Ein Turbolader, gemeinhin als Turbo bezeichnet, ist eine Vorrichtung, die den Wirkungsgrad und die Leistung eines Verbrennungsmotors erhöht, indem sie zusätzliche Druckluft in den Brennraum drückt. Diese Verbesserung gegenüber der Leistung eines Saugmotors ist darauf zurückzuführen, dass der Kompressor mehr Luft – und entsprechend mehr Kraftstoff – in den Brennraum drücken kann als der atmosphärische Druck – in diesem Fall der Kolben selbst.
Wie funktioniert ein Turbolader?
Bei Kolben-Saugmotoren werden die Ansauggase durch den atmosphärischen Druck in den Motor gesaugt oder „geschoben“, indem sie die durch den Abwärtshub des Kolbens (der einen Unterdruckbereich erzeugt) entstandene volumetrische Lücke füllen, ähnlich wie beim Aufziehen einer Flüssigkeit mit einer Spritze.Die tatsächlich eingeatmete Luftmenge im Vergleich zur theoretischen Menge, wenn der Motor den atmosphärischen Druck aufrechterhalten könnte, wird als volumetrischer Wirkungsgrad bezeichnet. Der Zweck eines Turboladers besteht darin, den volumetrischen Wirkungsgrad eines Motors zu verbessern, indem die Dichte des Einlassgases (in der Regel Luft) erhöht wird, was eine höhere Leistung pro Motorzyklus ermöglicht.
Der Kompressor des Turboladers saugt Umgebungsluft an und verdichtet sie, bevor sie mit erhöhtem Druck in den Ansaugkrümmer gelangt. Dies führt dazu, dass bei jedem Ansaugtakt eine größere Luftmasse in die Zylinder gelangt. Die für den Betrieb des Zentrifugalkompressors erforderliche Energie stammt aus der kinetischen Energie des Motorabgases.
Geschichte der Turbolader
Die Zwangsansaugung geht auf das späte 19. Jahrhundert zurück, als Gottlieb Daimler 1885 die Technik patentierte, eine Zahnradpumpe zu verwenden, um Luft in einen Verbrennungsmotor zu drücken. Der Turbolader wurde von dem Schweizer Ingenieur Alfred Büchi (1879-1959) erfunden, der bei der Winterthurer Motorenbaufirma Gebrüder Sulzer die Forschung für Dieselmotoren leitete. 1905 erhielt er ein Patent für die Verwendung eines auspuffgetriebenen Kompressors, der Luft in einen Verbrennungsmotor presst, um die Leistung zu steigern. Es dauerte jedoch weitere 20 Jahre, bis die Idee umgesetzt wurde.
Die erste Anwendung der Turboladertechnologie, die auf ihrer Konstruktion basierte, erfolgte für große Schiffsmotoren, als das deutsche Verkehrsministerium 1923 die Passagierschiffe „Preussen“ und „Hansestadt Danzig“ in Auftrag gab. Beide Schiffe waren mit zwei Zehnzylinder-Dieselmotoren ausgestattet, deren Leistung dank der von Büchi entworfenen und unter seiner Aufsicht von Brown Boveri gebauten Turbolader von 1 750 auf 2 500 PS gesteigert werden konnte. Während des Ersten Weltkriegs rüstete der französische Ingenieur Auguste Rateau Renault-Motoren mit Turboladern aus, die verschiedene französische Kampfflugzeuge erfolgreich antrieben. 1918.Sanford Alexander Moss, Ingenieur bei General Electric, baute einen Turbolader in den Motor eines V12-Liberty-Flugzeugs ein.Der Motor wurde am Pikes Peak in Colorado in einer Höhe von 4.300 m getestet, um zu zeigen, dass er den Leistungsverlust, der bei Verbrennungsmotoren aufgrund des geringeren Luftdrucks und der geringeren Dichte in großen Höhen normalerweise auftritt, ausgleichen kann.
Quellen:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Turbocharger
- https://pl.wikipedia.org/wiki/Turbospr%C4%99%C5%BCarka
- https://reparts.pl/sklep/kategoria/turbosprezarki/
