Turbolader

Hallo Experten,

habe mal ein paar Fragen zum Thema „Turbolader“. Diese werden ja in Benzin- und Dieselmotoren eingesetzt. In beiden Fällen wird ja (soweit mir bekannt) dem Brennraum Sauerstoff mittels Zwangsbeatmung zugeführt, wohl um den Verbrennungsprozeß effektiver zu machen und mehr Leistung zu bekommen. Was mir dabei aber nicht so klar ist: Warum benötigen Turbo-Benziner oft deutlich mehr Kraftstoff (mutieren zum Benzinschlucker, Stichwort „Turbo-Zuschlag“) als Turbo-Diesel-Motoren, bei denen einerseits eine Leistungssteigerung erzielt und dennoch eine Verbrauchsminderung durch den Turbo eintritt (z. B. Golf SDI im Vergleich zu Golf TDI). Das ist für mich nicht nachvollziehbar. Müßte doch bei Benzinern auch der Fall sein.
Zudem gibt es wohl unterschiedliche „Turbo-Philosphien“, das heißt: Die meisten Motoren haben einen Ladedruck von ca. 1 bar - arbeiten die Turbos in diesem Bereich am Effektivsten, weil das viele Autohersteller so machen? - Es gibt doch auch Autohersteller (Saab??? / Volvo???), die Benzin-Motoren mit „Soft-Turbo“ (also geringerem Ladedruck) konstruieren - ist das nicht unsinnig, in einen Motor einen Turbo-Lader einzubauen (ziemlich aufwendig) und dann kaum die Leistung anzuheben? Das andere Extrem sind da die Sportmotoren, die deutlich über 1 bar Ladedruck haben, da geht es aber in erster Linie um eine hohe Motorleistung und nicht so sehr um die Dauerhaltbarkeit, wie bei „Brot- und Butterautos“ für den Alltag.

Ciao, Christoph.

Hallo Christoph,

habe mal ein paar Fragen zum Thema „Turbolader“. Diese werden
ja in Benzin- und Dieselmotoren eingesetzt. In beiden Fällen
wird ja (soweit mir bekannt) dem Brennraum Sauerstoff mittels
Zwangsbeatmung zugeführt, wohl um den Verbrennungsprozeß
effektiver zu machen und mehr Leistung zu bekommen.

Ja. Die Mehrleistung ist ein positiver Nebeneffekt, da die Autos in den letzten 25 Jahren bis zu 50% schwerer wurden. (Polo I: 750kg, neuer Polo: bis zu 1280kg !!)

Zudem kann man eine höhere Schadstoffnorm einhalten mit Turbo; dies gilt hauptsächlich beim Diesel.

Was mir
dabei aber nicht so klar ist: Warum benötigen Turbo-Benziner
oft deutlich mehr Kraftstoff (mutieren zum Benzinschlucker,
Stichwort „Turbo-Zuschlag“) als Turbo-Diesel-Motoren, bei
denen einerseits eine Leistungssteigerung erzielt und dennoch
eine Verbrauchsminderung durch den Turbo eintritt (z. B. Golf
SDI im Vergleich zu Golf TDI).

Der Benziner braucht pro 14,5 Liter Luft einen Liter Benzin. Je mehr Luft ich einblase, desto mehr Benzin muß ich einpumpen um ein zündfähiges Gemisch zu erhalten. Sonst wurde beim Benziner fast nichts weiterentwickelt außer die Direkteinspritzung.

Beim Diesel hingegen wurde in den letzten Jahren die Direkteinspritzung, die wir im Bus/Lkw-Bereich seit 35 Jahren haben, in den PkW Bereich verpflanzt. Zudem wurden die Einspritzdrücke verzehnfacht, was eine feinere Einspritzung zu Folge hat. Der Chemiker sagt: „Reaktionsverbesserung durch Oberflächenvergrößerung des Brennstoffes“

Beim Diesel stellt sich durch den hohen Druck drei positive Effekte ein:

  • Bessere Verbrennung, damit größere Leistung
  • Weniger Verbrauch, weil feiner Dosiert
  • sauberere Verbrennung durch die feine Dosierung UND den Sauerstoffüberschuß

Ein Nebeneffekt: Die Diesel erzeugen wenig Abwärme, was die Heizung im Winter drastisch verschlechtert.

Beim Benziner hat man dies noch nicht geschafft, den Sprit mit 1200bar einzuführen. Vielleicht auch deswegen, weil das Benzin im komprimierten Zustand zu heiß wird und Luftblasen erzeugt. Aber dazu möchte ich micht nicht festlegen, weil Spekulation.

Das ist für mich nicht
nachvollziehbar. Müßte doch bei Benzinern auch der Fall sein.
Zudem gibt es wohl unterschiedliche „Turbo-Philosphien“, das
heißt: Die meisten Motoren haben einen Ladedruck von ca. 1 bar

  • arbeiten die Turbos in diesem Bereich am Effektivsten, weil
    das viele Autohersteller so machen?

Das wird die Waage aus Effizienz und Haltbarkeit des Motors sein.

  • Es gibt doch auch

Autohersteller (Saab??? / Volvo???), die Benzin-Motoren mit
„Soft-Turbo“ (also geringerem Ladedruck) konstruieren - ist
das nicht unsinnig, in einen Motor einen Turbo-Lader
einzubauen (ziemlich aufwendig) und dann kaum die Leistung
anzuheben?

Hier geht es vielleicht nur um die Schadstoffnorm, weil mehr Sauerstoff=sauberere Verbrennung und ein bißchen mehr Leistung.

Das andere Extrem sind da die Sportmotoren, die
deutlich über 1 bar Ladedruck haben, da geht es aber in erster
Linie um eine hohe Motorleistung und nicht so sehr um die
Dauerhaltbarkeit, wie bei „Brot- und Butterautos“ für den
Alltag.

Eben. Hier zählt nur Leistung satt. Der Ölverbrauch und der Kraftstoffverbrauch sind hier wurscht.

gruß

dennis

MOD: Gewicht Polo (nach oben) korrigiert. (Quelle: VW)

Turbolader bei Benzinern
Hallo Christoph,

einige Turbo-Benziner benötigen deswegen mehr, weil

  • das Gemisch deutlich angerichert wird um den Motor von innen zu kühlen
  • der Wirkungsgrad im Volllastbereich schlechter wird

Die Auslegung eines Turbomotors richtet sich danach, wie viel Leistung gefragt ist und wohin der beste Wirkungsgrad gelegt werden soll. Meistens wird ein Motor (auf der Straße) im „Teillastberich gefahren“, also wird versucht in diesem Bereich den Wirkungsgrad zu optimieren. Ein höherer Verbrauch im Vollastbereich wird dabei in Kauf genommen.
Der Turbo hat gegenüber einen Sauger verbrauchsvor- als auch nachteile. Es kommt immer auf die Auslegung an.

Üblich (bei Straßenautos) sind ca. 0,7 bar Ladedruck.
Softturbos liegen bei ca. 0,3 bar.
Autos mit mehr als 1,0 bar sind gegenüber einen Sauger schon sehr gewöhnungsbedürftig: ausgeprägtes Turboloch und wenig Leistung im unteren Drehzahlberich.

Grüsse Christian

Anmerkung:
Alle Anmerkungen beziehen sich auf Benziner und sind verallgemeinert. Die Entwicklung in diesem Berich ist technisch noch lange nicht beendet. Benzindirekteinspritzung und Lader mit varabler Turbinengeometrie beispielsweise bieten ganz neue Möglichkeiten.

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

Hallo Christian,
Hallo Dennis,

„Danke“ für Eure plausiblen und technisch versierten Erklärungen.

Ciao, Christoph.