Arten von Turboladern

In der Automobilindustrie werden verschiedene Arten von Turboladern verwendet:

  • Single-Turbo
  • Twin-Turbo
  • Twin-Scroll Turbo
  • Variable-Geometrie-Turbo
  • Variable Twin Scroll Turbo
  • Elektrischer Turbo

Single-Turbos

Single-Turbolader sind das, woran die meisten Menschen bei Turbos denken. Durch Verwendung unterschiedlich großer Elemente innerhalb des Turbos lassen sich völlig verschiedene Drehmomenteigenschaften erreichen. Große Turbos bieten eine höhere Leistung im oberen Leistungsbereich, während kleinere Turbos schneller spulen können und eine bessere Leistung im unteren Leistungsbereich bieten. Sie sind eine kostengünstige Möglichkeit, die Motorleistung und den Wirkungsgrad zu steigern, und werden daher immer beliebter. Kleinere Motoren können so ihre Effizienz steigern, indem sie dieselbe Leistung wie größere Saugmotoren erzeugen, jedoch bei einem geringeren Gewicht. Sie neigen jedoch dazu, innerhalb eines engen Drehzahlbereichs am besten zu funktionieren; und die Fahrer machen häufig die Erfahrung eines „Turbolochs“, bis der Turbo innerhalb seines maximalen Drehzahlbereichs zu arbeiten beginnt

Twin-Turbo

Wie der Name schon andeutet, bedeutet Twin-Turbo, dass einem Motor ein zweiter Turbolader hinzugefügt wird. Im Falle von V6- oder V8-Motoren kann dies durch Zuweisen eines einzelnen Turbos zu jeder Zylinderreihe erfolgen. Alternativ könnte ein kleinerer Turbo bei niedrigen Drehzahlen mit einem größeren Turbo für höhere Drehzahlen verwendet werden. Diese zweite Konfiguration (bekannt als doppelte sequenzielle Turboaufladung) ermöglicht einen breiteren Drehzahlbereich und bietet bei niedrigen Drehzahlen ein besseres Drehmoment (Verringerung des Turbolochs), liefert jedoch auch Leistung bei hohen Drehzahlen. Es überrascht nicht, dass zwei Turbos die Komplexität und die damit verbundenen Kosten erheblich erhöhen.

Twin-Scroll Turbo

Variable-Geometrie-Turbolader (VGT)

Typischerweise enthalten VGTs einen Ring aus aerodynamisch geformten Leitschaufeln im Turbinengehäuse am Turbineneinlass. In Turbos für PKWs und leichte Nutzfahrzeuge drehen sich diese Leitschaufeln, um den Gaswirbelwinkel und die Querschnittsfläche zu variieren. Diese internen Leitschaufeln verändern das Verhältnis der Turbos zum Radius (A/R) entsprechend der Motordrehzahl und liefern somit Spitzenleistung. Bei niedrigen Drehzahlen macht ein niedriges A/R-Verhältnis es möglich, dass der Turbo durch Erhöhen der Abgasgeschwindigkeit schneller aufspult. Bei höheren Drehzahlen erhöht sich das A/R-Verhältnis, wodurch der Luftstrom erhöht werden kann. Dies führt zu einer niedrigen Aufladeschwelle, die das Turboloch reduziert, und bietet ein breites und glattes Drehmomentband.

Während VGTs in der Regel in Dieselmotoren mit Abgasen niedrigerer Temperatur eingesetzt werden, war die Nutzung von VGTs in Benzinmotoren aufgrund ihrer Kosten und der Notwendigkeit, Bauteile aus nicht standardmäßigen Materialien herzustellen, bisher begrenzt. Aufgrund der hohen Temperatur der Abgase müssen die Leitschaufeln aus nicht standardmäßigen, hitzebeständigen Materialien hergestellt werden, um Schäden zu vermeiden. Dies hat ihre Verwendung auf Hochleistungsmotoren der Luxusklasse beschränkt.

Variable-Twin-Scroll-Turbolader (VTS)

Wie der Name vermuten lässt, vereint ein VTS-Turbolader die Vorteile eines Twin-Scroll-Turbos mit denen eines Turboladers mit variabler Geometrie. Dies erfolgt durch die Verwendung eines Ventils, das den Abgasstrom auf nur einen einzigen Scroll umleiten oder durch Variieren der Ventilöffnungsgröße auf beide Scrolls aufteilen kann. Das VTS-Turbolader-Design stellt eine günstigere und robustere Alternative zu VGT-Turbos dar und ist daher eine sinnvolle Option für Benzinmotoren

Elektrische Turbolader

Ein elektrischer Turbolader wird verwendet, um ein Turboloch zu vermeiden und einen normalen Turbolader bei niedrigeren Motordrehzahlen zu unterstützen, wenn ein herkömmlicher Turbo nicht besonders effizient ist. Dies wird durch Hinzufügen eines Elektromotors erreicht, der den Verdichter des Turbos von Anfang an und durch die niedrigeren Drehzahlen hindurch hochdreht, bis die Leistung aus dem Abgasvolumen hoch genug ist, um den Turbolader zu betreiben. Dieser Ansatz sorgt dafür, dass das Turboloch der Vergangenheit angehört und das Drehzahlband, in dem der Turbo effizient arbeitet, erheblich erhöht wird. So weit, so gut. Es scheint, dass elektrische Turbos die Antwort auf alle negativen Eigenschaften herkömmlicher Turbolader sind, allerdings gibt es auch hier einige Nachteile. Die meisten beziehen sich auf Kosten und Komplexität, da der Elektromotor untergebracht, mit Strom versorgt und außerdem gekühlt werden muss, um Zuverlässigkeitsprobleme zu vermeiden.

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