Turbolader

Der Abgasturbolader wurde 1905 vom Schweizer Alfred Büchi erfunden. Seitdem wurde er stetig weiterentwickelt und lässt sich im modernen Autobau oft nicht mehr wegdenken. Das Funktionsprinzip eines Turboladers ist so einfach wie genial. Er nimmt die Energie, die durch den Druck oder die Bewegung des Abgases ensteht mithilfe einer Turbine auf, um mittels eines Verdichters dem Motor Luft zuzuführen, und so eine effizientere Kraftstoffverbrennung zu ermöglichen.

Im Grunde genommen besteht ein Abgasturbolader lediglich aus zwei über eine Welle verbundenen Flügel- oder Schaufelturbinen, von denen eine als Verdichter dient. Der Abgasstrom, der bei der Kraftstoffverbrennung entsteht, besitzt einen hohen Druck, wodurch er eine Rotation der Turbine bewirkt. Die Rotation wird über eine Welle zum Verdichter übertragen, der infolgedessen Luft von außen ansaugt und in den Zylinder drückt.

Durch diese zusätzliche Aufladung entsteht keinerlei Unterdruck im Ansaugsystem, der normalerweise bei hohen Drehzahlen üblich ist und dem Motor Leistung raubt.
Man unterscheidet zwei Arten von Abgasturboladern. Zum einen existieren Turbolader mit der sogenannten Stauaufladung. Die Turbinen dieser Lader werden rein durch den Druck des Abgasstromes angetrieben, der zunächst in einem Behälter angestaut wird, bis ein genügend hoher Druck vorhanden ist. Bei der Stoßaufladung wird der Bewegungsimpuls des Abgases genutzt. Der Abgasstrom gelangt durch eine möglichst kleine Abgasleitung direkt auf die Turbine und versetzt sie in Bewegung.

Moderne Turbolader erreichen Drehzahlen von bis zu 300000 Umdrehungen pro Minute, was extreme technische Anforderungen an Bauteile und Kühlung stellt. Ein hydrodynamisches Gleitlager, bei dem ein stetiger Ölfilm um die Turboladerwelle minimalste Reibung ermöglicht, ist die Voraussetzung für derart hohe Drehzahlen. Zudem werden bei heutigen Turboladern Keramikbauteile verwendet, die die Turbolader robuster machen.

Der Hauptvorteil einer Turboaufladung ist die erzielte Leistungs- und Drehmomentsteigerung bei gleichbleibender Motorgröße. Dadurch wird auch der Kraftstoffverbrauch deutlich gesenkt.
Nachteile sind vor allem die temperaturbedingte erhöhte Beanspruchung der Motorbauteile, weshalb ein aufwendigeres Kühlsystem erforderlich ist. Bei älteren Turbomotoren besteht zudem das Problem des sogenannten "Turboloches", da bei niedrigen Drehzahlen kein genügend hoher Ladedruck erzeugt werden kann und dadurch mit Leistungseinbußen zu rechnen ist.