Typen von Turboladern

Arten von Turboladern

Twin, Bi, Single, Triple, Quadro, Hybrid – viele scheinbar unverständliche Begriffe und Fragen, aber was genau verbirgt sich dahinter? In diesem Artikel beleuchten wir alle Arten von Turboladern, die sowohl in Oldtimern als auch in modernen Fahrzeugen zu finden sind, wie sie funktionieren, worin ihre Unterschiede bestehen und wo sie zum Einsatz kommen.

Single-Turbo

Der gängigste Typ von Turbolader ist der Single-Turbo, auch als Free-Floating bekannt, der seinen Namen daher hat, dass der Abgasstrom nicht geregelt wird. Ein einstufiger Turbolader ist die grundlegende Art der Aufladung, die in Benzin- und Dieselmotoren zum Einsatz kommt. Er funktioniert nach dem Prinzip, die Energie der Abgase zu nutzen, um das Turbinenrad anzutreiben, das wiederum das Kompressorrad antreibt. Der vom Turbolader erzeugte Ladedruck steht in direktem Zusammenhang mit der Drehzahl des Motors und der Größe der Räder. Es handelt sich um eine einfache und bewährte Methode der Aufladung, die eine Steigerung der Motorleistung bei relativ geringen Produktions- und Wartungskosten ermöglicht.

Einzelturbo mit Wastegate-Ventil oder variabler Geometrie. Hierbei handelt es sich um technologisch fortschrittlichere Turbinen, die eine größere Flexibilität hinsichtlich der Aufladeleistung bieten. Sie werden sowohl in Benzin- als auch in Dieselmotoren eingesetzt. Auf dem Foto unten sehen wir einen 887552-0001-Turbolader von Garrett, der für Mercedes-Benz Sprinter-Fahrzeuge mit einem OM642DE30LA-3-Liter-Motor entwickelt wurde, die in 2019. M0X0M produziert wurden

Twin-Turbo

Der Twin-Turbo, auch als Parallel-Twin-Turbo bekannt, ist ein fortschrittliches Aufladesystem, das aus zwei identischen, parallel angeordneten Turboladern besteht. Jeder Turbolader verfügt über ein eigenes Turbinen- und Kompressorrad, was eine Leistungsoptimierung in verschiedenen Drehzahlbereichen ermöglicht. Der Twin-Turbo wird häufig in großvolumigen Diesel- und Benzinmotoren eingesetzt, wo er ein besseres Ansprechverhalten bei niedrigen Drehzahlen und eine hohe Leistungsabgabe bei höheren Drehzahlen bietet. Der Einsatz von zwei Turboladern ermöglicht eine höhere Leistungsabgabe bei gleichbleibender Effizienz und Leistung des Motors. Hier sind die BMTS 40008485+40008486-Twin-Turbolader zu sehen, die im 6,0-Liter-W12-Motor des Bentley Bentayga verbaut sind, eine Leistung von 600 PS (447 kW) erbringen und in Modellen aus den Jahren 2015 bis 2019 zum Einsatz kamen.

Bi-Turbo

Der nächste Turboladertyp, den wir uns ansehen werden, ist der Bi-Turbo, auch bekannt als sequenzielle Turboaufladung, ein Aufladesystem, das auf zwei hintereinander angeordneten Turboladern basiert. Das System besteht aus einem „kleinen“ (Niederdruck-) und einem „großen“ (Hochdruck-) Turbolader. Der kleinere Turbolader wird bei niedrigen Motordrehzahlen aktiviert, da er weniger Energie für den schnellen Start benötigt. Sobald ein festgelegter Ladedruck oder eine bestimmte Motordrehzahl erreicht ist, beginnt der größere Turbolader zu arbeiten, was eine höhere Luftzufuhr ermöglicht. Der Einsatz dieser Technologie ermöglicht einen niedrigen Kraftstoffverbrauch (bis zu 8 l/100 km) bei hoher Leistungsabgabe (über 200 PS). Sie wird häufig in Dieselmotoren eingesetzt und ermöglicht eine optimale Nutzung der Abgase. Jeder Turbolader ist für die Aufladung bei bestimmten Motordrehzahlen zuständig. Ein gutes Beispiel ist das Bi-Turbo-System 823559-0005+823540-0004, das seit 2015 in Dieselmotoren des Opel Astra K 1.6 CDTI-Modells zum Einsatz kommt.

Dreifach- oder Vierfach-Turbo

Wie der Name schon sagt, handelt es sich hierbei um drei oder vier Turbolader an einem einzigen Motor. Das Funktionsprinzip ähnelt dem des Bi-Turbo, wobei die Turbolader nacheinander arbeiten. Dies ermöglicht eine hohe Leistung bei relativ geringem Kraftstoffverbrauch. Die Konstruktion ist jedoch komplex und in der Wartung teuer. Derzeit haben nur BMW-Ingenieure ähnliche Projekte umgesetzt, obwohl die Marke das Quad-Turbo-System inzwischen aufgrund der hohen Produktions- und Wartungskosten für Fahrzeuge mit dieser Art von Turbomotor aufgegeben hat. Eines dieser Projekte der Marke war ein 3-Liter-BMW-N57S-Tri-Turbo-Motor mit Direkteinspritzung, der in den Modellen BMW M550D, X5 M50D und X6 M50D verbaut wurde.

Hybrid-Boosting-Technologie

Dies ist ein allgemeiner Begriff, der häufig für modifizierte oder getunte Turbolader verwendet wird. Mit der Entwicklung der Elektromobilität werden auch Turbinen elektrifiziert. Derzeit kombinieren zwei auf dem Markt erhältliche Lösungen bekannte Turbo-Boosting-Technologie mit Elektromotoren.

Der erste Typ sind elektrische Kompressoren, die beim Motorstart einen schnellen Ladedruckaufbau bis zu den Drehzahlen ermöglichen, bei denen die Turbolader wirksam werden. Audi war der erste Hersteller, der diese Technologie in seinem 4.0 TDI einsetzte, wo die Twin-Turbo-Konfiguration durch einen elektrischen Kompressor von Valeo unterstützt wurde.

Der zweite Typ stellt einen echten Durchbruch auf dem Markt dar – den Einsatz eines Elektromotors im Lagergehäuse des Turboladers. Diese Konstruktion ermöglicht es dem Elektromotor, die Turboladerwelle bei niedrigen Motordrehzahlen mit Batteriestrom anzutreiben. Sobald ein ausreichender Ladedruck erreicht ist, treiben die Abgase den Turbolader an, der wiederum die Batterie auflädt.

Hybrid-Turbolader

Es handelt sich um eine innovative Lösung, die im Motorsport eingesetzt wird und eine Steigerung der Motorleistung durch Modifikation oder den Austausch des Original-Turboladers gegen einen effizienteren ermöglicht. Das Hauptziel von Hybrid-Turboladern ist die Leistungssteigerung, ohne dass wesentliche Änderungen an den Ansaug- und Abgassystemen erforderlich sind. Größere Bauteile und eine optimierte Konstruktion bei Hybrid-Turboladern führen zu höheren Leistungsparametern, was eine Steigerung der Motorleistung und des Drehmoments zur Folge hat. Wir stellen einen Hybrid-Turbolader IS38 mit Kugellagern von IHI Turbo Systems vor, bei dem das Kompressorgehäuse, das Kompressorrad sowie Welle und Rad modifiziert wurden. Er ist für einen 2-Liter-Audi TTS Quattro Roadster mit einer Leistung von 228 kW bestimmt, hergestellt in M0X10M.

So steigern Sie die Effizienz des Turboladers:

1. Optimierung der Kennfelder: Anpassung der Kraftstoffeinspritz- und Turboladersteuerkennfelder an neue Motorbetriebsparameter, um eine optimale Leistung unter veränderten Motorbedingungen zu gewährleisten. 

2. Steuerungsmodifikation: Implementierung einer fortschrittlichen elektronischen oder Vakuumsteuerung, die eine bessere Turboladersteuerung und optimale Leistung ermöglicht. 

3. Erhöhung des Luftstroms: Durch die Beseitigung von Einschränkungen im Ansaug- und Abgassystem sowie den Einsatz effizienterer Luftfilter und Auspuffanlagen können Luftstrom und Abgasströmung erhöht werden, was die Leistung des Turboladers verbessert. 

4. Mechanische Verstärkung: Um die Haltbarkeit zu erhöhen, können verstärkte Komponenten wie Wellen, Lager oder Gehäuse verwendet werden, um Schäden bei erhöhter Ladedruckleistung zu verhindern.

Arten von Kompressorrädern

Die Entwicklung der Technologie und die Abgasvorschriften haben im Laufe der Zeit zu einer Weiterentwicklung der Turbolader geführt. Da sich die beweglichen Elemente schneller drehen und höheren Temperaturen ausgesetzt sind, haben sich auch die Konstruktionen der Kompressorräder weiterentwickelt, um den sich ändernden Anforderungen gerecht zu werden.

Zu den Arten von Kompressorrädern für Turbolader gehören Standard-Kompressorräder, CNC-gefräste Kompressorräder und Tuning-Kompressorräder.

Zu den Arten von Turbolader-Kompressorrädern gehören Standard-Kompressorräder, CNC-gefräste Kompressorräder und Tuning-Kompressorräder. Hier finden Sie eine kurze Erläuterung der Unterschiede und Funktionen der einzelnen Arten von Turbolader-Kompressorrädern:

1. Standard-Kompressorrad: Dies ist der grundlegende Typ von Kompressorrad, der in serienmäßigen, werkseitig hergestellten Turboladern verwendet wird. Es weist eine typische Form und Konstruktion auf und bietet die vom Hersteller vorgesehene Grundleistung.

2. CNC-Kompressorrad: CNC-Kompressorräder (Computer Numerical Control) werden mit präzisen CNC-Maschinen gefertigt, was eine genauere Formgebung und optimale Anpassung der Schaufelform ermöglicht. CNC-Kompressorräder können den Luftstrom und die Leistung des Turboladers verbessern, was zu einer Steigerung der Motorleistung und des Drehmoments führt.

3. Tuning-Kompressorrad: Tuning-Kompressorräder wurden speziell für Motorsportbegeisterte entwickelt, die noch mehr Leistung und Performance aus ihrem Turbolader herausholen möchten. Sie weisen typischerweise aggressivere Schaufelformen auf und sind für maximalen Luftstrom optimiert. Diese Kompressorräder können in modifizierten oder Hochleistungsanwendungen eingesetzt werden und sorgen für mehr Leistung und ein besseres Ansprechverhalten des Motors.

Kurz gesagt zielt jeder Typ von Verdichterrad darauf ab, die Leistung des Turboladers durch Optimierung des Luftstroms zu steigern. CNC- und Tuning-Verdichterräder sind insbesondere darauf ausgerichtet, im Vergleich zu Standard-Verdichterrädern eine bessere Leistung zu bieten.

Elektrische Turbos

Ein elektrischer Turbolader, auch als E-Turbo bekannt, nutzt einen Elektromotor zum Antrieb des Kompressorrads. Dadurch entfällt die Verzögerung bei der Luftzufuhr zum Motor, was die Effizienz und das Ansprechverhalten verbessert. Er wird vor allem in Verbrennungsmotoren eingesetzt und liefert maximale Leistung und Drehmoment bei verschiedenen Motordrehzahlen. Darüber hinaus können E-Turbos genutzt werden, um durch elektrische Energierückgewinnung Energie aus Abgasen zurückzugewinnen.

Elektrische Turbolader werden hauptsächlich in Verbrennungsmotoren eingesetzt, insbesondere in Rennfahrzeugen und Hochleistungsautos, bei denen das Erreichen maximaler Leistung und maximalen Drehmoments in verschiedenen Drehzahlbereichen entscheidend ist. Darüber hinaus können E-Turbos genutzt werden, um durch elektrische Energierückgewinnung Energie aus Abgasen zurückzugewinnen. Auf dem unten gezeigten Foto ist ein neuer elektrischer Turbolader 904398-0004 zu sehen, der speziell für Mercedes-Benz AMG-Fahrzeuge entwickelt wurde.