turbocompressoren

Ein turbokompressor, häufig Turbolader genannt, ist eine turbogetriebene Kompressorstufe, die die Eingangsmasse pro Zyklus eines Verbrennungsmotors erhöht. Durch das Vergrößern der Luftmenge im Ansaugtrakt kann mehr Kraftstoff eingespritzt und damit die Leistung, das Drehmoment und die Wirkungsgradpotenziale des Motors verbessert werden. Turbolader finden sich vor allem in Otto- und Dieselmotoren, aber auch in Anwendungen wie Schiffsdiesel- oder Industriegasturbinen.

Funktionsprinzip und Bauformen

Ein Turbolader nutzt die Abgasenergie, um eine Turbine anzutreiben, die über eine gemeinsame Achse mit einem Verdichter verbunden ist. Der Verdichter presst Luft in den Motor und erhöht deren Druck und Dichte. Die Luft wird häufig durch einen Ladeluftkühler gekühlt, um die Leistung weiter zu steigern und die Wärmebelastung des Motors zu mindern. Zur Begrenzung des Ladedrucks dienen Ventile wie das Wastegate oder kombinierte Regelungssysteme, außerdem variieren manche Turbolader ihren Verdichter nach Bedarf (z. B. Variable-Geometrie-Turbinen).

Typen und Steuerung

Neben konventionellen Turboladern gibt es Varianten wie Zwillings-/Sequenz-Turbolader, zweistufige Systeme und Turbolader mit variabler Geometrie (VGT). Moderne Systeme nutzen elektronische Steuerung, Ladedruckregelung, Abgasrückführung und Direct Injection, um Leistung, Ansprechverhalten und Emissionen besser zu steuern.

Vorteile, Herausforderungen und Anwendung

Turbolader steigern Leistung bei gleichem Hubraum und können den spezifischen Kraftstoffverbrauch senken. Herausforderungen sind Turbo-Lag, höhere Komplexität, erhöhte Wärmebelastung und Wartungsbedarf. Anwendungen finden sich hauptsächlich in Pkw, Nutzfahrzeugen, Marine- und Industrieanwendungen sowie in einigen Gasturbinen- und Aero-Anwendungen.

Geschichte in Kürze

Die Entwicklung beginnt früh im 20. Jahrhundert mit Pionieren wie Alfred Büchi, der Turbokonzepten für Flugmotore erforschte; im Automobilbereich setzte sich der Turbolader ab den 1960er Jahren durch und hat sich seither mit fortschrittlichen Regelungen weiter verbreitet und optimiert.