Turbodiesel

Dieselmotor, bei dem die dem Motor zugeführte Verbrennungsluft durch einen oder mehrere Turbolader vorverdichtet wird

Turbodiesel bezeichnet umgangssprachlich einen aufgeladenen Dieselmotor, bei dem die dem Motor zugeführte Verbrennungsluft durch einen oder mehrere Turbolader vorverdichtet wird. Dadurch ist zu Beginn der Verdichtung mehr Luftmasse in den Zylinder, damit mehr Sauerstoff und folglich kann auch mehr Dieselkraftstoff zugeführt und verbrannt werden. Aufgeladene Dieselmotoren haben bei gleichem Hubraum eine höhere Maximalleistung und einen höheren Wirkungsgrad als Saugmotoren.

Turbodieselschriftzug eines Dieselmotors aus den 1980er-Jahren (BMW M21)

Wegen der niedrigeren Abgastemperatur hinter der Turbine wird ein Teil der Abgasenthalpie ausgenützt, was den thermischen Wirkungsgrad steigert. Durch Kühlen der vorverdichteten Luft kann beim Turbodieselmotor der thermische Wirkungsgrad noch weiter verbessert werden.[1] Bei gegebener Leistung kann der Kraftstoffverbrauch auch durch Verwenden eines turbogeladenen Motors mit kleinerem Hubraum gesenkt werden.

GeschichteBearbeiten

Nachdem im Jahr 1905 der Schweizer Alfred Büchi in Deutschland das Patent auf den Turbolader erhalten hatte, erschien 1924 der erste Schiffsdieselmotor mit Turbolader.[2] Die Adolph Saurer AG hatte schon 1938 Aufladung für Lkw-Dieselmotoren erprobt, arbeitete aber zunächst mit Schraubenladern. Im Jahr 1972 setze sie dann im Dieselmotor DIKL erstmals einen Abgasturbolader ein. In dieser Zeit standen auch Turbolader mit kompakten Abmessungen zur Verfügung.[3] Daimler-Benz führte 1978 in den Experimentalfahrzeugen C 111 Versuche mit aufgeladenen Dieselmotoren durch. Im gleichen Jahr erschien erstmals im Pkw-Serienbau ein aufgeladener Dieselmotor (noch ohne Direkteinspritzung) im Exportmodell 300 SD der Baureihe W 116 mit dem OM-617-Motor. Dieser Motor wurde ab 1979 auch im Modell 300 TD Turbodiesel der Baureihe W 123 verwendet. In Europa bot der französische Autohersteller Peugeot mit dem 604 im Februar 1979 erstmals einen aufgeladenen Dieselmotor in einem Personenkraftwagen an.[4]

AktuellBearbeiten

Mittlerweile werden fast nur noch Turbodiesel mit Direkteinspritzung hergestellt. Auslegung mit kurzem Hub und großem Kolbendurchmesser erlaubt bei kompakter Bauweise hohe Drehzahlen und damit eine hohe Leistungsdichte.

TurbolochBearbeiten

Als Turboloch wird ein Effekt bezeichnet, der ausschließlich bei turbogeladenen Motoren auftritt: Bei kleiner Motorleistung reicht die Abgasmenge nicht, um die Abgasturbine auf hoher Drehzahl zu halten. Beim plötzlichen Lastanstieg (das Fahrpedal wird zügig voll betätigt), läuft die Turbine und mit ihr der Verdichter noch mit niedriger Drehzahl, sodass der Ladedruck gering ist. Der Abgasstrom muss das Laufzeug (Turbinen- und Lüfterrad) erst auf hohe Drehzahl beschleunigen, damit sie ausreichenden Ladedruck liefern. Daher reagiert der Motor verzögert auf den Lastwechsel; die Leistung steigt erst nach einer merklichen Zeitspanne.

Turbolader mit verstellbaren Leitschaufeln im Turbineneinlauf (VTG-Lader) haben auch bei geringerer Abgasmenge eine höhere Laderdrehzahl und ein kleineres Turboloch.

Eine andere Möglichkeit, das Ansprechen eines Turbomotors zu beschleunigen, ist das Verwenden möglichst kleiner Lader mit geringerem Trägheitsmoment, bei Motoren hoher Leistung auch mehrere Lader parallel (Biturbo).

Das Turboloch kann auch durch einen Druckluftspeicher mit entsprechender Steuerung überbrückt werden oder indem der Verdichter mit einem Elektromotor angetrieben wird, so dass seine Drehzahl unabhängig vom Abgasmassenstrom wird.

LiteraturBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Konrad Reif (Hrsg.): Dieselmotor-Management im Überblick. 2. Auflage. Springer Fachmedien, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-658-06554-6. S. 41
  2. https://www.kfz-tech.de/Biblio/Aufladung/AufladungLkw.htm, abgerufen am 27. Februar 2021.
  3. Dieselmotoren für Nutzfahrzeuge, in Karl A. Zinner, Aufladung von Verbrennungsmotoren, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1985, ISBN 978-3-540-15902-5, Seite 298.
  4. Roger Barlow: The Diesel Car Book, Grove Press 1981, S. 189