Konstruktive und spezifische Besonderheiten des Turbomotors:
Jeder aufgeladene Motor, insbesondere ein Turbomotor unterscheidet sich
grundlegend vom normalen Saugmotor. Neben der Anpassung an die höheren
mechanischen und thermischen Kräfte müssen noch verschiedene Änderungen am
Umfeld erfolgen.
Verdichtungsverhältnis
Speziell beim Ottomotor muss das Verdichtungsverhältnis reduziert werden, da
sonst der Mitteldruck zu stark ansteigen und der Motor rasch an seine Klopfgrenze
kommen würde. Beim Dieselmotor muss in den meisten Fällen die Verdichtung
nicht reduziert werden.
Nockenwelle
Eine Nockenwelle mit langen Steuerzeiten und großen Ventilhüben ist wegen des
höheren Füllungsgrades nicht erforderlich.
Zündanlage & Gemischaufbereitung
Bei den ersten Turbomotoren gab es oft Probleme bei stark wechselnden
Bedingungen (Motor- und Ladelufttemperatur, Ladedruck etc.) einen optimalen
Zeitzündpunkt, bzw. die richtige Gemischzusammensetzung zu erreichen. Bei
Ottomotoren kommen heute meist Kennfeld gesteuerte Zünd- und
Einspritzanlagen zur Anwendung; häufig in Verbindung mit einem Klopfsensor.
Dadurch können der Zündzeitpunkt und die Einspritzmenge so gewählt werden,
dass der Motor knapp an der Klopfgrenze läuft, und so am wirtschaftlichsten
arbeitet. Bei Dieselmotoren kommen heute meist elektronisch geregelte
Einspritzpumpen zum Einsatz.
Umluftventil
Um die „Pumpgefahr“ des Verdichters beim plötzlichen Lastwechsel zu vermeiden,
benötigen turbogeladene Ottomotoren in manchen Fällen eine besondere
Vorrichtung. Beim sogenannten „Pumpen“ reißt die Strömung auf der
Verdichterseite ab. Dies führt zu unerwünschten Druckspitzen, die eine gefährliche
zusätzliche Belastung für den Turbolader darstellen, aber auch zu Schäden am
Luftmengenmesser führen können. Dies kann durch ein sogenanntes Umluftventil
verhindert werden, dass zwischen Saug- und Druckleitung des Verdichters plaziert
wird. Beim Schließen der Drosselklappe entsteht ein starker Unterdruck, der über
eine Leitung auf den Kolben des Umluftventils wirkt. Bei geöffnetem Kolben saugt
der Verdichter nicht mehr aus einem Unterdruck, sondern aus einer Ringleitung, in
der die verbleibende Restluftmenge im Kreis gefördert wird. Die Verdichterdrehzahl
sinkt dadurch schneller ab, ein „Pumpen“ wird vermieden.
Abgasrückführung
Zur Verbesserung der Abgasemissionen werden häufig Abgasrückführungsventile
eingebaut. Dabei wird im Teillastbereich ein Teil der Abgase (5 – 15 %) über ein
Ventil in den Ansaugkanal geleitet. Die NOx - Werte sinken dadurch.
Ladeluftkühlung
Bei höherer Ladungsdichte kann dem Motor eine größere Sauerstoffmenge
zugeführt, damit mehr Kraftstoff verbrannt, und die Leistung gesteigert werden.
Dieses Prinzip liegt allen Aufladeverfahren zu Grunde. Jede Gasverdichtung ist von
einem Temperaturanstieg begleitet, der die Dichte des Gases verringert und damit
die Wirkung des Verdichters verschlechtert. Hohe Ladelufttemperatur führt
demnach zu mehreren nachteiligen Folgen im Betrieb eines aufgeladenen Motors.
Es sind dies im Wesentlichen:
-Geringere Leistung
-Höhere thermische Belastung
-Größere Klopfneigung (beim Ottomotor)
-Schlechterer Wirkungsgrad
Ein Ladeluftkühler senkt die Ladelufttemperatur um ca. 40°C bis 70°C. Dabei muss
jedoch berücksichtigt werden, dass bei Abkühlung der Luft auch der Druck sinkt.
Der Ladedruck muss daher angehoben werden. Als Faustregel kann angenommen
werden, dass bei gleichem Druckverhältnis pro 10°C Temperaturabsenkung, eine
Dichtesteigerung der Luft um ca. 3 % erfolgt. Die Leistungssteigerung durch die
gekühlte Ladeluft entspricht dabei weitgehend der Dichtesteigerung. Außerdem wird der Wirkungsgrad und damit der spezifische Verbrauch besser.Jeder aufgeladene Motor, insbesondere ein Turbomotor unterscheidet sich
grundlegend vom normalen Saugmotor. Neben der Anpassung an die höheren
mechanischen und thermischen Kräfte müssen noch verschiedene Änderungen am
Umfeld erfolgen.
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