Inhaltsverzeichnis

Aufladung wozu?
Warum Mechanische Aufladung mit Kompressor?
Bauarten der Mechan. Aufladung

Abgasturboaufladung?  
Motortuning mit Aufladung
Turbodiesel Modellbezeichnung

Wassereinspritzung?
Bauarten der Ladeluftkühlung  
Nach welchen Kriterien sucht man den Kompressor aus?

Welche Lebensdauer haben Turbolader?
Wie ist der Turbolader aufgebaut?
Kombinierte Aufladung? Resonanzaufladung?

Mixed Flow Turbolader?
Verdichtungsverhältnis beim Ladermotor?
Motorliefergrad, Luftaufwand?

Kompressor Bike
Problem beim Turbolader
zweistufige Aufladung?

Lachgaseinspritzung?
Turbolader mit elektromotorischer Unterstützung?

Kugelgelagerte Turbolader?
Umluftventil?

Rauchentwicklung beim Turbodieselmotor
Dieselmotor mit drei Turboladern ?

Twin Scroll Turbolader ?
Turbolader macht den Motor leiser?

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A u f l a d e s y s t e m e:

Einteilung:
Schwingrohraufladung, Abgasturboaufladung, kombinierte Aufladung oder Resonanzaufladung, mechanische Aufladung , Druckwellenaufladung oder Comprexaufladung, Pulseconverter, Impulsaufladung.
Man unterscheidet auch zwischen Selbstaufladung (z.B. Schwingrohraufladung) und der Fremdaufladung mit einem Zusatzaggregat. Bild
 

Neu ist die Impulsaufladung:
Hier wird die Dynamik der angesaugten Luftsäule im Saugrohr und Einlaßkanal genutzt, indem man das Saugrohrende mit einem Magnetventil kurz verschließt und nach Aufbau eines Unterdruckes wieder aufmacht. Der erreichte Impuls verbessert das Beschleunigungsverhalten von Motor und Fahrzeug.
Die Impulsaufladung hilft auch das "Turboloch" zu verhindern.
 

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Welche Namen werden für die Aufladegeräte verwendet?

Der gebräuchlichste im deutschsprachigen Raum ist Kompressor, aber auch  mechanischer Lader.
Im englischen Sprachraum wird primär der Begriff  Supercharger, gerne wird auch Blower verwendet.

Je nach der Bauart wird verwendet:
Schraubenlader, Verdrängerlader, Strömungsverdichterlader, Drehkolbenlader, Flügellader
Rootslader, Rootsblower, electrical supercharger, booster, twin screw supercharger,  screw compressor, centrifugal supercharger.

Für den abgasgetriebenen Kompressor ist Abgasturbolader der Grund-Begriff, es wird jedoch auch Turbolader, oder nur Turbo verwendet. Im Englischen ist Turbocharger üblich. Es wird aber auch Supercharger verwendet.
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W o z u  braucht man  A u f l a d u n g ?

Bei der Aufladung wird durch Vergrößerung der Ladung  (Dichteerhöhung der Ansaugluft), die Füllung verbessert und die Leistungswerte des Verbrennungsmotors angehoben. Diese Verdichtung der Ansaugluft hat jedoch eine unerwünschte  Temperaturerhöhung zur Folge.

Mit einem  L a d e l u f t k ü h l e r  vor dem Eintritt in den Motor, kann eine weitere Steigerung der Zylinderladung erreicht werden.
Mit  Aufladung wird eine bedeutende Drehmomentanhebung , und Leistungssteigerung erreicht.
Der, im Vergleich zum Basis-Saugmotor leistungsgleiche Ladermotor kann mit kleinerem Hubraum und daher geringerem Gewicht  ausgelegt werden.

Mit die Aufladung können die gesetzlich vorgeschriebenen Abgasemissionsgrenzwerte besser eingehalten werden.
Das neue Entwicklungsziel der Motorenentwickler ist das Downsizing, eine Verminderung des Hubraumes und der Zylinderzahl, ohne Einbuße an Leistung.

Neben der Verbesserung bei der Ventilsteuerung und der Verminderung der Ladungswechselverluste bietet die Aufladetechnik ein sehr wirksames Mittel zur Erreichung dieser Entwicklungsziele.
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W a r u m    m e c h a n i s c h e    Aufladung ?

Besonders beim Ottomotor ergeben sich Vorteile gegenüber dem ATL, weil die abgasführenden Teile nicht aus hochwarmfesten, teuren, Material hergestellt werden müssen.  Die luftführenden Teile in genügend großem Abstand zu heißen Teilen angebracht werden können und dadurch nicht aufgeheizt werden können. Die Abgasturbine soll aus Wirkungsgradgründen möglichst nahe am Auspuffkrümmer angebracht werden. Das verursacht thermische Probleme für die übrigen angrenzten Motorteile und stellt große Anforderung an die Abgasabdichtungen.
Die Abgasführung des Kompressormotors kann jedoch strömungsgünstig und kostengünstig gestaltet werden. 
Der Einbau des Katalysators kann an optimaler Stelle durchgeführt werden.
Marinemotoren beispielsweise müssen zur Reduzierung der Oberflächentemperatur (Verminderung der Brandgefahr) mit wassergekühlten Abgasturbinengehäusen ausgestattet werden.
Mechanische Lader  können hingegen ohne diesen Zusatzaufwand eingebaut werden.
Als Zusatzladegerät in Serie zum ATL ist jedoch ein kompakter mechanischer Lader auch beim PKW-Dieselmotor sinnvoll einsetzbar.
Auch bei Dieselmotoren mit Rußfiltern ergeben sich Vorteile für den mechanischen Lader, da auf den wirkungsgradgünstigen Anbau der Abgasturbine nicht Rücksicht genommen werden muß. Der Abgasstrang kann optimal gestaltet werden.
Eine Sekundärluftpumpe kann eingespart werden, da die Überschussluft des Kompressors für die Abgasentgiftung genutzt werden kann.
 

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B a u a r t e n  der mechanischen Aufladung (Kompressoraufladung):

Für die mechanische Aufladung von Verbrennungsmotoren werden überwiegend 
Drehkolbenmaschinen  in  einwelliger   und  zweiwelliger  Ausführung verwendet.
Wie bei den Zahnradgetrieben (Außenverzahnung und Innenverzahnung) unterscheidet man bei den zweiwelligen Maschinen zwischen
außenachsigen   und  innenachsigen   Ausführungen.

In der einfachsten Form besteht der Rotor aus einem Kreiszylinder, das Gehäuse aus einem kreiszylindrischen Rohr,
und das Trennelement zwischen Saugraum und Druckraum aus einem federbelasteten Flach-Schieber.
Die einwellige Bauart läßt sich gut und kompakt in den Verbrennungsmotor einbauen.
Der Antrieb kann auch ohne Riemen oder Zahnräder erfolgen, wenn man den Rotor direkt mit dem Kurbelwellenende antreibt.
Durch das zentralsymmetrische Aneinanderreihen von mehreren Rotoren hintereinander wird ein pulsationsarmer gleichmäßiger Förderverlauf erreicht.
Es ist aber die zweiwellige, außenachsige, verschraubte Bauart nach Roots,  die derzeit am häufigsten in Serie eingesetzt wird.

Die Schraubenverdichter sind im Kommen.
Im Aftermarketbereich wird zusätzlich der

mechanisch und elektrisch getriebene Radialverdichter und der

Schraubenverdichter     eingesetzt. 

Beim mechanisch getriebenen Radialverdichter wird ein kompaktes, reibungsarmes und geräuscharmes Getriebe,
 

z.B.ein Zahnriementrieb verwendet.

Beim Electric Supercharger wird ein hochdrehender Elektromotor mit  langer Lebensdauer eingesetzt.
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A b g a s t u r b o a u f l a d u n g :

  Die Abgasturboaufladung nutzt das abgeblasene Abgas aus dem Motor für den Antrieb eines Kompressors.
Es wird auf dem Auspuffkrümmer eine Abgasturbine angeschraubt, die über einer gemeinsamen Welle einen Strömungsverdichter antreibt.
Der Nutzen ist umso größer, je heißer die Abgase auf das Turbinenrad treffen.
Zur Begrenzung des Ladedruckes wird  der Abgasstrom an der Turbine vorbeigeleitet oder gedrosselt.
Warum ist die Abgasturboladung besonders bei Dieselmotoren so stark verbreitet?
Im Vergleich zum Ottomotor machen das niedrige Drehzahlniveau und die geringeren Abgastemperaturen die Anpassung des Abgasturboladers an das Motorkennfeld einfacher, die Materialauswahl kostengünstiger.
Der Dieselmotor kann ohne Turbolader in der Leistung mit dem Benzinmotor nicht mithalten.
Die neuen kompakten Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG ™) sind hinsichtlich des Beschleunigungsverhaltens stark verbessert. Die Rauchentwicklung durch verzögertes Ansprechen der Abgasturbine ist mit diesen neuen Geräten stark vermindert. Es wird hier der Eintrittsquerschnitt und der Anströmwinkel auf die Abgasturbinenschaufeln in Abhängigkeit von Motorparametern verändert. Dies wird meist mit verstellbaren Leitschaufeln erreicht - oder mit einem Schieber der den Eintrittsquerschnitt mehr oder weniger abdeckt.
Es gibt aber auch schon serienreife Abgasturbolader mit Hilfs-Elektroservomotor, oder mit Hilfsölturbine , der das Laufzeug zusätzlich beschleunigt und so das "Turboloch" (kurzzeitiger Luftmangel durch Förderverzögerung des Laders bedingt durch die Massenträgheit des Laufzeuges) verhindert.
Die neuen PKW-HighTechDiesel in V-Bauweise werden auch mit "DoppelTurbo" oder "TwinTurbo" ausgeführt.
Zwei kleine ATL´s für je eine Zylinderreihe ergeben ein sehr gutes Ansprechverhalten und damit gute, weitgehend rauchfreie Fahrzeugbeschleunigung.   

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Motortuning mit Aufladung:
Das Tunen (Verbesserung von Leistung und Drehmoment von Serienmotoren) mit Abgasturbolader und Kompressor (Supercharger) ist sehr beliebt und wirkungsvoll. Die einfachste Möglichkeit ist die "milde" Aufladung mit mechanisch getriebenen, dauergeschmierten Ladern bis max. 0,3bar Ladedruck.
Durch den Verzicht auf höhere Ladedrücke und damit höhere Leistungswerte kann gegebenenfalls der Ladeluftkühler, Ölkühler und der Lader-Motorschmierölanschluß eingespart werden.
Der Umbau damit einfach gehalten werden. Auch die Lebensdauer von Lader und Motor wird höher sein.
Das Tunen mit dem Abgasturbolader hat größeren Einfluß auf den Motor als das Tunen mit dem Kompressor.
An den Motorteilen Abgaskrümmer, Auspuffanlage, und an der Motorschmierung sind in jeden Fall Umbauten notwendig.
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Turbodiesel:
Da bei den neuesten PKW - Dieselmotoren der Abgasturbolader die Standardausführung ist (nur mehr wenige Saugdiesel werden angeboten), wird dieser Begriff immer weniger in der Fahrzeugbeschreibung und -bezeichnung verwendet.
Auch das früher so oft in der Abkürzung verwendete "T" für "Turbo" wird nur mehr selten verwendet.
So kann man bei der Bezeichnung Common Rail Dieselmotor (CDI oder CR...) fast immer davon ausgehen das ein Dieselmotor mit Abgasturbolader (Turbodiesel) im Fahrzeug eingebaut ist. Also ein Turbodiesel mit dem neuen Einspritzsystem Common Rail.
Auch beim schlichten "D" für Diesel (früher die Bezeichnung für Saugdiesel) muß man mit einem Abgasturbolader rechnen.
Besonders dann, wenn die Literleistung über 30KW/Liter Hubraum (ca.41PS/Liter) beträgt.
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Wassereinspritzung  beim aufgeladenen Motor?
Die meist nur für getunte Motoren und Rennmotoren angewandte Wassereinspritzung  nutzt die hohe Verdampfungswärme von Wasser. Auf den Ladeluftkühler, oder nach dem Lader in die heiße Luft gesprüht, entzieht es dem Gehäuse und der Ladeluft beim Verdampfen Wärme und bewirkt eine Abkühlung.

Das bringt nicht nur einen Leistungsgewinn, sondern auch (bei normaler Fahrweise) Verbrauchsvorteile und Abgasverbesserung (NOx).

Mehr darüber in der Printausgabe: Die mechanische Aufladung - Kap.9.1

Bild
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Bauarten der Ladeluftkühlung:
Im Fahrzeugbereich (PKW, LKW) wird überwiegend die
Luft(Fahrtwind) - Luft(Ladeluft)-Kühlung angewendet.

                           
Der  "kühle", Fahrtwind wird auf einen Wärmetauscher aus Rippen und Rohren geleitet und kühlt diese ab.
In den Rohren strömt die Ladeluft und kühlt an den "kalten" Rohrwänden ab.
Stark im Kommen ist aber der doch aufwendige
Wasser (Motorkühlwasser) - Luft (Ladeluft) Kühler.
Zwischen Zylinderkopf (V-Motor) und Ladegerät wird ein wassergekühltes Wärmetauscherelement
eingebaut. Auf den Lader wird dann noch ein Luftsammler mit Drosselklappen aufgesetzt.
 

                   
Eine effektive Kühlung kann dabei nur erreicht werden, wenn auch das Motorkühlwasser vor dem Eintritt
in den Ladeluftkühler mit einem Zusatzkühler unter Motorkühlwasserniveau abgekühlt wird. 

Dafür ist aber ein zweiter Kühlmittelkreislauf mit Pumpe notwendig.
Die Bauarten werden auch nach dem verwendeten Kühlmittel unterschieden. Schema
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Welche Auswahlkriterien gelten für mechanische Aufladegeräte (Kompressor)?
Die Kriterien ergeben sich aus der Beantwortung von folgenden Fragen:
 

• Erreicht der ausgewählte Lader den gewünschten maximalen Ladedruck, und den maximalen Durchsatz?
• Welcher Gesamtwirkungsgrad wird dabei erreicht.  (Beim Kompressor muß der Wirkungsgrad des Ladergetriebes mitberücksichtigt werden.)

• Wie ist der Druckaufbau beim Beschleunigen und bei Lastwechsel?
• Wie groß ist der Einbauraum? (Besonders wichtig ist der Querschnitt - In Motorlängsrichtung ist meist mehr Platz)
• Wie sieht der Antrieb des Laders oder das Getriebe im Lader aus? (Ist ein Zusatzgetriebe notwendig, um die günstige hohe Radialverdichterdrehzahl zu erreichen, oder genügt ein einfacher Zahnriemen von der Kurbelwelle?)
• Wie hoch ist das Geräusch (Schallpegel, unangenehmes Geräusch)
• Wieviel will ich ausgeben? - Preis?
• Welche Schmierung ist vorgesehen? (mit Motordruckölschmierung, oder Dauerschmierung?)

Das Gerät das ALLE Kriterien maximal erfüllt werden Sie kaum finden.
Es ist daher immer vorher festzulegen welche Anforderungen für den jeweiligen Anwendungsfall die wichtigsten sind.
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Lebensdauer von Ladegeräten:
Die, am höchsten beanspruchten Ladegeräte sind die Abgasturbolader für Hochleistungs-Benzinmotoren.
Besonders die kleinen Turbolader von Motoren unter 2Liter Hubraum sind noch zusätzlich durch die extrem hohen Drehzahlen belastet.
Der Turbolader ist beim Benzinmotor durch Abgastemperaturen mit über 1000°C belastet.
Das Temperaturniveau ist daher um einiges höher als beim Turbodiesel.
Das wird teilweise durch die Anwendung von hitzefestem Material bei den Abgasteilen inklusive Turbolader ausgeglichen.
Ein wassergekühltes Lagergehäuse und eine elektrische Nachlauf-Wasserpumpe verbessern die Gefahr der Verkokung noch weiter.
Diese erwähnte Pumpe läuft auch bei abgestelltem Motor automatisch einige Minuten nach -  wie z.B. der Elektrolüfter beim Wasserkühler - und ist auch im Nachrüsthandel (Tuning) erhältlich. Mit diesem Zusatzaufwand kann man, bei vernünftiger Fahrweise und der Einhaltung der erwähnten Verhaltensregeln beim Abstellen, mit der gleich guten Lebensdauer für moderne Turbolader an Ottomotoren  und an Dieselmotoren rechnen.
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Wie ist ein Abgasturbolader aufgebaut?
Der PKW-Abgasturbolader besteht aus einer mit dem Motorabgas beaufschlagten Kleinst-Radialturbine und einem kompakt aufgebauten Radialverdichter .
Die Rotoren der Strömungsmaschinen sind mit einer gemeinsamen Welle verbunden.
Der Zusammenbau vonTurbinenrad -Welle-Verdichterrad bildet das Laufzeug.
Um hohe Drehzahlen mit wenig Reibung beim Hochfahren zu erzeugen, ist dieses Laufzeug mit geringem Trägheitsmoment ausgeführt.
Die Lagerung erfolgt mit schwimmenden Gleitlagerbüchsen, oder mit Kugellagern.
Für die Schmierung der Lager und dem Abtransport der Hitze wird diese Lagerung mit Motordrucköl versorgt.
Wichtig ist es für Lagerung und Geräuschentwicklung auch, das dieses Laufzeug sehr gut ausgewuchtet wird.
Für die Regelung des Ladedruckes wird Abgas über eine Ventil am Turbinenrad mehr oder weniger vorbeigeleitet und die Drehzahl des Laufzeuges dadurch verändert. Dieses Ventil wird Abblaseventil oder in einer neueren Ausführung auch Abblaseklappenventil genannt. Bei der neueren Regelungs-Methode (VTG - der variablen Turbinengeometrie) wird der Anströmwinkel und der Durchströmquerschnitt vor dem Laufradeintritt der Abgasturbine verändert. Für den unteren Drehzahlbereich wird dadurch ein kleines Turbinengehäuse angenähert, das besonders gute Hochlaufeigenschaften des Laufzeuges im instätionären Betriebsbereich (Beschleunigung) ermöglicht.
Durch einen Wassermantel im Lagergehäuse kann Motor-Kühlwasser geleitet werden und damit die Lager-Temperatur  bedeutend gesenkt werden.
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Was versteht man unter einer "Kombinierten Aufladung"?
Dr. Cser (HU) hat schon vor vielen Jahren eine kombinierte Aufladung mit Resonanzrohren entwickelt, die in einem Resonanzbehälter münden.
Beim 6Zylindermotor gibt es 2 Resonanzrohre und 2 Sammelbehälter, wobei beide Ende der Resonanzrohre offen sind.
Von diesen Sammelbehältern gehen dann 3 Einzelrohre zu den Ansaugkanälen. Kombiniert wir dieses System mit einem ATL .
Die Wirkung gegenüber einer einfachen Schwingrohraufladung (bei der die Rohre nur einseitig offen sind) wird verstärkt.

 

Unter Resonanzaufladung versteht man eine Aufladung mit Druckschwingungen  in beidseitig offenen Ansaugrohren.
Bei der Resonanzdrehzahl stimmt die Frequenz der Anregung (Motordrehzahl) mit der Frequenz der Luftsäule im Rohr überein.
Es ergibt sich eine Druckerhöhung für diese Drehzahl, die üblicherweise bei  d e r  Drehzahl auftritt,
wo das maximale Drehmoment des Motors liegen soll.
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Mixed Flow Turbine beim Abgasturbolader?
Eine Mixed - Flow Abgasturbine ist eine Zwischenlösung für Radialturbine und Axialturbine.
Wie der Name schon sagt, wird das Radialturbinenrad - radial (Eintrittskante parallel zur Rotationsachse) angeströmt.
Eignet sich gut für kleine Durchsätze wie beim PKW und LKW.
Das Axialturbinenrad wird hingegen in axialer Richtung angeströmt und ist für größere Durchsätze etwa für Großmotoren geeignet.
(Eintrittskante 90 Grad zur Rotationsachse)
Nun gibt es auch die   Mixed  Flow Turbinen, die eine schräge Eintrittskante aufweisen und für manche LKW-Größen besser geeignet sind.

Vorteil:
Es kann auch ein kleineres Laufrad verwendet werden, weil auch eine "axialer" Laufradteil dazu kommt, der ja ideal für größere Durchsätze ist.
Der Vorteil der Radialturbine (wie besseres Ansprechverhalten instationär)  wird kombiniert mit dem Vorteil (besserer Wirkungsgrad) des axialen Teiles,  im oberen Drehzahlbereich.
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Warum muß das Verdichtungsverhältnis beim Nachrüsten des Saugmotors mit einem Aufladegerät reduziert werden?
Mit dem höheren Verdichtungsdruck des aufgeladenen Motors steigt die Verdichtung deutlich über das Niveau des Saugmotors an.
Besonders beim Benzinmotor erhöht sich die Klopfgefahr dramatisch.
In der einfachsten Form erreicht man durch Beilegen einer zweiten Zylinderkopfdichtung eine ausreichende Verkleinerung des Verdichtungsverhältnisses.
Da aber beim Motor mit deutlich erhöhter Leistung , ohnehin verstärkte, gekühlte Kolben zu empfehlen sind,
kann man bei der Bestellung die reduzierte Kolbenhöhe gleich berücksichtigen.
Bei geringen Veränderungen kann auch der Brennraum und oder der Kolben nachgearbeitet werden.
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Motorliefergrad -  Luftaufwand

Der Motorliefergrad ist von großer Bedeutung für die Drehmoment-, und Leistungsausbeute des Motors. Er berücksichtigt die Strömungsverluste beim Einströmen der Ladung in den Zylinderkopf.
Ältere 2-Ventilmotoren haben einen geringeren Liefergrad als die neuen 4-Ventilmotoren.
Zum Teil aufwendige Saugrohrkonstruktionen mit Klappensystemen können den Liefergradverlauf über der Drehzahl günstig beeinflussen.
Die Folge ist eine gute Drehmomentüberhöhung schon bei niedrigeren Drehzahlen.
Aufgeladene Motoren erreichen diesen Effekt mit elektronischer Ladedruckregelung und variabler Geometrie.
Der Liefergrad der Ladermotoren ist wesentlich größer als der von Saugmotoren.  
Beim aufgeladenen Motor wird der Liefergrad auf den Zustand vor dem Einlaßventil bezogen und als Luftaufwand bezeichnet.






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Kompressor Motorrad
In den 30er Jahren wurden oftmals im Rennsport Motorräder mit Kompressor verwendet.
Vor allem Rootslader und Flügellader waren in 2Takt und 4Takt-Motoren eingebaut.
Für Serienmotorräder reichte die Lebensdauer der Lader offenbar nicht aus.
Neben Kleinst-Turboladern  wurden auch Rootslader und Schraubenlader an getunten Motorrädern verbaut.
Diese Blower werden mit Zahnriemen, aber auch über Zahnradgetriebe vom Motor direkt angetrieben.
Auf eine BypassRegelung wird meist verzichtet.  
Die erhöhten Leistungswerte werden zwar mit herkömmlichem Tuning vielfach auch erreicht.
Aber den guten Drehmomentverlauf von "unten heraus" kann man am besten mit einem Kompressor erreichen.


Neu sind mechanisch getriebene Radialverdichterlader,
die weit über 100.000U/min Rotordrehzahl erreichen und besonders kompakte Abmessungen aufweisen.
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Abgasturbolader Probleme
Neben Schadensursachen im Gerät selbst, müssen auch einige Fehlerursachen geprüft werden, die mit dem Motor zusammenhängen:

Kurbelgehäuseentlüftung:
Mit hoher Laufdauer des Motors tritt, durch den unvermeidbaren Kolbenringverschleiß, ein größeres Durchblasen ("blow by") von Brenngas am Kolben vorbei auf. Der Druck im Kurbelgehäuse wird größer und beschäftigt die Kurbelgehäuseentlüftung zusätzlich.
Eine schlecht funktionierende Kurbelgehäusentlüftung kann zu Abdichtproblemen an Verdichter und Turbinenseite führen, da das Lagergehäuse mit der Ölwanne in Verbindung steht.

Luftfilter:
Der Luftfilter bei Turbomotoren ist unbedingt nach Wartungsvorschrift zu wechseln.
Mit zunehmender Verschmutzung erhöht sich der Unterdruck im Verdichter derart, das auch Öl vom Lagergehäuse in den Luftfilter gesaugt wird.
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Was versteht man unter einer zweistufigen Aufladung?
Bei mittelschnelllaufenden Marinemotoren ist diese Technik schon lange bekannt. Da wurde diese Aufladung auch Registeraufladung genannt.

Hier ist auch genug Einbauraum vorhanden und die Kosten der zusätzlichen Aggregate fallen nicht so gravierend ins Gewicht.
Der Trend nach höheren Ladedrücken und besserem Hochlaufverhalten der Turbolader brachte auch dieses System in den Serien-Nutzfahrzeugmotoren und PKW-Motoren Anwendungsbereich.  Es werden zwei Turbolader mit unterschiedlicher Größe verwendet. Ein kleiner Turbolader für den unteren Drehzahlbereich und ein größerer für den oberen Drehzahlbereich mit hohen Luftdurchsätzen.
Die beiden Turbolader sind abgasseitig und luftseitig in Serienschaltung miteinander verbunden und werden mit BypassKlappen dem jeweiligen Drehzahl- und Lastbereich des Motors angepaßt. Je nach Ladedruckniveau können ein bis zwei Ladeluftkühler notwendig werden.

Die Konstruktion des Laderanbaues für einen PKW-Motor mit bekannt knappen Einbauraum im Motorraum des Fahrzeuges, stellt neue Anforderungen an den Entwicklungsingenieur.

Doch der Aufwand scheint sich zu lohnen. Ladedruckniveau und Performance sind deutlich besser.
Ein 1,9 Liter CR-Dieselmotor mit zweistufiger Aufladung wird voraussichtlich im Jahre 2005 serienreif sein.
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Lachgaseinspritzung?
Stark abgekühltes flüssiges Lachgas wird bei offener Drosselklappe in den Lader gespritzt.
Es tritt eine kurzzeitige starke Leistungserhöhung durch Erhöhung des Sauerstoffanteiles und einer Abkühlung durch den Wärmeentzug beim Verdampfen der Ladung ein.  Auch Nitrous Einspritzung oder Nitro Blowing genannt.
Nur für den Rennsport geeignet.
 

Turbolader mit elektromotorischer Unterstützung?
Im Bereich des Lagergehäuses wird ein schnellaufender Elektromotor eingebaut, der in Hochlaufphasen beim Beschleunigen kurzfristig zugeschalten wird. Besonders bei größeren Ladern tritt beim Hochlaufen eine Verzögerung durch den trägen Aufbau des Abgasdruckes auf.

Die Abgasturbine erreicht nicht rasch genug die notwendige Drehzahl für den Verdichterantrieb.
Die Folge ist eine kurzfristiger Luftmangel beim Beschleunigen.------> Das "Turboloch"
Der kleine Elektromotor ist da wesentlich schneller und hilft der Turbine beim Hochlaufen.

Nachteil: 1.Das Turboladerlaufzeug wird auch schwerer, und das fällt bei ausgeschaltenem Elektromotor ins Gewicht.
                2.Das elektrische Energieversorgungssystem muß verstärkt werden.

Eine zweite Möglichkeit bietet sich durch den Antrieb eines Zusatz-Verdichters mit einem Elektromotor.
Der "electrical supercharger" unterstützt den "normalen" Turbolader nur in Beschleunigungsphasen.
 

Wozu Kugelgelagerte Abgas -Turbolader?
Die sogenannten " Ballbearing Turbocharger "  haben statt der üblichen Gleitlagerung mit schwimmenden Lagerbüchsen, ein für höchste Drehzahlen geeignetes Kugellager eingebaut.  Das bringt Vorteile beim Hochfahren des Turboladers, also besseren Ladedruckaufbau beim Beschleunigen. Beim Benzinmotor wird diese Lagerung für mittlere und große Turbolader angeboten.
Beim Dieselmotor gibt es aber auch schon Serienanwendung für Kleinstturbolader.

 

Umluftventil bei Turbolader oder Kompressor?
Ist eine wirksames Regelglied im Lastwechselbereich, der Verdichter (Kompressor) wird kurzgeschlossen. Die wertvolle Ladeluft von der Verdichteraustrittsseite über dieses Bypassventil  in die Saugöffnung zurückgeleitet. Der Turbolader-Verdichter wird auf Drehzahl gehalten. Der Kompressor verbraucht weniger Leistung bis der nächste Beschleunigungsstoß vom Fahrer erfolgt.
 

Turbodiesel mit Rauchentwicklung?
Für die Rauchentwicklung beim Dieselmotor kann es viele Ursachen geben, aber ein häufiger Defekt wird oft übersehen und hat fatale Wirkung auf den Turbolader.

Die undichte Steuerdruckleitung für die Ladedruckregelung.
Wird der Schlauch für den Steuerdruck vom Verdichter zur Druckdose der Ladedruckregelung undicht oder ist die Schlauchschelle schlecht angezogen, so wirkt ein geringerer Steuerdruck auf die Membran und die Stellung eng der Leitschaufeln wird überhaupt nicht oder nur verzögert geöffnet.

Der notwendige Luftdurchsatz bei höheren Drehzahlen kann daher nicht mehr vom Turbo geliefert werden, weil der Querschnitt eng bleibt. Für den oberen Drehzahlbereich müssen die Leitschaufeln immer mehr öffnen.
Es entsteht Ruß infolge "Luftmangels". Und dieser setzt sich nicht nur im Bereich des Auspuffaustrittes auf dem Fahrzeug ab, sondern auch massiv im Turbinengehäuse, den Lagerabdichtungen und dem Verstellmechanismus für die Ladedruckregelung. Das ist mit reichlich unverbrannten Dieselöl durchsetzter Ruß der kleben bleibt und durch die hohen Bauteiltemperaturen, richtig festbackt wie der Kuchen der zu lange im Rohr war.

Auch die empfindliche Lagerung mit engsten Toleranzen wird durch Rußschichten beinflußt, weil die Ringabdichtung durch notwendige Spiele nicht 100% dicht sein kann. Auch der Verstellmechanismus der variiablen Geometrie wird mit jedem Kilometer mehr bedeckt und blockiert nun endgültig.

Steckt man nun einen neuen Schlauch auf, dann bewegt sich dieser Mechanismus wieder und es lösen sich einzelne Partikeln, die dann Schaden an dem Turbinenrad und der Lagerung verursachen können. Da nutzt keine Reinigung von außen in das Turbinengehäuse. Es muß der Lader beim Spezialisten zerlegt, gereinigt und überholt werden.
 

Dieselmotor mit drei Abgasturboladern?
Bei V-Motoren ist der Einbau einer zweistufigen Turboaufladung besonders kompakt verwirklichbar.
Je ein kleiner Turbolader für die linke und rechte Zylinderbank und ein großer mittig angeordneter Turbolad