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Turbo-Tipps

So behandelst du deinen Turbolader richtig
von
Bartek Bartoszewicz
Tuning-Profi
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Das musst du ├╝ber deinen Turbo wissen

Der Turbolader geh├Ârt zu den besonders wichtigen Bauteilen, wenn es ums Tuning geht. Im Alltag k├Ânnen wir viel falsch machen, wenn wir nicht wissen, wie man richtig mit ihm umgeht. Und auch f├╝r die Leistungssteigerung ist das Zusammenspiel der einzelnen Turboparts und anderer Motorkomponenten wichtig. Deshalb bekommst du hier wertvolle Turbo-Tipps, die dir deinen Tuning-Alltag sehr erleichtern werden. Mit dabei sind warm- und kaltfahren des Turbos, wichtige Fragen zur Ansaugung, dem Wastegate und Co. Und du erf├Ąhrst, ob du deinen Turbo selbst reparieren kannst, welche unterschiedlichen Lader es gibt und noch einiges mehr.

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 zugef├╝hrte mechanische Energie der Welle Luft ansaugt und dem Motor zuf├╝hrt.

Moderne Turbolader erreichen Wellendrehzahlen von ├╝ber 200.000 Umdrehungen pro Minute, noch dazu wird ein Turbolader Abgastemperaturen von ├╝ber 1000┬░C ausgesetzt. So entstehen hohe Materialbelastungen bis an die Haltbarkeitsgrenze.

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

├ťberschreitet der Turbolader seine Berstdrehzahl, wird die Fliehkraft an den Turbinenr├Ądern so gro├č, dass entweder Abgas- oder Frischgasturbine brechen. Dies geschieht explosionsartig und in besonders schlimmen F├Ąllen k├Ânnen diese sogar das Geh├Ąuse durchschlagen.

Wieso sollte man einen Turbomotor langsam warmfahren?

Eigentlich sollte man jeden Motor, von dem man l├Ąnger etwas haben m├Âchte, langsam warmfahren. So k├Ânnen der Kolben und die anderen Bauteile langsam ihre Betriebstemperatur und somit die passende Ausdehnung zu ihrem Gegen├╝ber erlangen. Au├čerdem entsteht kein ├╝berm├Ą├čiger Verschlei├č.

Beim Turbolader ist es ├Ąhnlich. Wird er dadurch sehr schnell erw├Ąrmt, dass man bei kaltem Motor viel Last abverlangt und somit hohe Abgastemperaturen entstehen, kann sich die Hitze nicht gleichm├Ą├čig im Lader verteilen. Dies kann zu Materialverspannungen, Rissen und erh├Âhter Lagerbelastung f├╝hren. Au├čerdem wird der Turbolader vom Motor├Âl geschmiert. Hat das ├ľl seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht, sind die Schmiereigenschaften auch nicht optimal.

Wenn man also seinen Turbolader und Motor mag, sollte man die ├ľltemperaturanzeige 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 Turbinenr├Ąder im Turbolader ist bevor der Motor abgestellt wird, umso besser ist es f├╝r den Lader. W├Ąhrend der Motor noch l├Ąuft, wird der Turbolader noch von der ├ľlpumpe des Motors mit frischem Schmierstoff versorgt, wodurch W├Ąrme abtransportiert werden kann. Au├čerdem wird auch durch die Frischgasturbine je nach Last immer ein gewisser Luftstrom gezogen, der ebenfalls k├╝hlt. Die meisten Lader haben noch zus├Ątzlich einen Zu- und Ablauf f├╝r das K├╝hlwasser, der durch die K├╝hlwasserpumpe des Motors versorgt wird.

Stellt man den Motor nun ab und die K├╝hlung durch ├ľl, Frischluft und K├╝hlwasser f├Ąllt weg, bildet sich ein Hitzestau im Turbolader: Die Temperatur zieht aus dem Abgasgeh├Ąuse in die Rumpfgruppe mit den Lagern bis hin zur Frischgasseite, da diese Bauteile nicht mehr gek├╝hlt werden. Passiert dies zu schnell, kann das zu Materialverspannungen und Hitzerissen f├╝hren. Auch die Dichtungen und Lager sind in diesem Fall thermisch hoch belastet. Das ├ľl in den Lagern kann ├╝berhitzen und Verkohlungen hinterlassen. Au├čerdem kann das K├╝hlwasser in den Geh├Ąusekan├Ąlen des Laders aufkochen und durch Dampfblasenbildung zu ungek├╝hlten hei├čen Stellen f├╝hren.

"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 gequ├Ąlt wird und danach der Motor direkt abgestellt wird. Die Motorsteuerung versucht erst noch m├Âglichst 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 K├╝hlung 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 m├Âchte, sollte unbedingt weiterlesen.

Mein Turbolader ist defekt, kann ich ihn selber reparieren?

Wenn die Sch├Ąden an den Geh├Ąuseh├Ąlften oder an einem internen Wastegate sind, kann man die Geh├Ąuseh├Ąlften austauschen, genauso wie Teile vom Wastegate und der Druckdose. Oft gibt es daf├╝r auch Tuningteile, wie zum Beispiel die Abgasgeh├Ąuse von Tial f├╝r Garrett Turbolader oder auch die Druckdosen von Forge. Sind die Turbinenr├Ąder aber besch├Ądigt (zum Beispiel durch einen Lagerschaden), kann nur ein Turboinstandsetzer helfen. Denn sobald man die Mutter l├Âst, ist das Teil nicht mehr gewuchtet. Da ein neues Auswuchten nur auf Spezial-Wuchtb├Ąnken f├╝r Turbolader m├Âglich ist, sollte man in der eigenen Werkstatt lieber die Finger davonlassen.

Was ist nach einem Turboladerschaden zu beachten?

Zun├Ąchst muss der Grund des Schadens genau analysiert und vor Einbau eines neuen Turboladers behoben werden. Au├čerdem ist darauf zu achten, dass alle Ansaugwege und Ladeluftwege sorgf├Ąltig gereinigt werden. Auch der Abgaskr├╝mmer ist zu s├Ąubern, um zu vermeiden, dass Sp├Ąne oder abgebrochene Teile in den neuen, drehenden Turbolader oder den Motor fliegen.

Was ist beim Einbau eines Turboladers zu beachten?

  • Die ├ľl-Zulauf- und Ablaufleitungen sollten immer erneuert werden, da diese eventuell zugesetzt sein k├Ânnten.
  • 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 Kr├╝mmerdichtung an einem Zylinder undicht, so bekommt der Turbolader nicht die volle Abgasmenge, also ist es ├Ąhnlich wie ein leicht ge├Âffnetes Wastegate. Dadurch kann die gesamte Ladedruckregelung nicht richtig arbeiten und es entstehen gro├če Auswirkungen durch einen kleinen Defekt.

Ich m├Âchte zur Leistungssteigerung einen gr├Â├čeren Turbolader verbauen, worauf ist zu achten?

Zuerst sollte man sich Gedanken dazu machen, wieviel Leistung man haben m├Âchte. Es macht keinen Sinn, einfach auf Verdacht einen gr├Â├čeren Lader zu verbauen. Man sollte auf bekannte Turbokits zur├╝ckgreifen. F├╝r diese bestehen Erfahrungswerte, welche Leistung damit zu erreichen ist. M├Âchte 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 f├╝r die Leistung ist, wieviel Luftmenge oder Luftmasse der Turbolader f├Ârdern kann. Die Angaben der Hersteller sind leider unterschiedlich. Garrett gibt zum Beispiel die Luftmasse in lb/min. an. 10lb/min. sind f├╝r etwa 100 PS Motorleistung gut. Ein Turbolader der 50lb/min. bei 2bar Ladedruck schafft, ist daher f├╝r 500 PS bei 2bar Ladedruck gut, vorausgesetzt nat├╝rlich, der Motor dazu ist auch im Stande bei 2bar Ladedruck diese Luftmasse zu verarbeiten.

10lb/min. sind ca. 4,538kg/min., f├╝r diejenigen, die auf die Angaben von anderen Herstellern im metrischen System umrechnen wollen. M├Âchte man in Luftvolumen umrechnen, muss man den Luftdruck und die Temperatur ber├╝cksichtigen. 1013,25 hPa Luftdruck und 15┬░C Temperatur ist die Luftdichte 1,225 kg/m┬│. Also gehen bei unserem Beispiel 10lb/min.-> 4,538kg/min. x 1,225kg/m┬│ = ~5,56m┬│/min. oder ~5560l/min. durch einen Motor bei 100PS Leistungsabgabe.

Ladedruck / Kompressionsrate(y-Achse):

Der Ladedruck sollte jedem, der sich mit Turboladern besch├Ąftigt, bekannt sein. Ladedruck baut sich auf, wenn zum Motor mehr Luftvolumen oder auch Luftmasse gef├Ârdert wird als der Motor ohne Aufladung als Saugmotor verarbeiten k├Ânnte.

Steigert man also zum Beispiel durch Nockenwellen, die l├Ąngere Steuerzeiten haben, den Durchsatz des Motors, wird der Ladedruck bei gleichem F├Ârdervolumen des Verdichters sinken. Die verarbeitete Luftmasse steigt jedoch, wodurch sich trotz gesunkenem Ladedruck die Leistung erh├Âht.

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 Turbokr├╝mmer aus?

Man muss zwischen Stauaufladungskr├╝mmern und Sto├čaufladungskr├╝mmern unterscheiden.

Stauaufladungskr├╝mmer werden meist bei Serienmotoren verwendet, sind aber auch f├╝r Tuning erh├Ąltlich. Sie sind gut bei engen Platzverh├Ąltnissen. Bei einem Stauaufladungskr├╝mmer werden die Kan├Ąle der einzelnen Zylinder auf kurzem Weg vor dem Turbolader zusammengef├╝hrt. Vor dem Turbolader bildet sich ein Abgasstau, wodurch die Abgasturbine angetrieben wird. Stauaufladungskr├╝mmer sind meist Gussteile, seltener Schwei├čkonstruktionen. Wer eine leichte Leistungssteigerung erzielen m├Âchte, kann also gut zu Stauaufladungskr├╝mmern greifen oder einfach einen Turbolader verwenden, der an seinen Serienkr├╝mmer passt.


Sto├čaufladungskr├╝mmer sind, wenn man alle ihre Vorteile nutzen m├Âchte, so etwas wie die K├Ânigsdisziplin im Turbomotorenbau. Sie bestehen meist aus sehr verwundenen, geschwei├čten Rohrkonstruktionen mit m├Âglichst gleicher Rohrl├Ąnge auf dem Weg von den einzelnen Zylindern zum Turbolader. Ein Sto├čaufladungskr├╝mmer soll nicht nur durch den Abgasstau die Turbine antreiben, sondern zus├Ątzlich durch die Sto├čenergie der am Auslassventil austretenden Abgase. Deswegen m├╝ssen diese Kr├╝mmer m├Âglichst str├Âmungsg├╝nstig und unter Beachtung der Z├╝ndfolge aufgebaut sein.

Beispiel: Bei einem 4-Zylinder ist die Z├╝ndfolge 1-3-4-2. Treffen sich alle Rohre vor dem Turbolader in einem 4-in-1-Sammler, so sollten die Rohre m├Âglichst 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 Druckst├Â├če der Zylinder immer im Kreis und erzeugen einen Wirbel. Au├čerdem k├Ânnen die Druckwellen in gleichm├Ą├čiger Abfolge auf die Abgasturbine des Turboladers wirken.
Hat man bei gleichem Beispiel einen Turbolader mit 2-flutigem Abgasgeh├Ąuse, so sollten m├Âglichst immer die Zylinder mit dem gr├Â├čten Z├╝ndabstand zusammengefasst werden, also 1 mit 4 und 3 mit 2 oder bei einem 6-Zylinder mit der Z├╝ndfolge 1-5-3-6-2-4 bei einem 2-flutigen Geh├Ąuse die Zylinder 1-3-2 und 5-6-4.

Man sollte bei einem Turbokr├╝mmer immer darauf achten, dass er aus m├Âglichst hitzebest├Ąndigem und zunderfestem Material gebaut ist. Wenn auch sehr selten zu finden, aber absolut optimal, sind Turbokr├╝mmer mit gesteckten, beziehungsweise abnehmbaren Sammlern, da durch die Steckverbindung keine Hitzeverspannungen entstehen k├Ânnen. So kann man die Kr├╝mmer auch aus d├╝nnwandigen Rohren fertigen, ohne dass sie rei├čen. Bei Kr├╝mmern ohne gesteckten Sammler sind eher die Konstruktion und die Materialwahl daf├╝r verantwortlich als die Materialst├Ąrke, ob mit der Zeit Risse entstehen.

Turbokr├╝mmer selber bauen ÔÇô Mit Flanschen von Bar-Tek

Wer seinen Kr├╝mmer selber bauen m├Âchte, kann bei uns im Shop gleich die richtigen Flansche dazu bekommen. Sie sind aus hitzebest├Ąndigem Edelstahl. Auch wenn man nur mal einen Flansch an einem Teil identifizieren m├Âchte, sind diese Zeichnungen hilfreich. Hier eine Zusammenfassung der g├Ąngigsten Flansche, Sonderflansche gibt es auf Anfrage.

T25

T3

T4 Devided

T4

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

Ab einer gewissen Ladergr├Â├če gibt es teilweise einflutige oder zweiflutige Turbinengeh├Ąuse. Ein zweiflutiges Turbinengeh├Ąuse verbessert das Ansprechverhalten des Laders aber nur dann, wenn man auch einen passenden Sto├čaufladungskr├╝mmer daf├╝r baut. Bei einem 4-Zylinder mit Z├╝ndfolge 1-3-4-2 als Beispiel m├╝ssen immer die zwei Zylinder mit dem gr├Â├čten Z├╝ndabstand auf einen Kanal im Turbinengeh├Ąuse. Also Zylinder 1+4 und Zylinder 2+3 geh├Âren zusammen. So ergibt sich f├╝r den Motor auch eine drehmomentorientierte Kr├╝mmerf├╝hrung wie bei einem 4in2in1 Kr├╝mmer.

Man sollte es vermeiden, ein geteiltes Turbinengeh├Ąuse bei einem Kr├╝mmer zu verbauen, der zuerst alle 4 Zylinder zusammenf├╝hrt und danach den Abgasstrom wieder teilt. Daf├╝r sind diese Turbolader nicht gedacht und das Ansprechverhalten bei niedrigen Motordrehzahlen wird dadurch schlecht. F├╝r solche F├Ąlle sollte man ein einflutiges Turbinengeh├Ąuse bevorzugen.

Wer also trotz einem gro├čen Turbolader noch ein gutes Ansprechverhalten und nicht allzu hohen Abgasgegendruck haben m├Âchte und in der Lage ist, einen passenden Abgaskr├╝mmer zu bauen, sollte ruhig zum zweiflutigen Geh├Ąuse greifen. F├╝r 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 m├Âglichst geringem Str├Âmungswiderstand m├Âglichst viel, m├Âglichst kalte und m├Âglichst 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 Filterfl├Ąche des Luftfilterelements nicht zu klein ist, da sonst zu viel Str├Âmungswiderstand entsteht.

Beispiel: Der Luftfilter eines Porsche GT3 mit 435PS hat die Ma├če: 178mm x 522mm. Also ergibt sich ohne die Ber├╝cksichtigung des gefalteten Luftfilterelements eine Fl├Ąche von 92916mm┬▓. Das entspricht 92916mm┬▓ / 435PS = 213.6mm┬▓ / PS. Porsche wird als Hersteller sicherlich keinen Wert darauf legen, seine Motoren ├╝ber den Luftfilterdurchsatz in der Leistung zu drosseln, deswegen kann man mit diesem Wert gut berechnen, wieviel Filterfl├Ąche man f├╝r sein Turboprojekt etwa ben├Âtigt.

Leider sieht man bei vielen Umbauten zwar gro├če Filter, aber sie liegen oft ungesch├╝tzt im Motorraum. So ziehen sie viel warme Luft und es wird Leistung verschenkt. Wenn man sich ├╝ber die drei Grundlagen aber ein wenig Gedanken macht, kann man sicher f├╝r jeden Umbau eine gute L├Âsung finden.

Wie erkenne ich einen guten Ladeluftk├╝hler?

Der Ladeluftk├╝hler sollte der Ladeluft einen m├Âglichst geringen Widerstand beim Durchstr├Âmen entgegensetzen und sie m├Âglichst weit abk├╝hlen. Dazu sind str├Âmungsg├╝nstig geformte Seitenk├Ąsten wichtig und eine gro├če Fl├Ąche des K├╝hlers. Durch die gro├če Fl├Ąche erh├Âht sich die Anzahl der Kan├Ąle im K├╝hler und somit der Querschnitt, durch den die Ladeluft str├Âmen kann. Ebenfalls sollte man, gerade dann wenn der Wasserk├╝hler hinter dem Ladeluftk├╝hler liegt, darauf achten, dass das K├╝hlernetz nicht zu dick ist. Durch ein d├╝nnes Netz sinkt zwar wieder der Querschnitt f├╝r die Ladeluft, daf├╝r kann der K├╝hler aber vom Fahrtwind besser durchstr├Âmt werden. Wenn man der Ladeluft zwar wenig Widerstand entgegensetzt aber sie wegen schlechter Fahrtwinddurchstr├Âmung nicht genug abk├╝hlt, hat man auch nichts gewonnen. Also ist es am besten, einen m├Âglichst gro├čfl├Ąchigen K├╝hler mit d├╝nnem Netz und str├Âmungsg├╝nstigen Seitenk├Ąsten zu finden, der im Idealfall auch noch mit wenig Aufwand ins Fahrzeug einzubauen ist.

Was ist ein Wastegate?

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

Sollte man lieber ein externes oder ein internes Wastegate nutzen?

Meist sind kleinere Lader mit internen Wastegates ausgestattet, f├╝r gr├Â├čere Turbos braucht man oft zus├Ątzlich ein externes Wastegate. Interne Wastegates sind meist schon ab Werk sehr gut an den Lader angepasst. Bei Externen muss man etwas probieren, kann aber f├╝r seinen Einsatzzweck vielleicht bessere Ergebnisse erzielen als mit Internen.

Damit man f├╝r den individuellen eigenen Umbau die richtige L├Âsung findet, muss man zun├Ąchst einmal sehen, wieviel Platz im Motorraum ist und welche Ladergr├Â├če man ├╝berhaupt fahren will. Daf├╝r sollte man ├╝berlegen, wieviel Ladedruck man bei welchem Hubraum fahren m├Âchte und auf welche Leistung man damit in etwa kommen m├Âchte. Anschlie├čend sollte man abw├Ągen, wie man mit dem zur Verf├╝gung stehenden Platz klarkommt und wie man alle Komponenten m├Âglichst str├Âmungsg├╝nstig und thermisch unkritisch unterbekommt. Es ist also etwas Kreativit├Ąt gefragt!

Wie funktioniert die Ladedruckregelung?

Wenn das Wastegate ├Âffnet, kann ein Teil der Abgase an der Turbine des Turboladers vorbeistr├Âmen. 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. ├ťbersteigt der Ladedruck die Kraft der Feder, so ├Âffnet das Wastegate. Um also den Ladedruck einzustellen, ab dem das Wastegate ├Âffnet, kann man die Federvorspannung erh├Âhen beziehungsweise verringern oder eine h├Ąrtere beziehungsweise weichere Feder einbauen. F├Ąhrt man das Wastegate ungeregelt, kann man nur einen festen Maximalladedruck einstellen.

M├Âchte man den maximalen Ladedruck w├Ąhrend 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 m├Âchte. 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 w├╝rde bei 0,6bar ├Âffnen, 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 ├Âffnet das Wastegate erst bei. 1,1bar oder 1,2bar.

├ähnlich funktioniert ein elektronisches Dampfrad oder eine elektronische Ladedruckregelung. Beide verf├╝gen statt dem mechanischen Dampfrad ├╝ber 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% Signall├Ąnge angesteuert, ├Âffnet es etwa zur H├Ąlfte. 5ms Ansteuerungszeit w├╝rden das Ventil etwa zu 25% ├Âffnen, und so weiter.

Die Elektronik des Motorsteuerger├Ąts 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 nat├╝rlich auch technisch viel aufwendiger.

Um ein Beispiel f├╝r 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 l├Ąsst, wenn man voll beschleunigt, f├╝r eine Zeit von ca. 30 Sekunden einen um 0,2 bar h├Âheren Ladedruck zu. Wie lange und ob die Overboost-Funktion ├╝berhaupt eingesetzt wird, steht aber alles im Programm der Ladedruckregelung und ist nur durch zum Beispiel Chiptuning ver├Ąnderbar.

Ladedrucklregelung Aufbau

Was sagt das A/R- Verh├Ąltnis aus?

A/R steht f├╝r "Area over RadiusÔÇŁ am Turboladergeh├Ąuse, oder einfacher ausgedr├╝ckt: Es sagt aus, wie stark sich der Str├Âmungsquerschnitt im Turboladergeh├Ąuse ├╝ber seinen Radius ver├Ąndert oder auch nicht.

Vergleicht man zum Beispiel zwei Geh├Ąuse von einer Abgasturbine: Das eine mit 0.82 A/R, das andere mit 1.01 A/R, so haben beide den gleichen Eintrittsquerschnitt am Kr├╝mmerflansch, wenn sie die gleiche Flanschform haben (zum Beispiel T4-Flansch). Im Geh├Ąuse mit 0.82 A/R nimmt der Querschnitt allerdings deutlich schneller ab als im Geh├Ąuse mit 1.01 A/R. Meist sieht man dies auch an den ├Ąu├čeren Abma├čen der Abgasgeh├Ąuse. Genauso verh├Ąlt sich die Sache auch bei Verdichtergeh├Ąusen, allerdings werden sie andersherum durchstr├Âmt, wodurch der Querschnitt im Str├Âmungsverlauf zunimmt, anstatt abzunehmen. Normalerweise haben die Hersteller der Verdichtergeh├Ąuse immer in einem festen A/R und bieten f├╝r die Abgasseite verschiedene Geh├Ąuse mit verschiedenen A/R und/oder Flanschformen an. Die Turbinenkennfelder sind deswegen auch mit mehreren Kennlinien f├╝r die verschiedenen A/RÔÇÖs 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 gr├Â├čeren Drehzahlen. Bei gro├čem 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 f├╝r 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 gr├Â├čeren Motoren an Kleinere gebaut. Die gebr├Ąuchlichsten Laderbaureihen von KKK sind gleitgelagert. Die Upgrade-Lader sind eine Kombination aus der originalen Abgasturbine, teilweise mit einem anderen A/R am Geh├Ąuse, und einem gr├Â├čeren Verdichter von einem Lader f├╝r einen gr├Â├čeren Motor. KKK liefert f├╝r seine Turbolader so ziemlich jedes kleine Einzelteil. So k├Ânnen 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, w├╝rden einem selbst diese Angaben wenig n├╝tzen. 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 ├ľlrestriktor gefahren werden, weil die Lager und Dichtungen nicht auf einen hohen ├ľldruck 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 Verdichterr├Ąder sind statt aus einem Gussrohling, aus einem Schmiederohling gefertigt und werden danach mit der CNC-Fr├Ąse in eine str├Âmungsoptimierte Form gebracht. Die GTX Laderserie schafft dadurch mehr Luftmasse und h├Âhere Ladedr├╝cke.

EFR Lader

Die EFR Lader Serie von Borg Warner ist technologisch derzeit auf dem h├Âchsten Stand. Alle EFR Lader sind doppelt keramisch kugelgelagert und besitzen einen ins Geh├Ąuse integrierten ├ľlrestriktor. Die geschmiedeten Verdichterr├Ąder sind so fein mit der CNC-Fr├Ąse nachbearbeitet, dass sie fast wie poliert aussehen. Die Verdichtergeh├Ąuse sind in ihrer Form saugseitig und druckseitig str├Âmungsoptimiert. Sogar ein Blow-Off-Ventil (Schubumluftventil) wurde str├Âmungsg├╝nstig integriert. Auf der Verdichterseite ist noch dazu ein Magnetventil, welches zur Ansteuerung der Wastegatedose bei Ladern mit internem Wastegate befestigt ist. Am Verdichtergeh├Ąuse befindet sich auch eine vorgearbeitete Bohrung mit einem M6 Innengewinde daneben. Nimmt man das Verdichtergeh├Ąuse ab und bohrt komplett hindurch, kann an dieser Stelle ein Drehzahlsensor eingesetzt werden. Eine Auswertelektronik bietet Borg Warner daf├╝r zwar nicht an, aber man kann mit einem Oszilloskop die Laderdrehzahl bei Pr├╝fstandsl├Ąufen 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 f├╝r das Abgasgeh├Ąuse anbietet. Die gr├Â├čeren Lader werden dann in drei verschiedenen A/R angeboten, wobei das Geh├Ąuse mit dem kleinsten A/R immer einen T25 Flansch und ein internes Wastegate hat. Das mittlere Geh├Ąuse hat einen zweiteiligen T4 Flansch und ebenfalls ein internes Wastegate und die gro├čen Geh├Ąuse sind ebenfalls mit einem geteilten T4 Flansch versehen, besitzen aber kein internes Wastegate und m├╝ssen somit mit einem Externen gefahren werden. Bei allen EFR Ladern ist ein Turbinenrad aus sehr leichtem und hochtemperaturfestem Gamma Titan verbaut. Dieser Werkstoff l├Ąsst 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 gr├Â├čeren Lader der Serie noch nicht lieferbar sind.

Turbonetics

Turbonetics hat ein sehr breites Angebot an Turboladern f├╝r den Tuning-Bereich. Es sind nicht f├╝r alle Lader Verdichter- und Turbinenkennfelder verf├╝gbar. Turbonetics hat aber eine Applikationsliste an der man sich gut orientieren kann.

Man braucht nur zu schauen, mit welchem Hubraum man welche Leistung erreichen m├Âchte und schon hat man den passenden Lader. Je nach Laderserie bietet Turbonetics verschiedene Verdichterseiten mit "Anti-SurgeÔÇŁ-Bohrungen oder "High-FlowÔÇŁ-Geometrie. Die Bohrungen f├╝r Anti Surge sind vom Ansaugstutzen gerade bis zum Turbinenrad. Dadurch kann, wenn der Verdichter noch nicht genug f├Ârdert, bei niedrigen Drehzahlen etwas Luft an der Turbine vorbeistr├Âmen. So wird das Verdichterkennfeld breiter und das nutzbare Drehzahlband des Motors ebenfalls. Der Ladedruck wird schneller aufgebaut. Diese Verdichterseiten lassen daf├╝r allerdings einen etwas niedrigeren Ladedruck zu. Die High-Flow Verdichterseiten arbeiten bei niedrigeren Drehzahlen daf├╝r wie eine Verdichterseite mit normaler Geometrie. Dadurch dass sie aber einen gr├Â├čeren Ansaugdurchmesser haben und um den Verdichtereinlass herum Viertelkreise eingefr├Ąst sind, kann der Ansaugtrichter mit mehr Luft von der Seite angestr├Âmt werden. Durch die bessere Anstr├Âmung f├╝hren diese Verdichtergeh├Ąuse zu etwas mehr F├Ârdervolumen und einem etwas h├Âheren Ladedruck bei hohen Drehzahlen. Turbonetics bietet in manchen Laderserien ├Ąhnlich wie bei Garrett auch Lader mit keramischen Kugellagern an, die zu den sonst ├╝blichen Gleitlagern ein nochmals deutlich besseres Ansprechverhalten zeigen.

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Bartek Bartoszewicz
Tuning-Profi
Sein erstes Auto war ein 1er Polo mit 40er Weber Doppelvergaser und 129 PS. Sein zweites ein Audi 50. Heute tunt Bartek Lamborghinis auf 1000 PS. Schon als kleiner Junge baute Bartek Fahrzeuge auseinander und setzte alles wieder besser zusammen. Das Abitur schrieb er mit ├ľl an den Fingern. Der gelernte KFZ-Mechaniker mit Schwerpunkt Motoren und Getriebebau wollte unbedingt zum Motorsport. In seinen 10 Jahren bei der Formal 1 betreute er 73 Rennen, unter anderem als Motorenmechaniker von Ralf Schumacher bei Toyota. Seit 2010 widmet er sich voll und ganz seiner Firma BAR-TEK┬« und hilft seinen Kunden, VW- und Audi-Motoren zur H├Âchstleistung zu bringen.
Expert in
Motor
Getriebe
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BAR-TEK hautnah

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