Das Funktionsprinzip des Turboladers und seine Konstruktion

Ein Turbolader (Turbine) ist ein Mechanismus, der in Autos verwendet wird, um Luft in die Zylinder eines Verbrennungsmotors zu drücken. In diesem Fall wird die Turbine ausschließlich durch den Abgasstrom angetrieben. Durch die Verwendung eines Turboladers können Sie die Motorleistung um bis zu 40 % steigern und gleichzeitig die kompakte Größe und den niedrigen Kraftstoffverbrauch beibehalten.

Wie die Turbine angeordnet ist, das Funktionsprinzip

Der Standard-Turbolader besteht aus:

1. Wohnen. Aus hitzebeständigem Stahl. Es hat eine spiralförmige Form mit zwei unterschiedlich gerichteten Rohren, die mit Flanschen zum Einbau in ein Druckbeaufschlagungssystem versehen sind.
2. Turbinenrad. Es wandelt die Energie des Abgases in Rotation der Welle um, auf der es starr befestigt ist. Hergestellt aus hitzebeständigen Materialien.
3. Verdichterrad. Es erhält Rotation vom Turbinenrad und pumpt Luft in die Motorzylinder. Das Verdichterlaufrad besteht häufig aus Aluminium, wodurch Energieverluste reduziert werden. Das Temperaturregime in dieser Zone ist nahezu normal und die Verwendung von hitzebeständigen Materialien ist nicht erforderlich.
4. Turbinenwelle. Verbindet die Turbinenräder (Kompressor und Turbine).
5. Gleitlager oder Kugellager. Wird benötigt, um die Welle im Gehäuse zu verbinden. Die Konstruktion kann mit einer oder zwei Stützen (Lagern) ausgestattet werden. Letztere werden durch das allgemeine Motorschmiersystem geschmiert.
6. Bypass-Ventil. PEntwickelt, um den Abgasstrom zu regulieren, der auf das Turbinenrad einwirkt. Dadurch können Sie die Boost-Leistung steuern. Ventil mit pneumatischem Antrieb. Seine Position wird von der Motor-ECU gesteuert, die ein Signal vom Geschwindigkeitssensor erhält.

Das grundlegende Funktionsprinzip der Turbine in Benzin- und Dieselmotoren ist wie folgt:

• Die Abgase werden zum Turboladergehäuse geleitet, wo sie auf die Turbinenschaufeln einwirken.
• Das Turbinenrad beginnt sich zu drehen und zu beschleunigen. Die Turbinendrehzahl bei hohen Geschwindigkeiten kann 250 U / min erreichen.
• Nach Passieren des Turbinenrades werden die Abgase in die Abgasanlage abgegeben.
• Das Verdichterlaufrad dreht sich synchron (da es sich auf derselben Welle wie die Turbine befindet) und leitet den Druckluftstrom zum Ladeluftkühler und dann zum Ansaugkrümmer des Motors.

Turbineneigenschaften

Im Vergleich zu einem mechanischen Kompressor, der von einer Kurbelwelle angetrieben wird, hat eine Turbine den Vorteil, dass sie keine Energie aus dem Motor bezieht, sondern Energie aus seinen Nebenprodukten nutzt. Es ist billiger in der Herstellung und billiger in der Anwendung.

Obwohl die Turbine für einen Dieselmotor technisch im Wesentlichen dieselbe ist wie für einen Benzinmotor, ist sie bei einem Dieselmotor häufiger anzutreffen. Das Hauptmerkmal sind die Betriebsmodi. Daher können für einen Dieselmotor weniger hitzebeständige Materialien verwendet werden, da die Abgastemperaturen bei Dieselmotoren im Mittel ab 700 °C und bei Ottomotoren ab 1000 °C liegen. Das bedeutet, dass es nicht möglich ist, eine Dieselturbine an einem Benzinmotor anzubringen.

Andererseits haben diese Systeme auch unterschiedliche Ladedrücke. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Wirkungsgrad der Turbine von ihren geometrischen Abmessungen abhängt. Der Druck der in die Zylinder geblasenen Luft ist die Summe aus zwei Teilen: 1 Atmosphärendruck plus dem vom Turbolader erzeugten Überdruck. Sie kann 0,4 bis 2,2 Atmosphären oder mehr betragen. Da das Funktionsprinzip der Turbine bei einem Dieselmotor mehr Abgas ansaugt, kann die Konstruktion eines Ottomotors auch bei Dieselmotoren nicht verbaut werden.

Typen und Lebensdauer von Turboladern

Der Hauptnachteil der Turbine ist der "Turboloch"-Effekt, der bei niedrigen Motordrehzahlen auftritt. Es repräsentiert eine Zeitverzögerung als Reaktion auf eine Änderung der Motordrehzahl. Um diesen Mangel zu überwinden, wurden verschiedene Arten von Turboladern entwickelt:

• Twin-Scroll-System. Die Konstruktion sieht zwei Kanäle vor, die den Turbinenraum und damit den Abgasstrom trennen. Dies sorgt für schnellere Reaktionszeiten, maximale Turbineneffizienz und verhindert ein Verstopfen der Auslassöffnungen.
• Turbine mit variabler Geometrie (Düse mit variabler Geometrie). Dieses Design wird am häufigsten in Dieselmotoren verwendet. Es sorgt durch die Beweglichkeit seiner Schaufeln für eine Veränderung des Querschnitts des Einlasses zur Turbine. Durch Ändern des Drehwinkels können Sie den Abgasstrom einstellen und dadurch die Geschwindigkeit der Abgase und die Drehzahl des Motors einstellen. Bei Benzinmotoren sind Turbinen mit variabler Geometrie häufig in Sportwagen zu finden.

Der Nachteil von Turboladern ist die Zerbrechlichkeit der Turbine. Bei Benzinern sind das durchschnittlich 150 Kilometer. Andererseits ist die Turbinenressource eines Dieselmotors etwas länger und beträgt durchschnittlich 000 Kilometer. Bei längerem Fahren mit hoher Geschwindigkeit sowie bei falscher Ölwahl kann sich die Lebensdauer um das Zwei- bis Dreifache verkürzen.

Je nachdem, wie die Turbine in einem Benzin- oder Dieselmotor arbeitet, kann die Leistung beurteilt werden. Das zu überprüfende Signal ist das Auftreten von blauem oder schwarzem Rauch, eine Abnahme der Motorleistung sowie das Auftreten eines Pfeifens und Rasselns. Um Ausfälle zu vermeiden, ist es notwendig, das Öl und die Luftfilter rechtzeitig zu wechseln und regelmäßige Wartungen durchzuführen.