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Der Schweizer Ingenieur Alfred Buchi (Alfred Büchi war ein Schweizer Ingenieur und Erfinder) erhielt 1905 ein Patent für einen Verbundmotor, bei dem der Turbolader und die Turbine mechanisch mit dem Motor gekoppelt waren. 1915 erhielt er ein weiteres Patent für die erste freilaufende Abgasturboladergruppe. Diese Erfindung basiert auf Erfahrungen von 1905. Der erste turboaufgeladene Motor wurde 1910 gebaut. Es war ein Zweitakt (Ein Zweitakt- oder Zweitaktmotor ist eine Art Verbrennungsmotor, der einen Leistungszyklus mit zwei Kolbenschlägen während nur einer Kurbelwellenumdrehung vollendet) ein von Murray-Willat gebauter Zirkelmotor. Durch die Turboaufladung konnten die Leistungsverluste in Flugzeugtriebwerken durch die abnehmende Luftdichte (Die Luftdichte ist die Masse pro Volumeneinheit der Erdatmosphäre) in höheren Höhen ausgeglichen werden. 1921 baute Daimler den ersten serienmäßigen Kompressorwagen. Die Aufladung erfolgte mittels eines mechanisch angetriebenen Roots-Gebläses (Das Roots-Gebläse ist eine Drehkolbenpumpe, die durch Pumpen eines Fluids mit einem Paar ineinandergreifender Nocken arbeitet, nicht anders als ein Satz gestreckter Zahnräder). Aufgrund der Klopfrisiken wurde der Motor über eine Kupplung angetrieben, die den Roots-Fan erst bei höheren Motordrehzahlen einschaltete. Der erste Einsatz von Kompressorwagen fand bei Automobilrennen statt. Durch ihre vielen Rennerfolge, vor allem in den 20er und 30er Jahren, wurden die turboaufgeladenen Motoren weltweit bekannt. 1938 wurde der er
ste Nutzfahrzeug-Dieselmotor mit Abgasturboaufladung von der Schweizer Maschinenfabrik “Saurer (Adolph Saurer AG mit Sitz in Arbon, Schweiz , war ein Hersteller von Lastkraftwagen und Bussen unter den Markennamen Saurer und Berna, tätig zwischen 1903 und 1982)” gebaut. Erst 1962 “General Motors (General Motors Company, allgemein bekannt als GM, ist ein amerikanisches multinationales Unternehmen mit Sitz in Detroit, Michigan, das Fahrzeuge und Fahrzeugteile entwickelt, herstellt, vermarktet und vertreibt”, und verkauft Finanzdienstleistungen) ” die ersten Serienfahrzeuge mit Abgasturboaufladung im “Chevrolet Corvair (Der Chevrolet Corvair ist ein kompaktes Automobil, das von Chevrolet für die Modelljahre 1960-1969 über zwei Generationen hergestellt und vermarktet wird) Monza (Der Chevrolet Monza ist ein Kleinwagen) ausgestattet, Vier-Personen-Automobil, das von Chevrolet für die Modelljahre 1975-1980 hergestellt wurde) ” und “Oldsmobile Jetfire (The Oldsmobile Cutlass ist eine Reihe von Autos, die von Oldsmobile zwischen 1961 und 1988 und erneut kurzzeitig in den Jahren 1997-1999 hergestellt wurden) “.
Der erste turboaufgeladene Pkw-Dieselmotor wurde 1978 von “Daimler-Benz (Daimler-Benz AG war ein 1926 gegründeter deutscher Hersteller von Automobilen, Kraftfahrzeugen und Verbrennungsmotoren)” im “300 SD” installiert. Die Abgasturboaufladung beseitigt die Schwächen von Dieselmotoren, wie z.B. träger Drehzahlaufbau und geringe Leistung bei geringem Hubraum. Durch die Turboaufladung wird der Dieselmotor (Der Dieselmotor ist ein Verbrennungsmotor, bei dem die Zündung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs durch die hohe Temperatur, die ein Gas erreicht (d.h. erreicht), verursacht wird, für den PKW-Bau immer interessanter. Die Gründe dafür sind Leistungssteigerung und niedriger spezifischer Kraftstoffverbrauch (der bremsspezifische Kraftstoffverbrauch ist ein Maß für die Kraftstoffeffizienz eines jeden Antriebsmotors, der Kraftstoff verbrennt und Dreh- oder Wellenleistung erzeugt). In den letzten Jahren wurden Benzinmotoren mit Abgasturboladern zunehmend in Serie auf den Markt gebracht. Dies wird durch Verdichtung der angesaugten Luft erreicht. Aufgrund der erhöhten Dichte kann mehr Sauerstoff in die Brennkammer gelangen (Eine Brennkammer ist der Teil eines Verbrennungsmotors, in dem das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird) des Motors bei jedem Ansaugtakt. Mit dem höheren Sauerstoffgehalt ist eine bessere Verbrennung möglich – die Leistung steigt. Abgasturbolader Diese häufigste Art von Turbolader ist eine Gasturbine, die einen Verdichter direkt antreibt. Die Turbinen- und Verdichterräder sind über eine Welle fest miteinander verbunden und bilden zusammen das Fahrwerk. Das Turbinengehäuse befindet sich direkt im Abgasstrom, so nah wie möglich am Abgasausgang des Motors. Im separaten Verdichtergehäuse komprimiert und beschleunigt das Verdichterrad die Ladeluft im Ansaugtrakt. Die durch den Druck erwärmte Luft wird im Ladeluftkühler wieder abgekühlt. Das Aggregat, das in der Regel kurz Turbolader genannt wird, hat den großen Vorteil, dass es einen Teil der sonst ungenutzten Restenergie im Abgas für den Antrieb nutzt und damit den Gesamtwirkungsgrad verbessert. Darüber hinaus reduziert die frühzeitige Abkühlung der Abgase die Schadstoffemissionen. Ladedruckregler Durch das Prinzip dreht sich die Welle des Abgasturboladers aufgrund der antreibenden Abgasmengen mit zunehmender Motordrehzahl immer schneller. Um einen kritischen Drehzahlbereich nicht zu überschreiten und damit die Ladung des Motors zu begrenzen, ist ein Steuerventil erforderlich.
Dieses Steuerventil, auch Wastegate genannt (A Wastegate ist ein Ventil, das Abgase vom Turbinenrad in einem turboaufgeladenen Motorsystem ablenkt), Bypassventil oder Ladedruckregler, begrenzt den Ladedruck durch Begrenzung des Abgases (Abgas oder Rauchgas wird durch die Verbrennung von Kraftstoffen wie Erdgas, Benzin, Benzin, Biodieselmischungen, Dieselkraftstoff, Heizöl oder Kohle emittiert). Je nachdem, ob Ladeluftkühlung vorhanden ist oder nicht, wird der Druck auf der Außenluftseite zwischen 0,2 und 2,2 bar begrenzt. Das bedeutet, dass weitere Abgasmengen, die zu einer gefährlichen Druckerzeugung führen können, vor dem Turbinenrad abgeführt und damit energetisch ungenutzt an der Turbine vorbei direkt in das Abgassystem geleitet werden. Diese Komponenten sind aufgrund ihrer Lage im heißen Abgasstrom störanfällig und waren daher auch ein Grund dafür, dass sich einzelne Motorkonstruktionen in Benzinmotoren vom Turboladerprinzip zu Verdichtersystemen ohne Abgasantrieb bewegten. Da die Abgase im Turbolader weiter reduziert werden, erhöht sich der Gesamtwirkungsgrad einer Maschine durch den Einbau eines richtig ausgelegten Turboladers, insbesondere durch Reduzierung der Ansaugverluste. Im Extremfall wird die Leistung der Maschine (4-Takt) bereits während des Ansaugzyklus abgegeben. Die höhere Kapazität erfordert oft auch ein größeres Kühlsystem. Turbomotoren müssen möglicherweise auf eine bestimmte Temperatur heruntergekühlt werden, bevor sie abgeschaltet werden, damit Temperaturschwankungen keine Spannungen im Turboladermaterial verursachen. Spannungen können zu Schäden am Turbolader führen. Dies wird durch den unbelasteten Betrieb des Motors erreicht. (Ein Turbo-Timer (Ein Turbo-Timer ist eine Vorrichtung, die entwickelt wurde, um einen Automobilmotor für eine vorgegebene Zeitspanne am Laufen zu halten, um die erforderliche Abkühlzeit automatisch auszuführen, um vorzeitigen Turboverschleiß und Ausfall zu verhindern) kann auch zu diesem Zweck verwendet werden.) Vor allem in Kraftfahrzeugen ist eine umfangreiche Steuerungstechnik rund um den Turbolader notwendig, die aber auch die Störanfälligkeit erhöht. Die Schadensdiagnose wird durch den Einsatz von Turboladern erheblich erschwert. Turboloch: Im oberen Drehzahlbereich gibt es eine hohe Turbinendrehzahl, die die Luft mehr als nötig komprimiert. Im unteren Drehzahlbereich erreicht die Turbine nicht die erforderliche Drehzahl. Die Luft wird nicht ausreichend komprimiert. Der Motor erreicht nicht die gewünschte Leistung. Turbotimer: Dieser Timer lässt den Motor im Stillstand etwas laufen, um den Turbo zu schützen. Sie können zwischen 2 Intervallen wählen oder die Automatikfunktion nutzen, bei der der Timer die optimale Nachlaufzeit aus der Anzahl der gefahrenen Umdrehungen und der Zeit für den Antrieb berechnet. Was muss ich bei turboaufgeladenen Motoren beachten?
Der Turbolader selbst bedarf keiner besonderen Wartung. Achten Sie nur auf die folgenden Punkte: Die meisten Schäden am Turbolader werden durch die folgenden Ursachen verursacht: Abblaseventil: Abblaseventile werden entweder zusätzlich eingebaut oder ersetzen die serienmäßigen Bypass- oder Umluftventile, deren Aufgabe es ist, bei geschlossener Drosselklappe den Druck abzulassen, um den Turbolader zu schützen und das zusätzliche Turboloch zu vermeiden, das beim Öffnen der Drosselklappe entstehen würde. Beim Drosseln zum Schalten oder Bremsen schließt die Drosselklappe schnell, während das Verdichterrad weiter fördert. Es kommt zu einem Druckanstieg und zu einem Gegendruck. Der Lader arbeitet gegen sich selbst, sozusagen, das Verdichterrad wird stark abgebremst und mechanisch belastet. Beim erneuten Beschleunigen muss der Turbolader zunächst wieder beschleunigt werden, um die volle Geschwindigkeit zu erreichen. Das Ergebnis ist ein Turboloch. Das Abblaseventil wird durch den Unterdruck hinter der geschlossenen Drosselklappe geöffnet, der Überdruck wird reduziert, der Lader kann sich weiter frei drehen und beim Beschleunigen steht sofort wieder die volle Leistung zur Verfügung. Eine Feder schließt das Abblaseventil (Ein Abblaseventil, ein Ablassventil oder ein Kompressor-Bypassventil ist ein in den meisten turboaufgeladenen Motoren vorhandenes Druckentlastungssystem) blitzschnell, sobald die Drosselklappe wieder geöffnet wird. Es gibt Ventile in einer Umluft- und einer Abluftausführung. In der Abluftausführung wird die überschüssige Luft lautstark in die Atmosphäre abgegeben und in der Umluftausführung in den Luftansaugkanal zurückgeführt.
1. Pfeifgeräusch im Turboladergehäuse: Die Lager des Turboladers sind verschlissen Unwucht am Rotor 2. Schleifgeräusche am Turbogehäuse: Lagerschäden im Gehäuse und Folgeschäden am Verdichterrad 3. Druck zu hoch erhöhen: Der Ladedruckregler öffnet nicht richtig. 5. Schwarzer Rauch: Turboladerlager sind verschlissen Verdichter oder Abgasturbine beschädigt durch Fremdkörper Lagergehäuse verschlammt Kolbenring (Ein Kolbenring ist ein Spaltring, der in eine Nut am Außendurchmesser eines Kolbens in einem Hubkolbenmotor wie einem Verbrennungsmotor oder Dampfmotor passt) Dichtung auf der Rotor- oder Verdichterseite defekt 6. blauer Rauch: 10. Motor hat keine ursprüngliche Leistung: Lager und Folgeschäden an der Abgasturbine und dem Verdichterrad Lager des Turboladers (Ein Turbolader, oder umgangssprachlich Turbo, ist eine turbinengetriebene Zwangsansaugeinrichtung, die den Wirkungsgrad und die Leistung eines Verbrennungsmotors erhöht, indem sie zusätzliche Luft in die Brennkammer drückt) sind verschlissen Kompressor oder Abgasturbine, die durch Fremdkörper beschädigt sind Ladedruckregelventil (Ein Ventil ist eine Vorrichtung, die regelt, leitet oder steuert den Durchfluss eines Fluids durch Öffnen, Schließen oder teilweises Blockieren verschiedener Durchgänge) (Bypassventil) schließt nicht richtig Kompressor oder Abgasturbine (Eine Gasturbine, auch Verbrennungsmaschine genannt, ist eine Art Verbrennungsmotor) beschädigt durch Fremdkörper Turbinengehäuse beschädigt oder gerissen Luftdruckleitungen zwischen Kompressor, Ladeluftkühler (Ein Ladeluftkühler ist jede mechanische Vorrichtung, die zwischen den Stufen eines mehrstufigen Verdichtungsprozesses an ein Fluid, einschließlich Flüssigkeiten oder Gase, verwendet wird, typischerweise ein Wärmetauscher, der Abwärme in einem Gasverdichter entfernt) und ein undichter Motor-Luftfilter (Ein Partikelluftfilter ist eine Vorrichtung aus faserigen Materialien, die feste Partikel wie Staub, Pollen und Schimmel entfernt, und Bakterien aus der Luft) oder Lufteinlassrohr verstopft Abgassystem (Ein Abgassystem ist in der Regel eine Rohrleitung, die verwendet wird, um Reaktionsabgase von einer kontrollierten Verbrennung in einem Motor oder Ofen wegzuführen) verstopft (Katalysator (Ein Katalysator ist eine Emissionskontrollvorrichtung, die toxische Gase und Schadstoffe im Abgas durch Katalyse einer Redoxreaktion in weniger toxische Schadstoffe umwandelt) Abgaskrümmer gerissen oder Abgaskrümmer (Im Automobilbau sammelt ein Abgaskrümmer die Abgase mehrerer Zylinder in einem Rohr) verzogen