Turbo-Tipps

Turbolader Technik

Der Turbolader wurde 1905 von seinem Erfinder, Alfred Büchi, im Deutschen Reich zum Patent angemeldet. Er dient dazu, den Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren zu steigern. Büchis Erfindung wurde stetig weiterentwickelt und optimiert, sodass der Turbolader heute außerordentliche Leistungen zustande bringt.

Wie ist ein Turbolader aufgebaut?

Der Turbolader besteht aus

  • einer Abgasturbine, die durch die Abgase des Motors angetrieben wird,
  • einer Welle, die wiederum durch die Abgasturbine angetrieben wird und
  • einer Frischgasturbine auf der anderen Seite der Welle, die durch die ihr zugeführte mechanische Energie der Welle Luft ansaugt und dem Motor zuführt.

Moderne Turbolader erreichen Wellendrehzahlen von über 200.000 Umdrehungen pro Minute, noch dazu wird ein Turbolader Abgastemperaturen von über 1000°C ausgesetzt. So entstehen hohe Materialbelastungen bis an die Haltbarkeitsgrenze.

Warum man niemals die drehbaren Teile eines Turboladers mit Pressluft beschleunigen sollte

Überschreitet der Turbolader seine Berstdrehzahl, wird die Fliehkraft an den Turbinenrädern so groß, dass entweder Abgas- oder Frischgasturbine brechen. Dies geschieht explosionsartig und in besonders schlimmen Fällen können diese sogar das Gehäuse durchschlagen.

Wieso sollte man einen Turbomotor langsam warmfahren?

Eigentlich sollte man jeden Motor, von dem man länger etwas haben möchte, langsam warmfahren. So können der Kolben und die anderen Bauteile langsam ihre Betriebstemperatur und somit die passende Ausdehnung zu ihrem Gegenüber erlangen. Außerdem entsteht kein übermäßiger Verschleiß.

Beim Turbolader ist es ähnlich. Wird er dadurch sehr schnell erwärmt, dass man bei kaltem Motor viel Last abverlangt und somit hohe Abgastemperaturen entstehen, kann sich die Hitze nicht gleichmäßig im Lader verteilen. Dies kann zu Materialverspannungen, Rissen und erhöhter Lagerbelastung führen. Außerdem wird der Turbolader vom Motoröl geschmiert. Hat das Öl seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht, sind die Schmiereigenschaften auch nicht optimal.

Wenn man also seinen Turbolader und Motor mag, sollte man die Öltemperaturanzeige im Auge behalten und den Motor erst voll belasten, wenn 80°C erreicht sind.

Warum soll man Turbomotoren kalt fahren und vor dem Abstellen noch eine Zeit im Standgas laufen lassen?

Je geringer die Temperatur und die Drehzahl der Turbinenräder im Turbolader ist bevor der Motor abgestellt wird, umso besser ist es für den Lader. Während der Motor noch läuft, wird der Turbolader noch von der Ölpumpe des Motors mit frischem Schmierstoff versorgt, wodurch Wärme abtransportiert werden kann. Außerdem wird auch durch die Frischgasturbine je nach Last immer ein gewisser Luftstrom gezogen, der ebenfalls kühlt. Die meisten Lader haben noch zusätzlich einen Zu- und Ablauf für das Kühlwasser, der durch die Kühlwasserpumpe des Motors versorgt wird.

Stellt man den Motor nun ab und die Kühlung durch Öl, Frischluft und Kühlwasser fällt weg, bildet sich ein Hitzestau im Turbolader: Die Temperatur zieht aus dem Abgasgehäuse in die Rumpfgruppe mit den Lagern bis hin zur Frischgasseite, da diese Bauteile nicht mehr gekühlt werden. Passiert dies zu schnell, kann das zu Materialverspannungen und Hitzerissen führen. Auch die Dichtungen und Lager sind in diesem Fall thermisch hoch belastet. Das Öl in den Lagern kann überhitzen und Verkohlungen hinterlassen. Außerdem kann das Kühlwasser in den Gehäusekanälen des Laders aufkochen und durch Dampfblasenbildung zu ungekühlten heißen Stellen führen.

"Ich muss immer an den armen Turbolader des Golf TDI meiner Nachbarn denken, wenn das Auto die Hofeinfahrt hoch noch im 2ten Gang mit fast Vollgas gequält wird und danach der Motor direkt abgestellt wird. Die Motorsteuerung versucht erst noch möglichst viel Ladedruck zu bekommen, weil viel Drehmoment abgefragt wird. Der Lader wird gerade maximal beschleunigt, so gut es eben bei niedrigen Motordrehzahlen geht, und wenn er gut 10.0000 Umdrehungen pro Minute erreicht hat, wird ihm einfach die Schmierung und Kühlung geklaut. Nicht wirklich gut!" - Bartek

Wenn man nur Fahrer ist und an seinem Fahrzeug nicht oder nur wenig schraubt, braucht man an dieser Stelle nur auf vorsichtiges Warm- und Kaltfahren zu achten und kann weiter im Shop herumschauen. Wer technisch mehr wissen möchte, sollte unbedingt weiterlesen.

Mein Turbolader ist defekt, kann ich ihn selber reparieren?

Wenn die Schäden an den Gehäusehälften oder an einem internen Wastegate sind, kann man die Gehäusehälften austauschen, genauso wie Teile vom Wastegate und der Druckdose. Oft gibt es dafür auch Tuningteile, wie zum Beispiel die Abgasgehäuse von Tial für Garrett Turbolader oder auch die Druckdosen von Forge. Sind die Turbinenräder aber beschädigt (zum Beispiel durch einen Lagerschaden), kann nur ein Turboinstandsetzer helfen. Denn sobald man die Mutter löst, ist das Teil nicht mehr gewuchtet. Da ein neues Auswuchten nur auf Spezial-Wuchtbänken für Turbolader möglich ist, sollte man in der eigenen Werkstatt lieber die Finger davonlassen.

Was ist nach einem Turboladerschaden zu beachten?

Zunächst muss der Grund des Schadens genau analysiert und vor Einbau eines neuen Turboladers behoben werden. Außerdem ist darauf zu achten, dass alle Ansaugwege und Ladeluftwege sorgfältig gereinigt werden. Auch der Abgaskrümmer ist zu säubern, um zu vermeiden, dass Späne oder abgebrochene Teile in den neuen, drehenden Turbolader oder den Motor fliegen.

Was ist beim Einbau eines Turboladers zu beachten?

  • Die Öl-Zulauf- und Ablaufleitungen sollten immer erneuert werden, da diese eventuell zugesetzt sein könnten.
  • Es bietet sich an, auch einen neuen Luftfilter einzubauen, damit der neue Turbo frei durchatmen kann und nicht in seiner Leistung begrenzt wird.
  • Alle Dichtungen, die im Zusammenhang mit dem Turbolader stehen, sollten erneuert werden. Ist zum Beispiel eine Krümmerdichtung an einem Zylinder undicht, so bekommt der Turbolader nicht die volle Abgasmenge, also ist es ähnlich wie ein leicht geöffnetes Wastegate. Dadurch kann die gesamte Ladedruckregelung nicht richtig arbeiten und es entstehen große Auswirkungen durch einen kleinen Defekt.

Ich möchte zur Leistungssteigerung einen größeren Turbolader verbauen, worauf ist zu achten?

Zuerst sollte man sich Gedanken dazu machen, wieviel Leistung man haben möchte. Es macht keinen Sinn, einfach auf Verdacht einen größeren Lader zu verbauen. Man sollte auf bekannte Turbokits zurückgreifen. Für diese bestehen Erfahrungswerte, welche Leistung damit zu erreichen ist. Möchte man weiter in die Materie einsteigen und traut sich zu, sein Turbokit selber zusammenzustellen, so sollte man sich mit der Interpretation der Verdichterkennfelder und Turbinenkennfelder von Turboladern befassen. Leider kommt man dabei nicht ohne ein wenig Mathematik aus.

Wie kann ich das Verdichterkennfeld interpretieren?

Luftmenge / Luftmasse (x-Achse):

Entscheidend für die Leistung ist, wieviel Luftmenge oder Luftmasse der Turbolader fördern kann. Die Angaben der Hersteller sind leider unterschiedlich. Garrett gibt zum Beispiel die Luftmasse in lb/min. an. 10lb/min. sind für etwa 100 PS Motorleistung gut. Ein Turbolader der 50lb/min. bei 2bar Ladedruck schafft, ist daher für 500 PS bei 2bar Ladedruck gut, vorausgesetzt natürlich, der Motor dazu ist auch im Stande bei 2bar Ladedruck diese Luftmasse zu verarbeiten.

10lb/min. sind ca. 4,538kg/min., für diejenigen, die auf die Angaben von anderen Herstellern im metrischen System umrechnen wollen. Möchte man in Luftvolumen umrechnen, muss man den Luftdruck und die Temperatur berücksichtigen. 1013,25 hPa Luftdruck und 15°C Temperatur ist die Luftdichte 1,225 kg/m³. Also gehen bei unserem Beispiel 10lb/min.-> 4,538kg/min. x 1,225kg/m³ = ~5,56m³/min. oder ~5560l/min. durch einen Motor bei 100PS Leistungsabgabe.

Ladedruck / Kompressionsrate(y-Achse):

Der Ladedruck sollte jedem, der sich mit Turboladern beschäftigt, bekannt sein. Ladedruck baut sich auf, wenn zum Motor mehr Luftvolumen oder auch Luftmasse gefördert wird als der Motor ohne Aufladung als Saugmotor verarbeiten könnte.

Steigert man also zum Beispiel durch Nockenwellen, die längere Steuerzeiten haben, den Durchsatz des Motors, wird der Ladedruck bei gleichem Fördervolumen des Verdichters sinken. Die verarbeitete Luftmasse steigt jedoch, wodurch sich trotz gesunkenem Ladedruck die Leistung erhöht.

Der Ladedruck wird im Verdichterkennfeld nicht direkt angegeben, sondern als Kompressionsrate vor Verdichter zu Kompressionsrate nach Verdichter. Bei Kompressionsrate 2,5 ist der Ladedruck etwa 1,5bar, also einfach Kompressionsrate minus 1.

Was macht einen guten Turbokrümmer aus?

Man muss zwischen Stauaufladungskrümmern und Stoßaufladungskrümmern unterscheiden.

Stauaufladungskrümmer werden meist bei Serienmotoren verwendet, sind aber auch für Tuning erhältlich. Sie sind gut bei engen Platzverhältnissen. Bei einem Stauaufladungskrümmer werden die Kanäle der einzelnen Zylinder auf kurzem Weg vor dem Turbolader zusammengeführt. Vor dem Turbolader bildet sich ein Abgasstau, wodurch die Abgasturbine angetrieben wird. Stauaufladungskrümmer sind meist Gussteile, seltener Schweißkonstruktionen. Wer eine leichte Leistungssteigerung erzielen möchte, kann also gut zu Stauaufladungskrümmern greifen oder einfach einen Turbolader verwenden, der an seinen Serienkrümmer passt.

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Stoßaufladungskrümmer sind, wenn man alle ihre Vorteile nutzen möchte, so etwas wie die Königsdisziplin im Turbomotorenbau. Sie bestehen meist aus sehr verwundenen, geschweißten Rohrkonstruktionen mit möglichst gleicher Rohrlänge auf dem Weg von den einzelnen Zylindern zum Turbolader. Ein Stoßaufladungskrümmer soll nicht nur durch den Abgasstau die Turbine antreiben, sondern zusätzlich durch die Stoßenergie der am Auslassventil austretenden Abgase. Deswegen müssen diese Krümmer möglichst strömungsgünstig und unter Beachtung der Zündfolge aufgebaut sein.

Beispiel: Bei einem 4-Zylinder ist die Zündfolge 1-3-4-2. Treffen sich alle Rohre vor dem Turbolader in einem 4-in-1-Sammler, so sollten die Rohre möglichst so am Sammler ankommen, dass sich ein Drall im Abgasstrom ergibt: Zylinder 1 neben 3, 4 neben 3 und 2 neben 4. So laufen die Druckstöße der Zylinder immer im Kreis und erzeugen einen Wirbel. Außerdem können die Druckwellen in gleichmäßiger Abfolge auf die Abgasturbine des Turboladers wirken.
Hat man bei gleichem Beispiel einen Turbolader mit 2-flutigem Abgasgehäuse, so sollten möglichst immer die Zylinder mit dem größten Zündabstand zusammengefasst werden, also 1 mit 4 und 3 mit 2 oder bei einem 6-Zylinder mit der Zündfolge 1-5-3-6-2-4 bei einem 2-flutigen Gehäuse die Zylinder 1-3-2 und 5-6-4.

Man sollte bei einem Turbokrümmer immer darauf achten, dass er aus möglichst hitzebeständigem und zunderfestem Material gebaut ist. Wenn auch sehr selten zu finden, aber absolut optimal, sind Turbokrümmer mit gesteckten, beziehungsweise abnehmbaren Sammlern, da durch die Steckverbindung keine Hitzeverspannungen entstehen können. So kann man die Krümmer auch aus dünnwandigen Rohren fertigen, ohne dass sie reißen. Bei Krümmern ohne gesteckten Sammler sind eher die Konstruktion und die Materialwahl dafür verantwortlich als die Materialstärke, ob mit der Zeit Risse entstehen.

Turbokrümmer selber bauen – Mit Flanschen von Bar-Tek

Wer seinen Krümmer selber bauen möchte, kann bei uns im Shop gleich die richtigen Flansche dazu bekommen. Sie sind aus hitzebeständigem Edelstahl. Auch wenn man nur mal einen Flansch an einem Teil identifizieren möchte, sind diese Zeichnungen hilfreich. Hier eine Zusammenfassung der gängigsten Flansche, Sonderflansche gibt es auf Anfrage.

 

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T25

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T3

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T4 Devided

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T4

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Twin-Scroll / Single-Scroll: Einflutige oder zweiflutige Abgasseite – wo liegt der Unterschied?

Ab einer gewissen Ladergröße gibt es teilweise einflutige oder zweiflutige Turbinengehäuse. Ein zweiflutiges Turbinengehäuse verbessert das Ansprechverhalten des Laders aber nur dann, wenn man auch einen passenden Stoßaufladungskrümmer dafür baut. Bei einem 4-Zylinder mit Zündfolge 1-3-4-2 als Beispiel müssen immer die zwei Zylinder mit dem größten Zündabstand auf einen Kanal im Turbinengehäuse. Also Zylinder 1+4 und Zylinder 2+3 gehören zusammen. So ergibt sich für den Motor auch eine drehmomentorientierte Krümmerführung wie bei einem 4in2in1 Krümmer.

Man sollte es vermeiden, ein geteiltes Turbinengehäuse bei einem Krümmer zu verbauen, der zuerst alle 4 Zylinder zusammenführt und danach den Abgasstrom wieder teilt. Dafür sind diese Turbolader nicht gedacht und das Ansprechverhalten bei niedrigen Motordrehzahlen wird dadurch schlecht. Für solche Fälle sollte man ein einflutiges Turbinengehäuse bevorzugen.

Wer also trotz einem großen Turbolader noch ein gutes Ansprechverhalten und nicht allzu hohen Abgasgegendruck haben möchte und in der Lage ist, einen passenden Abgaskrümmer zu bauen, sollte ruhig zum zweiflutigen Gehäuse greifen. Für Stauaufladung und kleinere Lader lohnt der Aufwand aber nicht. So haben beide Varianten ihre Daseinsberechtigung.

Was muss ich bei der Luftansaugung beachten?

Das wichtigste ist eigentlich, dass der Turbolader mit möglichst geringem Strömungswiderstand möglichst viel, möglichst kalte und möglichst trockene Luft ansaugen kann. So ist mit einem Satz zwar eigentlich alles gesagt aber dennoch ist dies oft nicht ganz einfach zu realisieren.

Zuerst sollte man darauf achten, dass die Filterfläche des Luftfilterelements nicht zu klein ist, da sonst zu viel Strömungswiderstand entsteht.

Beispiel: Der Luftfilter eines Porsche GT3 mit 435PS hat die Maße: 178mm x 522mm. Also ergibt sich ohne die Berücksichtigung des gefalteten Luftfilterelements eine Fläche von 92916mm². Das entspricht 92916mm² / 435PS = 213.6mm² / PS. Porsche wird als Hersteller sicherlich keinen Wert darauf legen, seine Motoren über den Luftfilterdurchsatz in der Leistung zu drosseln, deswegen kann man mit diesem Wert gut berechnen, wieviel Filterfläche man für sein Turboprojekt etwa benötigt.

Leider sieht man bei vielen Umbauten zwar große Filter, aber sie liegen oft ungeschützt im Motorraum. So ziehen sie viel warme Luft und es wird Leistung verschenkt. Wenn man sich über die drei Grundlagen aber ein wenig Gedanken macht, kann man sicher für jeden Umbau eine gute Lösung finden.

 Wie erkenne ich einen guten Ladeluftkühler?

Der Ladeluftkühler sollte der Ladeluft einen möglichst geringen Widerstand beim Durchströmen entgegensetzen und sie möglichst weit abkühlen. Dazu sind strömungsgünstig geformte Seitenkästen wichtig und eine große Fläche des Kühlers. Durch die große Fläche erhöht sich die Anzahl der Kanäle im Kühler und somit der Querschnitt, durch den die Ladeluft strömen kann. Ebenfalls sollte man, gerade dann wenn der Wasserkühler hinter dem Ladeluftkühler liegt, darauf achten, dass das Kühlernetz nicht zu dick ist. Durch ein dünnes Netz sinkt zwar wieder der Querschnitt für die Ladeluft, dafür kann der Kühler aber vom Fahrtwind besser durchströmt werden. Wenn man der Ladeluft zwar wenig Widerstand entgegensetzt aber sie wegen schlechter Fahrtwinddurchströmung nicht genug abkühlt, hat man auch nichts gewonnen. Also ist es am besten, einen möglichst großflächigen Kühler mit dünnem Netz und strömungsgünstigen Seitenkästen zu finden, der im Idealfall auch noch mit wenig Aufwand ins Fahrzeug einzubauen ist.

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Was ist ein Wastegate?

Das Wastegate ist eine Umgehung der Abgasturbine, wodurch die Abgase an der Turbine vorbei geleitet werden. Bei geöffnetem Wastegate wird die Turbine nicht mehr durch die Abgase angetrieben. Daraufhin sinkt die Drehzahl des Turboladers. Je nachdem wie weit das Wastegate geöffnet wird, wird der Ladedruck reduziert oder sogar komplett abgebaut. Das Wastegate wird meist mit einem Gestänge einer Druckdose gesteuert. Um die Druckdose zu kontrollieren, ist meist ein Taktventil vorgeschaltet.

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Sollte man lieber ein externes oder ein internes Wastegate nutzen?

Meist sind kleinere Lader mit internen Wastegates ausgestattet, für größere Turbos braucht man oft zusätzlich ein externes Wastegate. Interne Wastegates sind meist schon ab Werk sehr gut an den Lader angepasst. Bei Externen muss man etwas probieren, kann aber für seinen Einsatzzweck vielleicht bessere Ergebnisse erzielen als mit Internen.

Damit man für den individuellen eigenen Umbau die richtige Lösung findet, muss man zunächst einmal sehen, wieviel Platz im Motorraum ist und welche Ladergröße man überhaupt fahren will. Dafür sollte man überlegen, wieviel Ladedruck man bei welchem Hubraum fahren möchte und auf welche Leistung man damit in etwa kommen möchte. Anschließend sollte man abwägen, wie man mit dem zur Verfügung stehenden Platz klarkommt und wie man alle Komponenten möglichst strömungsgünstig und thermisch unkritisch unterbekommt. Es ist also etwas Kreativität gefragt!

Wie funktioniert die Ladedruckregelung?

Wenn das Wastegate öffnet, kann ein Teil der Abgase an der Turbine des Turboladers vorbeiströmen. Dadurch wird der Turbolader nicht mehr so stark angetrieben und somit der Ladedruck reduziert. Das Ventil oder die Klappe des Wastegates wird von einer Membrandose angesteuert. Auf die eine Seite der Membrane wirkt dabei der Ladedruck und auf die andere Seite die Kraft einer Feder. Übersteigt der Ladedruck die Kraft der Feder, so öffnet das Wastegate. Um also den Ladedruck einzustellen, ab dem das Wastegate öffnet, kann man die Federvorspannung erhöhen beziehungsweise verringern oder eine härtere beziehungsweise weichere Feder einbauen. Fährt man das Wastegate ungeregelt, kann man nur einen festen Maximalladedruck einstellen.

Möchte man den maximalen Ladedruck während der Fahrt einstellen, so muss man in der Ladedruckleitung zum Wastegate ein Dampfrad einbauen. Wichtig ist dabei, dass die Feder und Federvorspannung im Wastegate immer auf den niedrigsten Maximalladedruck ausgelegt ist, den man fahren möchte. Das Dampfrad arbeitet wie eine einstellbare Leckage. Je weiter man das Dampfrad aufdreht, je mehr Ladedruck wird abgelassen und je weniger Ladedruck kommt an der Membrandose an.

Beispiel: Das Wastegate würde bei 0,6bar öffnen, wenn das Dampfrad zu ist. Dreht man das Dampfrad soweit auf, dass bei 1,0bar Ladedruck aber nur 0,5bar an der Membrandose ankommen, so öffnet das Wastegate erst bei. 1,1bar oder 1,2bar.

Ähnlich funktioniert ein elektronisches Dampfrad oder eine elektronische Ladedruckregelung. Beide verfügen statt dem mechanischen Dampfrad über ein elektromagnetisches Ventil (bei VAG zum Beispiel N75-Ventil genannt), das in einer gewissen Frequenz angesteuert wird. Bekommt es seine Ansteuerung beispielsweise mit 50Hz Frequenz, kann es 50x je Sekunde angesteuert werden also alle 20 ms (Millisekunden). Wird es also 50x je Sekunde mit 10ms also mit 50% Signallänge angesteuert, öffnet es etwa zur Hälfte. 5ms Ansteuerungszeit würden das Ventil etwa zu 25% öffnen, und so weiter.

Die Elektronik des Motorsteuergeräts oder elektronischen Dampfrads kann also die Einschaltzeit regeln und dadurch bestimmen, wieviel Ladedruck an die Membrandose weitergeleitet wird. Durch eine elektronische Ladedruckregelung hat man den Vorteil, dass man beispielsweise einen unterschiedlichen Ladedruck je nach Motortemperatur, Motordrehzahl oder anderen Parametern einstellen kann, es ist also deutlich flexibler aber natürlich auch technisch viel aufwendiger.

Um ein Beispiel für die elektronische Ladedruckregelung zu nennen, ist die Overboost-Funktion gut geeignet. Manche Fahrzeuge haben diese ab Werk. Unter anderem der alte Audi 5Zylinder Turbo Motor lässt, wenn man voll beschleunigt, für eine Zeit von ca. 30 Sekunden einen um 0,2 bar höheren Ladedruck zu. Wie lange und ob die Overboost-Funktion überhaupt eingesetzt wird, steht aber alles im Programm der Ladedruckregelung und ist nur durch zum Beispiel Chiptuning veränderbar.

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Was sagt das A/R- Verhältnis aus?

A/R steht für "Area over Radius” am Turboladergehäuse, oder einfacher ausgedrückt: Es sagt aus, wie stark sich der Strömungsquerschnitt im Turboladergehäuse über seinen Radius verändert oder auch nicht.

Vergleicht man zum Beispiel zwei Gehäuse von einer Abgasturbine: Das eine mit 0.82 A/R, das andere mit 1.01 A/R, so haben beide den gleichen Eintrittsquerschnitt am Krümmerflansch, wenn sie die gleiche Flanschform haben (zum Beispiel T4-Flansch). Im Gehäuse mit 0.82 A/R nimmt der Querschnitt allerdings deutlich schneller ab als im Gehäuse mit 1.01 A/R. Meist sieht man dies auch an den äußeren Abmaßen der Abgasgehäuse. Genauso verhält sich die Sache auch bei Verdichtergehäusen, allerdings werden sie andersherum durchströmt, wodurch der Querschnitt im Strömungsverlauf zunimmt, anstatt abzunehmen. Normalerweise haben die Hersteller der Verdichtergehäuse immer in einem festen A/R und bieten für die Abgasseite verschiedene Gehäuse mit verschiedenen A/R und/oder Flanschformen an. Die Turbinenkennfelder sind deswegen auch mit mehreren Kennlinien für die verschiedenen A/R’s versehen. Grundliegend kann man sagen, je kleiner das A/R je eher spricht der Lader an, je mehr Abgasstau verursacht er aber auch wieder bei größeren Drehzahlen. Bei großem A/R ist es umgekehrt.

Wie kann ich das Abgasturbinen-Kennfeld interpretieren?

Das Kennfeld zeigt dir, welche Leistung der Turbolader bei welcher Drehzahl generiert. Die Kennlinie der Abgasturbine, hat an der x-Achse die Kompressionsrate. Allerdings geht es hier nicht um angesaugte zu verdichteter Luft, sondern um Abgasdruck vor der Turbine zu Abgasdruck nach der Turbine. An der y-Achse ist der Massenstrom für die Abgase abzulesen.

Wo liegen die Unterschiede der Turbolader von KKK, Garrett, Borg Warner und Turbonetics?

KKK Lader

Die KKK Lader sind oft bei Serienfahrzeugen verbaut. Im Tuningbereich werden oft Lader von größeren Motoren an Kleinere gebaut. Die gebräuchlichsten Laderbaureihen von KKK sind gleitgelagert. Die Upgrade-Lader sind eine Kombination aus der originalen Abgasturbine, teilweise mit einem anderen A/R am Gehäuse, und einem größeren Verdichter von einem Lader für einen größeren Motor. KKK liefert für seine Turbolader so ziemlich jedes kleine Einzelteil. So können Turboladerinstandsetzer Teile verschiedener Lader sehr gut kombinieren. Leider liefert KKK wenig Informationen, so sind kaum Verdichter- oder Turbinenkennfelder zu finden und wenn man auf Lader zugreift, bei denen Teile aus zwei oder mehr Turboladern kombiniert wurden, würden einem selbst diese Angaben wenig nützen. Bei den KKK Ladern sollte man sich also vorher informieren, wer schon einmal etwas Ähnliches gefahren hat und wie es bei ihm gelaufen ist.

Garrett Lader

Bei Garrett Ladern ist der Informationsstand deutlich besser. Dort gibt es zu jedem Lader aus dem normalen Programm auch direkt die Verdichter- und Turbinenkennfelder. Alle Garrett Lader, die hinter der Bezeichnung ein "R" tragen, sind mit Kugellagern an der Hauptwelle ausgestattet. Durch die Kugellager wird ein schnelleres Hochdrehen des Laufzeugs erreicht. Durch schnelleres Hochdrehen des Laufzeugs ergibt sich bei gleicher Ladergeometrie ein besseres Ansprechverhalten im Vergleich zu Gleitlagern und damit ein schnellerer Ladedruckaufbau.

Garrett Turbolader mit Kugellagern sollten immer mit einem Ölrestriktor gefahren werden, weil die Lager und Dichtungen nicht auf einen hohen Öldruck ausgelegt sind. Diesen Restriktor solltest du am besten immer direkt mit dem Lader zusammen bestellen.

Die Garrett GTX Turbolader sind genauso aufgebaut wie die GT Lader mit gleicher Bezeichnung. Der Unterschied liegt nur im Verdichterrad. Die GTX Verdichterräder sind statt aus einem Gussrohling, aus einem Schmiederohling gefertigt und werden danach mit der CNC-Fräse in eine strömungsoptimierte Form gebracht. Die GTX Laderserie schafft dadurch mehr Luftmasse und höhere Ladedrücke.

EFR Lader

Die EFR Lader Serie von Borg Warner ist technologisch derzeit auf dem höchsten Stand. Alle EFR Lader sind doppelt keramisch kugelgelagert und besitzen einen ins Gehäuse integrierten Ölrestriktor. Die geschmiedeten Verdichterräder sind so fein mit der CNC-Fräse nachbearbeitet, dass sie fast wie poliert aussehen. Die Verdichtergehäuse sind in ihrer Form saugseitig und druckseitig strömungsoptimiert. Sogar ein Blow-Off-Ventil (Schubumluftventil) wurde strömungsgünstig integriert. Auf der Verdichterseite ist noch dazu ein Magnetventil, welches zur Ansteuerung der Wastegatedose bei Ladern mit internem Wastegate befestigt ist. Am Verdichtergehäuse befindet sich auch eine vorgearbeitete Bohrung mit einem M6 Innengewinde daneben. Nimmt man das Verdichtergehäuse ab und bohrt komplett hindurch, kann an dieser Stelle ein Drehzahlsensor eingesetzt werden. Eine Auswertelektronik bietet Borg Warner dafür zwar nicht an, aber man kann mit einem Oszilloskop die Laderdrehzahl bei Prüfstandsläufen beobachten und so zusammen mit dem Ladedruck genau definieren, an welchem Punkt in seinen Kennfeldern sich der Lader gerade befindet.

Schaut man sich die Abgasseite der EFR Lader an, so ist zu sehen, dass Borg Warner die kleineren Lader der Serie komplett mit T25 Flanschen und nur einem A/R für das Abgasgehäuse anbietet. Die größeren Lader werden dann in drei verschiedenen A/R angeboten, wobei das Gehäuse mit dem kleinsten A/R immer einen T25 Flansch und ein internes Wastegate hat. Das mittlere Gehäuse hat einen zweiteiligen T4 Flansch und ebenfalls ein internes Wastegate und die großen Gehäuse sind ebenfalls mit einem geteilten T4 Flansch versehen, besitzen aber kein internes Wastegate und müssen somit mit einem Externen gefahren werden. Bei allen EFR Ladern ist ein Turbinenrad aus sehr leichtem und hochtemperaturfestem Gamma Titan verbaut. Dieser Werkstoff lässt sich nicht eindeutig als Keramik oder Metall einordnen. Durch die reduzierten Massen in Verbindung mit der Kugellagerung bekommt man so ein sehr schnelles Ansprechverhalten und eine hohe Drehzahlfestigkeit des Laufzeugs. Mit dem verwendeten Material lassen sich Abgastemperaturen bis 1050 Grad Celsius fahren. Mit Ladern anderer Hersteller geht dies nur sehr kurzzeitig. Bei anderen Ladern sollte man ab 900-950 Grad vorsichtig werden.

Die Borg Warner EFR Serie ist also durchweg empfehlenswert. Schade nur, dass bei Borg Warner die meisten größeren Lader der Serie noch nicht lieferbar sind.

Turbonetics

Turbonetics hat ein sehr breites Angebot an Turboladern für den Tuning-Bereich. Es sind nicht für alle Lader Verdichter- und Turbinenkennfelder verfügbar. Turbonetics hat aber eine Applikationsliste an der man sich gut orientieren kann.

Man braucht nur zu schauen, mit welchem Hubraum man welche Leistung erreichen möchte und schon hat man den passenden Lader. Je nach Laderserie bietet Turbonetics verschiedene Verdichterseiten mit "Anti-Surge”-Bohrungen oder "High-Flow”-Geometrie. Die Bohrungen für Anti Surge sind vom Ansaugstutzen gerade bis zum Turbinenrad. Dadurch kann, wenn der Verdichter noch nicht genug fördert, bei niedrigen Drehzahlen etwas Luft an der Turbine vorbeiströmen. So wird das Verdichterkennfeld breiter und das nutzbare Drehzahlband des Motors ebenfalls. Der Ladedruck wird schneller aufgebaut. Diese Verdichterseiten lassen dafür allerdings einen etwas niedrigeren Ladedruck zu. Die High-Flow Verdichterseiten arbeiten bei niedrigeren Drehzahlen dafür wie eine Verdichterseite mit normaler Geometrie. Dadurch dass sie aber einen größeren Ansaugdurchmesser haben und um den Verdichtereinlass herum Viertelkreise eingefräst sind, kann der Ansaugtrichter mit mehr Luft von der Seite angeströmt werden. Durch die bessere Anströmung führen diese Verdichtergehäuse zu etwas mehr Fördervolumen und einem etwas höheren Ladedruck bei hohen Drehzahlen. Turbonetics bietet in manchen Laderserien ähnlich wie bei Garrett auch Lader mit keramischen Kugellagern an, die zu den sonst üblichen Gleitlagern ein nochmals deutlich besseres Ansprechverhalten zeigen.

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