Verbrenner/T.-Lkw:
Holt das Maximum aus dem Diesel
Wer das Wort „Turbolader“ hört, denkt an schnelle Autos und hohe Geschwindigkeiten. Dabei kommen die Kraftverstärker vor allem in Lkw zum Einsatz. Sie ergänzen sich perfekt mit dem Dieselkraftstoff, den die Lkw hauptsächlich verbrauchen. Diesel besitzt eine hohe chemische Energie, die dem Motor ermöglicht, auch in niedrigen Drehzahlen eine hohe Leistung abzurufen. Dies ist nötig, um die schweren Nutzfahrzeuge zu bewegen. Abgas-Turbolader maximieren diesen Effekt. Aufgrund ihrer Wirkweise, in niedrigen Drehzahlbereichen mehr Luft anzusaugen als ein herkömmlicher Saugmotor, wird die Motorleistung erhöht. Ohne Turbolader müsste ein vergleichbarer Motor den doppelten Hubraum und damit auch ein wesentlich höheres Gewicht aufweisen. Diesel und Turbolader bilden also ein starkes Gespann. Die kleinere Bauweise sorgt darüber hinaus für einen geringeren Kraftstoffverbrauch. Ladeluftkühler, die das bis zu 700 °C heiße Abgas kühlen und so das Material des Turboladers schonen, tragen ebenfalls zur Umweltfreundlichkeit bei. Sie ermöglichen bessere Emissionswerte, da die Kühlung das Entstehen von Stickoxiden verhindert.
Verschiedene Bauarten, gleicher positiver Effekt
Die ersten Turbolader gab es bei schweren Großdieselmotoren auf Schiffen oder in Lokomotiven. Lkw wurden erst 1954 serienmäßig mit einem Turbo ausgestattet. Damals ging es noch relativ moderat zu. war Das Abgas erreichte Temperaturen von 500 °C und die Turbine drehte damit maximal 50.000 mal in der Minute. Erst mit den strengeren Abgasvorschriften hielten höhere Temperaturen, Drehzahlen und Ladedrücke Einzug. Heute sind Turbolader mit bis zu 140.000 Umdrehungen pro Minute und einem Ladedruck von bis zu 5,0 bar Stand der Technik. Turbolader gehören so fest zur Ausstattung eines Lkws wie Reifen oder Lenkrad. Ohne sie geht gar nichts mehr. Über die Jahre entwickelten die Hersteller verschiedene Laderarten oder Verbesserungen wie zum Beispiel Bypässe oder sogenannte Wastegates, durch die der Ladedruck reguliert wird. Turbocompounds besitzen eine zweite, nachgeschaltete Turbine, die die Restenergie der Lader nutzt. So kann noch ein Stück mehr Leistung herausgeholt werden, ohne zusätzlichen Kraftstoffverbrauch. Allerdings ist der Einbau eines Turbocompounds aufwendig und teuer. Ähnlich ist der Aufwand bei einem zweistufigen Lader, der aus Niederdruck- und einer Hochdruckturbine besteht. Dabei lassen sich wahlweise die Abgase komplett durch die Hochdruckturbine leiten oder auf beide Turbinen aufteilen. Dies wirkt sich positiv auf das Drehmoment, den Verbrauch und die Schadstoffemissionen aus. Bei einem Turbolader mit „variabler Turbinengeometrie“ (kurz: VTG) regelt die Turbine den Abgasstrom, wodurch in jedem Drehzahl- und Lastbereich die optimale Abgasmenge erreicht werden kann. So konnte der Hubraum weiter verkleinert oder die Abgasrückführung verbessert werden. Sowohl der zweistufige Lader, als auch der VTG sind doppelt so teuer wie ein herkömmlicher Turbo. Ein asymmetrischer Lader kommt bei 6-Zylinder-Motoren zum Einsatz. Er nimmt das Abgas von drei Zylindern direkt und ohne Umweg auf. So kann schneller mehr Leistung und Drehmoment abgerufen werden. Von den drei anderen Zylindern wird eine definierte Menge Abgas abgezweigt und zur Rückführung genutzt. Auf diese Weise werden zusätzlich Schadstoffemissionen reduziert. Die höheren Temperaturen und Umdrehungen sorgen natürlich dafür, dass der Turbolader einem höheren Verschleiß ausgesetzt ist. In der Regel ist der Lader – egal welcher Bauart – so konstruiert, dass er die Lebensdauer eines Motors erreicht. Dafür müssen allerdings Servicevorschriften wie Ölwechselintervalle, Wartung der Ölfilteranlage, Kontrolle des Öldrucks oder Reinigung der Luftfilteranlage genau befolgt werden. 90 Prozent aller Schäden am Turbolader sind Folgen durch unregelmäßige oder mangelnde Wartung.
Die Zukunft ist elektrisch
Turbolader sind noch lange nicht am Ende ihrer Entwicklung angelangt. Für die Zukunft gibt es beispielsweise Konzepte zur elektrischen Aufladung. Dabei sorgt ein an der Turbine angebrachter Elektromotor für zusätzlichen Schwung. Ein weiteres Konzept sieht vor, ein der Turbine nachgeschaltetes elektrisches Aggregat mit den Abgasen anzutreiben, welches daraufhin andere Fahrzeugteile mit Strom versorgen kann. Auch ein vollelektrischer Turbolader liegt im Bereich des Möglichen. Um dies zu realisieren, muss allerdings die generelle Stromversorgung der Fahrzeuge von 12 auf 48 Volt angehoben werden.
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