Turbolader

Turbolader - Ursprung und Anwendung.

Seit ihrer Erfindung haben Turbolader die Automobil- und Industriebranche grundlegend verändert. Ursprünglich hauptsächlich in der Luftfahrt eingesetzt, fanden sie schnell ihren Weg in die PKW- und LKW-Industrie sowie in die Schiffs- und Raumfahrttechnik. Ihre Fähigkeit, die Motorleistung zu steigern und gleichzeitig die Abgasemissionen zu reduzieren, macht sie heute zu einem unverzichtbaren Bestandteil vieler moderner Fahrzeuge.
Anfangs standen Turbolader vor einigen Herausforderungen, wie z. B. der Verzögerung beim Ansprechen auf Laständerungen des Motors (bekannt als Turboloch) sowie erhöhten Anforderungen an Schmierung und Kühlung. Durch den technischen Fortschritt und die Entwicklung fortschrittlicher Steuersysteme konnten diese Probleme jedoch weitgehend überwunden werden. Die Einführung der variablen Turbinengeometrie, elektronischer Stellglieder und Twin-Turbo-Konzepte (sequenzielle Aufladung) ermöglicht heute eine präzise und schnelle Regelung des Ladedrucks, wodurch eine harmonische Leistungsentfaltung und ein hohes Drehmoment realisiert werden können.

Aufbau und Funktionsweise.

Die aus den Motorzylindern austretenden Abgase werden durch den Abgaskrümmer in das Turbinengehäuse geleitet. Sie strömen durch die dort befindlichen Turbinenschaufeln, setzen das Turboladerrad in Bewegung und entweichen dann ungehindert in die Abgasanlage des Motors. Am anderen Ende der Welle befindet sich der Verdichter, in dem das rotierende Verdichterrad (Kompressionsrad) Luft ansaugt, auf einen höheren Druck als den Atmosphärendruck verdichtet und weiter durch die Ansaugrohre zu den Motorzylindern leitet. Das Steuersystem, ein Wastegate oder eine variable Turbinengeometrie (VNT/VGT/VTG), ist für die Einstellung und Aufrechterhaltung des richtigen Drucks verantwortlich. Das rotierende System ist im Mittelteil des Turboladers durch Gleitlager (seltener Kugellager) gelagert: Haupt- und Axiallager (Schublager). Das Motoröl wird kontinuierlich unter Druck in den Mittelteil des Turboladers (Lagergehäuse/Kern/Kurbelgehäuse) eingespeist, fließt durch die Lagerung des rotierenden Systems und fließt dann frei zum Motor zurück. Einige Turboladermodelle verfügen über zusätzliche Kanäle im Lagergehäuse, durch die das Kühlmittel fließt, um die Kühlung des Turboladerkerns zu verbessern und die Gefahr der Ölversinterung im Inneren zu verringern.

Konstruktion des Turboladers:

1. Turbinengehäuse (auch bekannt als Wärmeseite)
2. Laufrad mit Turbinenrad
3. Lagergehäuse (Kern, auch Koras genannt)
4. Lager – Haupt- und Axiallagerbuchsen
5. Dichtungsringe und andere Dichtungen
6. Gehäuse des Verdichters
7. Verdichterrad (Kompressionsrad)
8. Ladedruckregelsystem (Ablassventil/Wastegate oder variable Geometrie)
9. Steuerung der Ladedruckregelung (Druck-/Vakuumventil oder elektronischer Steller)
10. Druckluft-Bypassventil (nur bei Turbolader für Benzinmotoren)

Verfahren zur Wiederaufbereitung von Turboladern.

Der Regenerationsprozess eines Turboladers umfasst mehrere wesentliche Phasen:

1. Erste Zustandsbeurteilung: Zunächst wird der Turbolader auf Öllecks, sichtbare mechanische Schäden und die Funktion des Ladedruckkontrollsystems geprüft. Hierbei wird auch die Effizienz der Ventile und elektronischen Einstellvorrichtungen bewertet. 
2. Demontage des Turboladers in seine Einzelteile: Die Zerlegung ermöglicht den Zugang zu allen Komponenten des Turboladers und erlaubt eine detaillierte Begutachtung aller Bauteile.
3. Reinigung der Bauteile: Nach der Demontage werden die Teile gründlich gereinigt. Dies ist oft notwendig, um eine präzise Überprüfung der Komponenten zu ermöglichen. Nicht beschädigte Bauteile werden nach der Reinigung für die Wiederaufbereitung wiederverwendet.
4. Vorbereitung neuer Komponenten: Defekte Teile und Teile, die routinemäßig ausgetauscht werden müssen (wie Lager und Dichtungen), werden durch neue Komponenten ersetzt.
5. Gründliche Prüfung des Ventils/Druckreglers oder des elektronischen Einstellgeräts: In dieser Phase wird der Positionssensor des Systems mit variabler Geometrie oder des Entlüftungsventils überprüft und, falls erforderlich, ausgetauscht. Ebenso wird das elektronische Einstellgerät des Entlüftungs- oder variablen Geometrieventils, falls beschädigt, regeneriert.
6. Auswuchten des Turbolader-Rotors im Freilauf: Dies ist die erste von zwei Stufen des Auswuchtens des Rotationssystems des Turboladers. Hierbei wird der "Rundlauf" des Rotors während des Betriebs korrigiert. Die Messungen erfolgen auf einer hochwertigen Auswuchtmaschine von Schenck.
7. Zusammenbau des Turboladerkerns: Das komplette rotierende System, einschließlich neuer Lager und Dichtungen, wird in den Turbolader-Mittelkörper (auch "Kern" oder "CHRA" genannt) eingebaut.
8. Hochgeschwindigkeitsauswuchten des rotierenden Systems: In dieser Phase wird die Unwucht des gesamten rotierenden Systems bei Drehzahlen von bis zu 200.000 U/min exakt gemessen und ausgeglichen. Der Turbolader arbeitet unter Bedingungen, die einem Verbrennungsmotor ähneln, während Motoröl mit dem entsprechenden Druck zugeführt wird. Dies ermöglicht auch die Überprüfung der Dichtheit des Schmiersystems. Das Hochgeschwindigkeitsauswuchten erfolgt auf Schenck-Auswuchtmaschinen.
9. Vormontage des Turboladers und Einstellung/Kalibrierung des Ladedruckregelsystems: Hier wird das Entlüftungsventil oder das System mit variabler Geometrie präzise eingestellt und kalibriert.
10. Endmontage des Turboladers und abschließende Qualitätskontrolle gemäß ISO 9001:2015: Nach der Endmontage wird eine finale Qualitätskontrolle durchgeführt, um sicherzustellen, dass der Turbolader allen erforderlichen Standards entspricht.

Ursachen und Arten von Schäden.

Mit unseren Spezialisten können Sie darauf vertrauen, dass die Reparatur Ihres Turboladers umfassend und professionell durchgeführt wird. Unser Ziel ist es nicht nur, den Defekt zu beheben, sondern auch die zugrunde liegenden Ursachen zu identifizieren und Ihnen mitzuteilen. Wir sind überzeugt, dass diese Herangehensweise dazu beiträgt, ähnliche Probleme in Zukunft zu vermeiden. Deshalb handeln wir stets transparent und mit vollem Engagement.

Symptome, die auf einen beschädigten Turbolader hinweisen können:

1. Verminderte Motorleistung (oft als "Leistungsschwäche" des Motors bezeichnet)
2. Ungewöhnliche Geräusche – wie Pfeifen oder Brummen
3. Grauer, blauer oder schwarzer Rauch aus dem Auspuff
4. Ölleckagen am Turbolader oder erhöhter Motorölverbrauch

Die häufigsten Turboladerschäden umfassen:

1. Ölleckagen in das Ansaug- und/oder Abgassystem des Motors: Diese werden häufig durch beschädigte oder verschlissene Dichtungsringe im Turbolader oder durch ein vergrößertes Rotorspiel verursacht. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass auch ein funktionsfähiger Turbolader unter den falschen Betriebsbedingungen (z. B. unzureichender Ölfluss vom Turbolader zum Motor) zu Ölleckagen neigen kann.
2. Mechanische Schäden an den Verdichter- und/oder Turbinenschaufeln: Diese Schäden entstehen meist durch Fremdkörper, die in das Ansaug- oder Abgassystem des Motors gelangen.
3. Vergrößertes radiales und/oder axiales Rotorspiel (bis hin zum Bruch der Welle): Solche Schäden resultieren häufig aus verunreinigtem Motoröl oder unzureichender Schmierung des Rotationssystems.
4. Defekte im Ladedruckregelsystem: Dies kann durch Undichtigkeiten oder Verstopfungen im Druck-/Unterdruckventil, Beschädigungen des Turbokopiersensors (z. B. des Anzapf- oder Ventilstellungssensors bei variabler Geometrie) oder durch Probleme im elektronischen Steuergerät verursacht werden. Übermäßige Kohlenstoffablagerungen können zudem den Betriebsbereich des Turbosystems mit variabler Geometrie blockieren oder einschränken.
5. Risse im Turbinengehäuse: Diese treten besonders häufig bei Turboladern in Benzinmotoren auf, da die Abgastemperaturen bei Benzinern im Vergleich zu Dieselmotoren höher sind. Dies betrifft auch den Abgaskrümmer, falls dieser in das Gehäuse integriert ist.