Autos mit Turbo - Positive Effekte auf Leistung und Kraftstoffverbrauch

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Autos mit Turbo - Positive Effekte auf Leistung und Kraftstoffverbrauch

Korrekt wird diese Art des Motors als Turbolader bezeichnet. Im Laufe der Zeit etablierte sich jedoch die umgangssprachliche Bezeichnung des Turbos. Tatsächlich wirkt sich diese Bauweise des Kolbenmotors besonders beschleunigend aus. Der Abgasturbolader, wie er auch genannt wird, hat den Zweck, die Effizienz des Motors zu steigern. Dies findet dann statt, wenn eine Erhöhung der Leistung bei gleichzeitiger Senkung des Verbrauchs erreicht wird. Bei Kolbenmotoren treibt hierfür die Abgasturbine den Verdichter an und erhöht damit den Luftdurchsatz. Gleichzeitig erfolgt dabei eine Verminderung der Ansaugarbeit des Motorkolbens. Der Turbolader geht auf die Erfindung des Schweizers Alfred Büchi zurück. Er ließ sich im Jahr 1905 die Stau- und Gleichdruckaufladung patentieren. Im Straßenverkehr wurde der Einsatz der modernen Kolbenmotoren erstmals in den Dreißigerjahren durch die Alfred Saurer AG mithilfe von Arbon Diesel Lastwagen realisiert. Die Turbos aus dieser Zeit sind mit den Ausführungen der heutigen Generationen nicht mehr vergleichbar. Hier hat sich viel getan, wenn auch das Prinzip gleich geblieben ist.

Entwicklung des Turboladers: Gleiches Prinzip auch bei moderner Technologie

In keiner anderen Branche kann der technologische Fortschritt so gut beobachtet werden wie in der Fahrzeugindustrie. Dieser Fortschritt macht sich besonders in der Entwicklung moderner Motorentechniken bemerkbar. Moderne Motoren müssen mehr können, als ein Auto vorwärtszubewegen. Heute kommen Umwelt- sowie wirtschaftliche Aspekte zum Tragen. Daher wundert es auch nicht, dass verschiedene Motorenarten auch mit unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben werden können. Vom Funktionsprinzip her bleiben die meisten Motoren jedoch gleich, auch wenn sie anderen Kraftstoff verwenden. Das verhält sich auch bei einem Turbomotor nicht anders.
Bei Saugmotoren - nicht aufgeladene Motoren - wird durch die Kolben ein Unterdruck im Ansaugtrakt erzeugt. In diesen Unterdruck strömt Luft, die unter Atmosphärendruck steht. Bei konstant steigender Drehzahl ist dieser Unterdruck nicht mehr ausreichend, um die maximale Menge an Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Verbrennung zu befördern. Dadurch wird die maximal mögliche Leistung des Motors reduziert. Dies lässt sich verhindern, indem der Ansaugquerschnitt an der Ventilöffnung, die die engste Stelle darstellt, vergrößert wird. Wenn noch mehr Verbrennungsluft in den Zylindern benötigt wird, werden diese mit Überdruck befüllt. Die Aufladung erfolgt durch den Kompressor oder den Turbolader. Letzterer besteht aus Verdichter und Turbine, die beide auf einer gemeinsamen Welle installiert sind.
Turbine und Verdichter sind sich optisch sehr ähnlich. Das Turbinenrad wird auf der Abgasseite in Rotation versetzt. Das durch die Rotation entstehende Drehmoment wird auf das Verdichterrad im Ansaugtrakt über die Welle übertragen. Der daraus resultierende Gegendruck, durch den das Abströmen des Abgases verhindert wird, zumindest solange genügend heißes Abgas zur Verfügung steht, lässt auf der Ansaugseite einen Überdruck entstehen. Dies kann allerdings ausschließlich in Bereichen mit höherer Drehzahl erzielt werden. Im unteren Drehzahlbereich fungieren Turbo-Motoren lediglich als Saugmotoren.

Der Turbolader: Bei höheren Drehzahlen sind leichte Verzögerungen im Spurt zu erwarten

Dass Automotoren mit Turbo im Bereich der niedrigen Drehzahlen lediglich als „Sauger" arbeiten, hat einen unangenehmen Beigeschmack. Auch ein plötzlicher Tritt auf das Gaspedal, im höheren Drehzahlbereich, hat keine direkte Auswirkung auf die erwartete Beschleunigung des Fahrzeugs. Die Reaktion auf diesen Tritt erfolgt mit deutlicher Verzögerung. Bei diesem Phänomen wird oftmals auch vom sogenannten „Turboloch" gesprochen. Das „Turboloch" entsteht im Rahmen der Leistungssteigerung. Diese erfolgt zwar zu einem Teil aus einem verbesserten Wirkungsgrad, zum anderen Teil aber aus einer größeren Menge Sauerstoff, die eine höhere Kraftstoffverbrennung ermöglicht. Bedauerlicherweise hat der verbesserte Wirkungsgrad einen deutlich geringeren Einfluss auf die Leistungssteigerung. Die höhere Menge Kraftstoff, die verbrannt werden kann, führt zu einer Steigerung des Motormitteldrucks. Auch das Drehmoment wird durch diesen Vorgang gesteigert, was eine erhöhte Leistungsabgabe zur Folge hat. Gegenüber einem Saugmotor muss bei Otto-Turbomotoren oftmals das Verdichtungsverhältnis reduziert werden, um durch den hohen Gesamtdruck und der damit verbundenen hohen Temperaturen unkontrollierte Entzündungen des Kraftstoff-Luft-Gemischs zu verhindern.

Stauaufladung und Stoßaufladung: Zwei unterschiedliche Aufladungstechniken im Vergleich

Die sogenannte Stauaufladung führt Abgase zusammen, sammelt diese und gibt sie anschließend an die Abgasturbine ab. Die daraus entstehende Anströmung auf die Turbine erfolgt überwiegend durch den Druckaufbau im Bereich des Krümmerabschnitts vor der Turbine. Die Stoßaufladung hingegen bewirkt die Aufladung des Turbos durch die Bewegungsenergie der Abgase, die ausgestoßen werden. Hierbei muss bemerkt werden, dass auch das Prinzip der Stoßaufladung auf die innovativen Gedankengänge des Schweizers Alfred Büchi zurückzuführen sind.
Bei Mehrzylindermaschinen, bei denen die Stoßaufladung zum Tragen kommt, werden die Abgase durch mehrere Rohrleitungen geführt und treten anschließend durch eine Gruppe von Düsen in die Turbine ein. Die Leitungen müssen dabei so zusammengeführt werden, dass die Ausstoßtakte der angeschlossenen Zylinder nicht gleichzeitig erfolgen. Die Verwendung der Turbo-Technologie bringt sowohl Vor- wie auch Nachteile. Ein Turbo ermöglicht den Einsatz eines stärkeren Motors, ohne die Größe des Motors zu verändern. Aber auch eine Reduzierung der Motorengröße bei gleichzeitiger Leistungssteigerung ist nicht ausgeschlossen. Allerdings werden mit Turbos höhere Mitteldrücke und Drehmomente erzielt, was zu einer deutlichen Steigerung der Belastungen für den Motor führt. Um diesem Effekt wirkungsvoll zu begegnen, ist eine Optimierung und Anpassung einzelner Baugruppen erforderlich, was mit einem nicht ganz unerheblichen wirtschaftlichen Mehraufwand verbunden ist. Trotzdem kann auf diesem Weg auch bei kleineren Autos ein schnittiges Fahrverhalten ermöglicht werden, obwohl diese meistens nur über wenige Ressourcen hinsichtlich des Platzes verfügen.
Das wohl bekannteste Beispiel für solche „Raumwunder" dürfte wohl die Formel 1 sein, in der solche Motoren auf engstem Raum für unglaublich viel Kraft sorgen. Aber auch im heutigen Straßenverkehr sind diese Phänomene oftmals zu beobachten, ohne dass seitens der Hersteller explizit darauf hingewiesen wird.

Autos mit Turbo: Dynamisch im Alltag und schonend für die Umwelt

Die heutigen Fahrzeuge kommen oftmals mit kleineren Maschinen aus. Es ist nicht mehr die Regel, auf der Straße ein ausreichend motorisiertes Fahrzeug zu beobachten, das über eine Zweilitermaschine verfügt. Die meisten haben deutlich kleinere Motoren mit erheblich mehr Leistung unter der Haube. Dies bringt nicht nur hinsichtlich des Platzes enorme Vorteile, sondern wirkt sich auch wirtschaftlich positiv aus. Auch das Problem des sogenannten „Turbolochs" wird immer geringer. Der Spritverbrauch der Turbos aus der heutigen Generation ist mit dem aus vergangenen Tagen überhaupt nicht mehr vergleichbar. Der Kauf eines neuen Fahrzeugs hat heutzutage oftmals zur Folge, dass der Käufer einen stärkeren Wagen mit niedrigerem Verbrauch erhält. In der Regel profitiert davon nicht nur die eigene Geldbörse, sondern auch die Umwelt. Zusätzlich bietet der Markt auch unterschiedliche Motorisierungsarten an, sodass der Verbraucher nicht mehr dazu genötigt ist, auf das teure Benzin zurückzugreifen. Alternative Energiequellen wie beispielsweise Autogas oder Strom stehen dem Verbraucher zur Wahl. Gleichzeitig sind auch die Anschaffungskosten für „Turbos" erheblich gesunken. Neben der überzeugenden Motorisierung kann der Fahrer über die Kraftstoffversorgung selbst entscheiden und somit den finanziellen Aufwand für den Betrieb seines Fahrzeugs selbst bestimmen. Das freut somit Fahrer, Fahrzeugindustrie und Umwelt.

Die Effektivität der Turbolader: mit wenig Motor viel Leistung

Das Geheimnis der heutigen Motoren liegt also darin, mit niedrigen Kubikzentimetern besonders viel Leistung auf die Straße zu bringen. Das gelingt auch oftmals auf überzeugende Art. Die Fahrzeuge werden dadurch leichter, was sich positiv auf die Beschleunigung und Endgeschwindigkeit auswirkt. Da weniger Masse bewegt werden muss, reduziert sich auch der Kraftstoffverbrauch um ein erhebliches Maß. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass die heutigen Motoren trotz höherer Leistung mit einem niedrigeren Verbrauch überzeugen. Erfreulicherweise kann der Kunde nicht nur hier die künftigen Ausgaben zum Betrieb seines Fahrzeugs beeinflussen. Er kann auch zusätzlich wählen, mit welchem Kraftstoff sein Fahrzeug in Zukunft betrieben werden soll. Der Kunde kann damit beinahe schon doppelt sparen. Viele legen schließlich auch Wert auf einen angemessenen Umweltschutz. Und auch hier ist es möglich, Fahrzeuge zu erhalten, die trotz der alternativen Energien ausreichend motorisiert sind. Der Kunde muss quasi keinerlei Abstriche machen und kann beinahe nur gewinnen. Das Ergebnis ist dynamischer Fahrspaß bei niedrigen Kosten. Zusätzlich lassen Fahrzeuge mit einer hohen Elastizität dem Fahrer die Wahl, ob sie nach kurzen Stopps hochtourig in einem niedrigeren Gang oder niedrig-tourig in einem hohen Gang anfahren möchten. Der Fahrer erhält mit den Fahrzeugen der heutigen Generationen nicht nur maximalen Fahrspaß bei niedrigen Kosten, sondern auch eine erhöhte Flexibilität bei der Gestaltung seines Fahrvergnügens.

Nicht nur außerhalb von Ortschaften überzeugt der Turbo durch Leistung und Verbrauch

Die Zeiten, in denen sich ein echter Turbo lediglich auf Autobahnen auszahlte und die Geschwindigkeit an der Tanknadel abgelesen werden konnte, sind vorbei. Fahrzeuge mit Turbotechnologie bringen mit ihrer Dynamik echten Fahrspaß und sorgen dafür, dass fließender Verkehr auch fließend bleibt. Wer hier einmal das Schalten vergisst, wird nicht gleich damit bestraft, dass der Motor abgewürgt wird. Turbomotoren erleichtern das Fahren deutlich. Wie flink ein Fahrzeug sich wirklich verhält, lässt sich heute nicht mehr an der Größe des Fahrzeugs oder der Aufschrift auf der Heckklappe erkennen. Oftmals kann dies erst dann korrekt eingestuft werden, wenn das Fahrzeug persönlich gefahren wird. Dann aber führt dieses Erlebnis zu einem echten Vergnügen. Dabei kann sich das Fahrzeug auch sehen lassen. Viele Fahrzeuge, die eigentlich den Kleinwagen zuzuordnen sind, wirken elegant und schnittig. Dies wird schließlich durch die Motorenleistung zusätzlich abgerundet. Es lohnt sich in jedem Fall, zumindest für den Einsatz auf Kurzstrecken, über die Anschaffung eines Kleinwagens als „Stadtflitzer" nachzudenken. Es zahlt sich nicht nur bei der Parkplatzsuche aus, sondern auch hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit ist dieser Rechenvorgang durchaus lohnenswert. Unabhängig davon, ob es sich bei der Anschaffung um einen Firmenwagen oder privaten Zweitwagen handelt, kann zusätzlich noch immer über die Anschaffung einer komfortablen Limousine für Langstrecken nachgedacht werden.

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