- Die Turbolader-Geschichte: 1925 erster aufgeladener Motor, Ölkrise 1973 verstärkte Nutzung
- BiTurbo- und Twin-Turbo-Systeme gewinnen in teuren Autos an Bedeutung
- Turbolader bestehen aus Turbine, Kompressor, Antriebswelle, Ladeluftkühler und Sensoren
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Im heutigen Artikel sprechen wir über ein ziemlich interessantes Thema, unserer Meinung nach. Wir werden die Unterschiede zwischen dem BiTurbo- und dem Twin-Turbo-System diskutieren. Viele von uns haben diese beiden Begriffe gehört, insbesondere im Zusammenhang mit neueren und teureren Autos. Die meisten Autos auf dem Markt sind aufgeladen, viele sind mit einem einfachen Turbo ausgestattet (mit einer einzigen Turbine), aber in letzter Zeit gibt es immer mehr BiTurbo- oder Twin-Turbo-Autos, das heißt, sie sind mit zwei Turbinen ausgestattet. Wir werden gleich in diesem Artikel den Unterschied zwischen den beiden besprechen.
Aber zuerst müssen wir verstehen, wie eine einfache Turbine funktioniert, um dann zu wichtigeren Dingen wie Zweiturbinensystemen überzugehen.
Es ist zunächst wichtig zu wissen, dass die Idee, einen Motor mit einem Turbolader aufzuladen, auf den Betrieb des ersten Verbrennungsmotors zurückgeht. So suchte beispielsweise bereits 1896 Rudolph Diesel (der Erfinder des [Dieselmotors]) nach Möglichkeiten, die Leistung zu steigern und den Verbrauch eines Verbrennungsmotors durch Komprimierung der vom Motor angesaugten Luft zu reduzieren.
Der erste aufgeladene Motor tauchte 29 Jahre nach der Erfindung des ersten Verbrennungsmotors auf, genauer gesagt im Jahr 1925, und produzierte 40 % mehr Leistung im Vergleich zu einem Saugmotor. Leider war die Technologie der damaligen Zeit nicht ausreichend fortschrittlich, und der aufgeladene Motor wurde wegen seiner geringen Zuverlässigkeit aufgegeben.
Nach der großen Ölkrise von 1973 rückte die Idee des aufgeladenen Motors wieder in den Vordergrund, möglicherweise aufgrund der verbesserten Technologien und der Ressourcenkrise.
Die Turboaufladung wurde immer häufiger eingesetzt, insbesondere in Nutzfahrzeugen mit Dieselmotoren, da sie eine signifikante Kraftstoffeinsparung und deutlich bessere Leistungen ermöglichte.
Schwere wirtschaftliche Probleme wurden durch den Effekt des “[Turbo-Lags]” verursacht, da die Kunden, die bis dahin nur große Saugmotoren gewohnt waren, die sofort auf das Gas reagierten, diese Verzögerung nicht akzeptierten, bis die Turbine Druck erzeugte und der Motor seine maximale Leistung entfaltete.
Ein Turboaufladesystem besteht hauptsächlich aus: Turbine, Antriebswelle, Kompressor und anderen Komponenten ([Ladeluftkühler], falls erforderlich, Leitungen, Sensoren, falls erforderlich, etc.).
Die Turbine (heißer Teil, so genannt, weil sie von den Abgasen angetrieben wird) und der Kompressor (kalter Teil, so genannt, weil er die aus der Atmosphäre entnommene Luft komprimiert) sind durch eine Antriebswelle verbunden.
Der Turbolader funktioniert folgendermaßen: Die resultierenden Abgase haben eine sehr hohe Geschwindigkeit und kinetische Energie, sie werden also gesammelt und zur Turbine umgeleitet, die im Kontakt mit den Abgasen die Schaufeln der Turbine selbst antreibt. Sobald die Schaufeln des heißen Teils der Turbine angetrieben werden (sie vollführen eine Drehbewegung), werden auch die Schaufeln des Kompressors in Bewegung versetzt durch die Antriebswelle, die wiederum die Luft aus der Atmosphäre ansaugt und sie im [Ansaugtrakt] komprimiert. In vielen Autos durchläuft die komprimierte Luft einen speziell entwickelten Wärmetauscher, um die Luft zu kühlen (kalte Luft ist viel dichter als heiße Luft).
Jetzt, da wir kurz erklärt haben, wie das Ladesystem mit Turbolader (allgemein als Turbomotor bezeichnet) funktioniert, kommen wir zu ernsthafteren und fortgeschritteneren Konzepten.
Wie wir bereits erwähnt haben, war der “Turbo-Lag” immer ein Problem, so dass die Ingenieure der führenden Automobilhersteller ständig nach einer Lösung suchten, um diesen Effekt zu reduzieren. Aber um alles zu verstehen, muss ich kurz erklären, wie dieser Effekt funktioniert.
Der “Turbo-Lag” ist in der Tat die Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem man das Gaspedal voll durchdrückt, und dem Zeitpunkt, an dem [die Turbine] den maximalen Druck erreicht (für diese Motordrehzahl) und der Motor beginnt, die maximale Leistung zu entwickeln. In einigen Fällen ist diese Verzögerung bedeutender, in anderen ist sie geringer.
Diese Verzögerung wird von vielen Faktoren beeinflusst, wie: der Größe des Ladeluftkühlers (falls vorhanden), den Dimensionen der Turbine, der Form des Ansaug- und Abgaswegs. Wenn ein Motor mit einer größeren Turbine ausgestattet ist, entwickelt er eine höhere maximale Leistung, aber er hat auch eine sehr bedeutende Verzögerung bei plötzlichen Beschleunigungen.
Für dieses Problem haben Ingenieure verschiedene Lösungen gefunden, zum Beispiel Turbinen mit variabler Geometrie, weil sie diesen Effekt teilweise reduzieren durch einige interne Schaufeln der Turbine, die ihren Winkel je nach Abgasvolumen und Motordrehzahl einstellen, so dass die Turbine unter 2000 U/min in der Lage ist, Druck zu erzeugen und den Lag zu reduzieren. Diese kleinen Schaufeln ändern ihre Position, beschleunigen oder verlangsamen den Gasfluss im Inneren der Turbine und somit auch die Drehgeschwindigkeit der Schaufeln.
Mit der Zeit hat die Technologie Fortschritte gemacht und die Motoren begannen, immer mehr Leistung zu entwickeln, auch bei kleinem Hubraum. Um mehr Leistung zu erzielen, war es logisch, dass eine größere Turbine eingebaut wurde, aber der Lag war sehr bedeutend, zu bedeutend, und die variable Geometrie war nicht mehr ausreichend, wurde unnötig. Also dachten die Ingenieure, eine größere und eine kleinere Turbine einzubauen, um den Lag zu reduzieren, aber gleichzeitig eine höhere maximale Leistung zu erzielen. Dieses System nennt man Twin-Turbo.
Das Twin-Turbo-System ist ein sequentielles Aufladesystem, ausgestattet mit zwei Turboladern, einem größeren und einem kleineren. Der kleinere arbeitet bei niedrigen Drehzahlen, während der größere bei hohen Drehzahlen arbeitet, wodurch der Lag reduziert und die maximale Leistung erhöht wird. Der Kreislauf zwischen den beiden Turboladern ist durch ein Ventil getrennt.
Die Twin-Turbo- und BiTurbo-Systeme verursachen viele Verwirrungen unter Autofahrern. Die meisten Leute verwechseln das Twin-Turbo-System mit dem BiTurbo, aber keine Sorge, dieser Artikel wurde zu diesem Zweck erstellt.
Das parallele Aufladesystem verwendet zwei Turbolader gleicher Größe, die in jeder Hinsicht identisch sind. In diesem System hat jede Turbine ihren eigenen Anteil an Zylindern, zum Beispiel bei einem V8-Motor, wird jede Turbine von den Abgasen von 4 Zylindern angetrieben. Dieses System wird BiTurbo genannt, wenn die Turbinen identisch sind.
Das ist der große Unterschied: Das Twin-Turbo-System verwendet zwei Turbinen unterschiedlicher Größe, während das BiTurbo-System zwei Turbinen gleicher Größe verwendet. Achten Sie darauf, denn das große bayerische Unternehmen BMW verwendet den Begriff TwinPower Turbo, den viele mit dem Twin-Turbo verwechseln.
Der Begriff TwinPower Turbo von den Deutschen wurde auch auf Motoren mit nur einem Turbolader angewendet, der zwei Abgasauslässe zur Turbine hat. Diese werden Twin-Scroll genannt und helfen dem Turbolader, sich leichter zu bewegen, auch wenn die Drehzahlen unterschiedlich sind.
Das ist also der große Unterschied zwischen den beiden Technologien, jede hat ihre Vor- und Nachteile.
Wie wir oben erklärt haben, ist der Twin-Turbo elastischer und entwickelt die Leistung gleichmäßiger und über einen breiteren Drehzahlbereich, während das BiTurbo-System eine höhere maximale Leistung entwickelt, aber gleichzeitig steht die Leistung erst nach 2500 U/min zur Verfügung. Unter diesem Drehzahlbereich entwickelt der Motor Leistung, aber nicht viel, er wird langsamer, bis die Turbinen beginnen, Druck zu erzeugen. Die Wartung der mit diesem System ausgestatteten Autos ist leicht höher, da das gesamte System mehr Öl benötigt, aber der Unterschied ist nicht so signifikant.
Quelle Foto: pistonheads.com, enginelabs.com, auto-types.com