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Turbo vs. Kompressor
Sowohl Turbo- als auch Kompressorlader steigern die Leistung eines Motors durch den Aufbau eines Ladedrucks, durch den mehr Luft in die Zylinder eingeblasen wird. Mehr Luft bedeutet bessere Verbrennung, was wiederum mehr Energie freisetzt. Der wesentliche Unterschied zwischen Turbo und Kompressor besteht im Antrieb des Verdichters, der diesen Druck aufbaut. Die Stärke des Überdrucks wird in bar eingegeben.
Kompressor
Alle Kompressoren werden mechanisch per Keilriemen oder dem Getriebe vom Verbrennungsmotor selbst angetrieben. Im Kompressorgehäuse schaufeln zwei Schaufelräder, die prinzipiell wie eine Zahnradpumpe arbeiten, Luft mit Überdruck in den Motor. Dadurch kann die Leistung eines Saugmotors zwar um bis zu 30% gesteigert werden. Diese mechanisch angetriebene Verdichtung benötigt aber selber Leistung. Ein Teil des Kraftzuwachses durch die Aufladung – bei hohen Drehzahlen um bis zu 10% – geht für den Antrieb des mechanischen Laders wieder verloren. Ein grosser Vorteil des Kompressors: Der Druckaufbau setzt schon bei geringen Drehzahlen ein, wodurch ein spontanes Ansprechverhalten des Motors erreicht wird. Bei der Kompressoraufladung gibt es verschiedene Verdichtervarianten wie das Rootsgebläse, den G-Lader, die Flügel- oder Schraubenverdichter.
Turbo
Im Gegensatz dazu sitzt der Turbolader zwischen Auspuff und dem Auslasskrümmer des Motors. Er besteht einerseits aus einem Turbinenteil, durch welches das heisse Abgas strömt und eine Turbine antreibt, sowie dem Verdichterteil, in welchem die Verbrennungsluft des Motors verdichtet wird. Das Verdichterrad befindet sich auf einer gemeinsamen Welle mit der Turbine, die vom ausströmendem Abgas angetrieben wird und somit das Verdichterrad in Rotation versetzt. Moderne Turbolader arbeiten mit maximalen Drehzahlen von über 150’000 Umdrehungen pro Minute. Dementsprechend anspruchsvoll gestaltet sich die Schmierung und die Material-Konstruktion.
Rein energetisch gesehen ist der Turbo im Vorteil, da er die Strömungsenergie des sonst nutzlos verpuffenden Abgases verwendet. Da die Abgase aber nicht so frei wie bei einem Saugmotor entweichen können, entsteht ein höherer Abgasgegendruck, was die Leistung wieder etwas vermindert.
Ex-Formel-1-Fahrer Marc Surer vergleicht den Turbo ganz profan mit einer Stopfgans: «Mehr Pressung gleich mehr Leistung.»
Turboloch und Turbodiesel
Der Turbo braucht eine hohe Drehzahl, erst dann entfaltet er seine volle Kraft. Bei niedrigen Drehzahlen ist noch zuwenig Abgasvolumen vorhanden, um den Lader ausreichend anzutreiben. Entsprechend mager fällt die Kraftausbeute aus, man spricht hier vom so genannten Turboloch. Den endgültigen Siegeszug hat der Turbo bei den Dieselmotoren angetreten. Warum gibt es fast keinen Diesel mehr ohne Turbolader? Dieselmotoren arbeiten im Gegensatz zu Saugmotoren ohne Drosselklappe. So fahren sie luftseitig immer mit Vollgas. Das bedeutet, dass bereits bei geringen Drehzahlen ausreichend Abgasvolumen zum wirkungsvollen Antrieb des Laders zur Verfügung steht.
Neue Turbodiesel sind mit der variablen Turbinen-Geometrie-Technologie (VTG) ausgestattet. Dabei werden verstellbare Turbinenschaufeln verwendet, um selbst bei niedrigen Drehzahlen viel Leistung für die Verdichtung der Luft aus dem Abgasstrom zu erhalten. Vergleichbar ist das System mit den verstellbaren Propellern von Flugzeugen.
Der Ladeluftkühler
Damit die Aufladungen der Kompressor- und Turbomotoren im vollen Umfang wirkungsvoll sind, benötigen sie einen so genannten Ladeluftkühler. Wird nämlich Luft verdichtet, erwärmt sie sich und dehnt sich aus. Dadurch sinkt ihre Dichte. Die Folge: weniger Sauerstoffteilchen pro Kubikzentimeter. Wird diese warme Luft zwischen Lader und Motor aber abgekühlt, zieht sie sich wieder zusammen. Die Dichte der Luft steigt wieder und der Motor bekommt mehr Sauerstoff für die Verbrennung.
Anwendungen im Motorsport
Schon 1930 wurden Kompressoren in Indianapolis eingesetzt. Mitte der sechziger Jahre begann der Einzug der Turbomotoren in den Motorsport. 1979 hatte der Turbo-Offy-Motor schon 820 PS, 1982 hatte der Porsche-Formel-1-Sechszylindermotor 700 PS bei 11’100 U/min. und einen Ladedruck von 2,0 bar. Marc Surer beschreibt den Turbo in der Formel 1 als russisches Roulett: «Man konnte Vollgas geben, bis der Turbolader 100’000 Umdrehungen pro Minute erreichte und den Ladedruck auf 5 bar hochpresste. Das erhitzte die Schaufeln am Auspuff bis zu 1’000°C. Manchmal wurde sogar Trockeneis auf die Ladeluftkühler gelegt, um noch bessere Ergebnisse in der Qualifikationsrunde zu erzielen. Denn im Qualifying drehte man den Motor in der 2. Runde voll auf, bis er auseinander flog. Dadurch erzielten wir zwar enorme Rundenzeiten, killten aber in jedem Qualifying einen Motor.»
Bis 1986 waren solche Turbos unbegrenzt zugelassen. Mit ihnen holte man bis zu 1’300 PS aus einem 1.5-Liter-Motor. Surer: «Hätten wir die Turbos weiterentwickelt, so würden heute statt 900-PS-Dreiliter-Saugmotoren 1,5-Liter-Turbos mit 2’000 PS die Formel 1 bestreiten.»
Auch im Rallyesport und bei Tourenwagenrennen kam der Turbo zum Einsatz. Vorreiter war der Deutsche Tuner Josef Schnitzer, der 1973 den ersten Turbo in einen BMW-Vierzylindermotor einbaute. 1989 wurden die Turbos in der Formel 1 verboten, 1991 dann auch im Tourenwagenrennsport.
Zukunft Kompressor?
Im Motorsport war und ist der Turbo sicher das meisteingesetzte Aggregat, aber bei den Strassenfahrzeugen gehört die Zukunft dem Kompressor. Hubraum braucht Grösse. Da kleine Autos keinen Einbau von grösseren Motoren zulassen, optimiert der Kompressor die Leistung eines kleinen Motors. Der Lader setzt schon bei geringen Drehzahlen ein und die Leistung wird gleichmässig gesteigert. Der Kompressor bietet ein wesentlich ruhigeres Fahrverhalten und erlaubt durch den grösseren Drehzahlbereich ein schaltfauleres Fahren.
Wichtig ist gerade bei nachträglich getunten Motoren die richtige Abstimmung und die Verwendung eines geeigneten Basistriebwerks mit entsprechend ausgelegten mechanischen Reserven. Motor, Kolben, Lager – alle Materialien müssen dieser Mehrbelastung gewachsen sein. Nicht jeder Motor eignet sich daher gleich gut zur Leistungssteigerung.Bericht von www.nfs-center.de
Turbo vs. Kompressor
Sowohl Turbo- als auch Kompressorlader steigern die Leistung eines Motors durch den Aufbau eines Ladedrucks, durch den mehr Luft in die Zylinder eingeblasen wird. Mehr Luft bedeutet bessere Verbrennung, was wiederum mehr Energie freisetzt. Der wesentliche Unterschied zwischen Turbo und Kompressor besteht im Antrieb des Verdichters, der diesen Druck aufbaut. Die Stärke des Überdrucks wird in bar eingegeben.
Kompressor
Alle Kompressoren werden mechanisch per Keilriemen oder dem Getriebe vom Verbrennungsmotor selbst angetrieben. Im Kompressorgehäuse schaufeln zwei Schaufelräder, die prinzipiell wie eine Zahnradpumpe arbeiten, Luft mit Überdruck in den Motor. Dadurch kann die Leistung eines Saugmotors zwar um bis zu 30% gesteigert werden. Diese mechanisch angetriebene Verdichtung benötigt aber selber Leistung. Ein Teil des Kraftzuwachses durch die Aufladung – bei hohen Drehzahlen um bis zu 10% – geht für den Antrieb des mechanischen Laders wieder verloren. Ein grosser Vorteil des Kompressors: Der Druckaufbau setzt schon bei geringen Drehzahlen ein, wodurch ein spontanes Ansprechverhalten des Motors erreicht wird. Bei der Kompressoraufladung gibt es verschiedene Verdichtervarianten wie das Rootsgebläse, den G-Lader, die Flügel- oder Schraubenverdichter.
Turbo
Im Gegensatz dazu sitzt der Turbolader zwischen Auspuff und dem Auslasskrümmer des Motors. Er besteht einerseits aus einem Turbinenteil, durch welches das heisse Abgas strömt und eine Turbine antreibt, sowie dem Verdichterteil, in welchem die Verbrennungsluft des Motors verdichtet wird. Das Verdichterrad befindet sich auf einer gemeinsamen Welle mit der Turbine, die vom ausströmendem Abgas angetrieben wird und somit das Verdichterrad in Rotation versetzt. Moderne Turbolader arbeiten mit maximalen Drehzahlen von über 150’000 Umdrehungen pro Minute. Dementsprechend anspruchsvoll gestaltet sich die Schmierung und die Material-Konstruktion.
Rein energetisch gesehen ist der Turbo im Vorteil, da er die Strömungsenergie des sonst nutzlos verpuffenden Abgases verwendet. Da die Abgase aber nicht so frei wie bei einem Saugmotor entweichen können, entsteht ein höherer Abgasgegendruck, was die Leistung wieder etwas vermindert.
Ex-Formel-1-Fahrer Marc Surer vergleicht den Turbo ganz profan mit einer Stopfgans: «Mehr Pressung gleich mehr Leistung.»
Turboloch und Turbodiesel
Der Turbo braucht eine hohe Drehzahl, erst dann entfaltet er seine volle Kraft. Bei niedrigen Drehzahlen ist noch zuwenig Abgasvolumen vorhanden, um den Lader ausreichend anzutreiben. Entsprechend mager fällt die Kraftausbeute aus, man spricht hier vom so genannten Turboloch. Den endgültigen Siegeszug hat der Turbo bei den Dieselmotoren angetreten. Warum gibt es fast keinen Diesel mehr ohne Turbolader? Dieselmotoren arbeiten im Gegensatz zu Saugmotoren ohne Drosselklappe. So fahren sie luftseitig immer mit Vollgas. Das bedeutet, dass bereits bei geringen Drehzahlen ausreichend Abgasvolumen zum wirkungsvollen Antrieb des Laders zur Verfügung steht.
Neue Turbodiesel sind mit der variablen Turbinen-Geometrie-Technologie (VTG) ausgestattet. Dabei werden verstellbare Turbinenschaufeln verwendet, um selbst bei niedrigen Drehzahlen viel Leistung für die Verdichtung der Luft aus dem Abgasstrom zu erhalten. Vergleichbar ist das System mit den verstellbaren Propellern von Flugzeugen.
Der Ladeluftkühler
Damit die Aufladungen der Kompressor- und Turbomotoren im vollen Umfang wirkungsvoll sind, benötigen sie einen so genannten Ladeluftkühler. Wird nämlich Luft verdichtet, erwärmt sie sich und dehnt sich aus. Dadurch sinkt ihre Dichte. Die Folge: weniger Sauerstoffteilchen pro Kubikzentimeter. Wird diese warme Luft zwischen Lader und Motor aber abgekühlt, zieht sie sich wieder zusammen. Die Dichte der Luft steigt wieder und der Motor bekommt mehr Sauerstoff für die Verbrennung.
Anwendungen im Motorsport
Schon 1930 wurden Kompressoren in Indianapolis eingesetzt. Mitte der sechziger Jahre begann der Einzug der Turbomotoren in den Motorsport. 1979 hatte der Turbo-Offy-Motor schon 820 PS, 1982 hatte der Porsche-Formel-1-Sechszylindermotor 700 PS bei 11’100 U/min. und einen Ladedruck von 2,0 bar. Marc Surer beschreibt den Turbo in der Formel 1 als russisches Roulett: «Man konnte Vollgas geben, bis der Turbolader 100’000 Umdrehungen pro Minute erreichte und den Ladedruck auf 5 bar hochpresste. Das erhitzte die Schaufeln am Auspuff bis zu 1’000°C. Manchmal wurde sogar Trockeneis auf die Ladeluftkühler gelegt, um noch bessere Ergebnisse in der Qualifikationsrunde zu erzielen. Denn im Qualifying drehte man den Motor in der 2. Runde voll auf, bis er auseinander flog. Dadurch erzielten wir zwar enorme Rundenzeiten, killten aber in jedem Qualifying einen Motor.»
Bis 1986 waren solche Turbos unbegrenzt zugelassen. Mit ihnen holte man bis zu 1’300 PS aus einem 1.5-Liter-Motor. Surer: «Hätten wir die Turbos weiterentwickelt, so würden heute statt 900-PS-Dreiliter-Saugmotoren 1,5-Liter-Turbos mit 2’000 PS die Formel 1 bestreiten.»
Auch im Rallyesport und bei Tourenwagenrennen kam der Turbo zum Einsatz. Vorreiter war der Deutsche Tuner Josef Schnitzer, der 1973 den ersten Turbo in einen BMW-Vierzylindermotor einbaute. 1989 wurden die Turbos in der Formel 1 verboten, 1991 dann auch im Tourenwagenrennsport.
Zukunft Kompressor?
Im Motorsport war und ist der Turbo sicher das meisteingesetzte Aggregat, aber bei den Strassenfahrzeugen gehört die Zukunft dem Kompressor. Hubraum braucht Grösse. Da kleine Autos keinen Einbau von grösseren Motoren zulassen, optimiert der Kompressor die Leistung eines kleinen Motors. Der Lader setzt schon bei geringen Drehzahlen ein und die Leistung wird gleichmässig gesteigert. Der Kompressor bietet ein wesentlich ruhigeres Fahrverhalten und erlaubt durch den grösseren Drehzahlbereich ein schaltfauleres Fahren.
Wichtig ist gerade bei nachträglich getunten Motoren die richtige Abstimmung und die Verwendung eines geeigneten Basistriebwerks mit entsprechend ausgelegten mechanischen Reserven. Motor, Kolben, Lager – alle Materialien müssen dieser Mehrbelastung gewachsen sein. Nicht jeder Motor eignet sich daher gleich gut zur Leistungssteigerung.Bericht von www.nfs-center.de
Zuletzt von Chris_STI am Do 18 Feb 2010, 06:14 bearbeitet; insgesamt 1-mal bearbeitet
