklung energieeffizienter und effizienter Motoren. Verschiedene technologische Trends bringen jedoch auch neue Herausforderungen mit sich. Beispielsweise werden zunehmend sogenannte Abgasrückführungssysteme eingesetzt, dh ein Teil des Abgases wird gekühlt, mit Ladeluft vermischt und dem Motor wieder zugeführt. 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 ein zweistufiges Turbosystem mit zwei unterschiedlichen Turboladern.
