Motoraufladung
Der Abgasturbolader
Von Andreas Schwager
Inhalt:
• Übersicht Aufladeverfahren• Gründe für Aufladung und Anwendung• Funktion des Turboladers• Der VTG-Lader• Anwendungsbeispiele für den
Turbolader• Quellenangabe
Aufladeverfahren
Übersicht
M e c ha n isc h- Roots-La de r (Kom pre ssor)- Spira lla de r (G -La de r)
A us A b g a se ne rg ie- A bga sturbo la de r- Druc kwe lle nla de r (C om pre xla de r)
Dy na m isc h- Sc ha ltsa ugrohr- Re sona nza ufla dung
Motoraufladung
Übersicht Gründe Funktion VTG Beispiele Quellen
Der Abgasturbolader
Warum Aufladen?
Besseres Leistungsgewicht
Turbomotor ist kleiner als gleichstarker Saugmotor
Verbesserter Drehmomentverlauf
Weniger Verbrauch und geringere Emissionen bei kleineren, aber gleich starken Turbomotoren
Übersicht Gründe Funktion VTG Beispiele Quellen
Zusammenhang Leistung/Drehzahl
Vergleich Saug- und Ladermotor mit gleichem Hubraum
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Motor: Audi 1.8 (grün) bzw. 1.8T (rot)
Anwendung:
• Turbolader wird sowohl an Otto-, als auch an Dieselmotoren verwendet
• Findet Anwendung in PKW‘s und LKW‘s, wurde bei Motorrädern nur kurzzeitig in den 80ern serienmäßig angewandt, floppte aber
Übersicht Gründe Funktion VTG Beispiele Quellen
Funktionsweise:
• Ausströmendes Abgas treibt Turbine an (erreichte Drehzahlen von bis zu über 200.000 U/min)
• Turbine treibt 1:1 mechanisch gekoppelten Verdichter an, welcher die angesaugte Luft komprimiert
• Die verdichtete Luft erhitzt sich sehr stark, muss (oder sollte wg. besserer Füllung) deshalb per Ladeluftkühler wieder abgekühlt werden
• Das vorverdichtete Kraftstoff-Luftgemisch (bzw. nur Luft bei Dieselmotoren) gelangt letztendlich in den Verbrennungsraum
• Höherer Verbrennungsdruck = höhere Leistung & mehr Drehmoment
• Folge: stark gesteigerter Fahrspaß
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Schema:
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VTG (Variable Turbinengeometrie) – Lader
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Funktionsweise des VTG‘S
• Bei niederen Drehzahlen (= geringere Abgasgeschwindigkeit) werden die Leitschaufeln auf „zu“ geschaltet; es entsteht eine Düsenwirkung, welche die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases erhöht
hoher Ladedruck bei geringen Drehzahlen
• Bei höheren Drehzahlen (= höhere Abgasgeschwindigkeit) werden die Schaufeln auf „Durchzug“ geschaltet, die Abgasenergie trifft ungebremst auf die Turbine
• hoher Ladedruck wie gehabt auch bei höheren Drehzahlen
• Die Leitschaufeln haben somit auch eine zusätzliche Schutzfunktion gegen überhöhten Ladedruck, der VTG-Lader benötigt somit kein Wastegate-Ventil
Übersicht Gründe Funktion VTG Beispiele Quellen
Leitschaufeln geschlossen
Übersicht Gründe Funktion VTG Beispiele Quellen
Leitschaufeln geöffnet
Übersicht Gründe Funktion VTG Beispiele Quellen
• Mehrbauteile (Leitschaufeln+Gestänge) sind thermisch anfällig, deshalb
• Anwendung des VTG‘s hauptsächlich im Dieselmotor aufgrund der geringeren Abgastemperatur im Vgl. zum Ottomotor
• Aber: zur Zeit wird an thermisch beständigen VTG-Ladern für Ottomotoren geforscht
Auswirkungen des VTG-Laders auf Drehmoment und Ladedruck
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Einige schöne Beispiele für Turbolader im Kfz:
Audi RS6, V8-Biturbo, 460 PS, 560Nm
Übersicht Gründe Funktion VTG Beispiele Quellen
Mercedes CDI Motor Hochgezüchteter Dragsterturbo
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Besonders gute Idee:Anwendung in Suzuki GSX1300-R
Leistung: 300PS
Übersicht Gründe Funktion VTG Beispiele Quellen
8xTurbo LS1 57 Chevy Leistung: keine Angabe
Übersicht Gründe Funktion VTG Beispiele Quellen
Übersicht Gründe Funktion VTG Beispiele Quellen
Quellenangabe:
• www.lateral-g.net• Viehweg Lexikon Motorentechnik• TechnikProfi• Holland&Josenhans Technische Mathematik
Fzg.technik• Viehweg Lexikon Fahrzeugtechnik• Skript „Motorentechnik II“ des IVK Uni Stuttgart, WS
02/03• Diverse Bilder aus Google-Suchergebnissen
Übersicht Gründe Funktion VTG Beispiele Quellen
Für Fragen stehe ich nun gerne zur Verfügung.
Ansonsten bedanke ich mich für die Aufmerksamkeit!
ENDE
Andreas Schwager, 3BKKF 2/1, Januar 2005