Turbolader

Turbolader - Entstehung und Anwendung.

Seit ihrer Erfindung haben Turbolader das Gesicht des Automobils und der Industrie verändert. Ursprünglich hauptsächlich in der Luftfahrt eingesetzt, fanden sie schnell ihren Weg in die PKW- und LKW-Industrie sowie in die Schiffs- und Raumfahrtindustrie. Dank ihrer Fähigkeit, die Motorleistung zu erhöhen und gleichzeitig die Abgasemissionen zu verringern, sind sie aus vielen modernen Fahrzeugen nicht mehr wegzudenken. Anfänglich waren Turbolader mit einigen Problemen konfrontiert, wie z. B. einer Verzögerung beim Ansprechen auf Änderungen der Motorlast (bekannt als Turboloch/Turboloch) und höheren Anforderungen an Schmierung und Kühlung. Dank des technischen Fortschritts und der Einführung fortschrittlicher Steuersysteme konnten diese Probleme jedoch weitgehend gelöst werden. Eine ausreichend schnelle und präzise Regelung des Ladedrucks und damit eine harmonische Entwicklung der Motorleistung und des hohen Drehmoments ist dank der Einführung der variablen Turbinengeometrie, der elektronischen Stellglieder und der Twin-Turbo-Konzepte, d. h. der sequenziellen Aufladung, möglich.

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 (sogenannte Wärmeseite)
2. Laufrad mit Turbinenrad
3. Lagergehäuse (Kern, Koras)
4. Lager - Haupt- und Axialbuchse(n)
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 Einsteller)
10. Druckluft-Bypassventil (nur Turbolader für Benzinmotoren)

Verfahren zur Wiederaufbereitung von Turboladern.

Der Regenerationsprozess besteht aus mehreren Hauptphasen:

1. Erste Zustandsbeurteilung - hauptsächlich Beurteilung des Vorhandenseins und der Lage von Öllecks, sichtbaren mechanischen Schäden, Beurteilung der Funktionsweise des Ladedruckregelsystems, der Effizienz der Ventile und der elektronischen Einstellvorrichtungen. 
2. Demontage des Turboladers in seine Einzelteile - ermöglicht den Zugang zu den einzelnen Teilen des Turboladers und eine gründliche Beurteilung aller Komponenten.
3. Reinigung von Bauteilen - manchmal ist dies nur nach gründlicher Reinigung möglich. Einige Bauteile werden nach der Reinigung im Aufbereitungsprozess wiederverwendet (sofern sie nicht beschädigt sind).
4. Fertigstellung neuer Komponenten - Teile, die beschädigte oder ständig zu ersetzende Teile (Lager, Dichtungen) ersetzen.
5. Gründliche Prüfung des Ventils/Druckreglers oder des elektronischen Einstellers - in dieser Phase wird der Positionssensor des Systems mit variabler Geometrie oder des Entlüftungsventils ausgetauscht (falls vorhanden und beschädigt) und der elektronische Einsteller des Entlüftungs-/Variable-Geometrie-Ventils wird regeneriert (falls beschädigt).
6. Auswuchten des Rotors eines Turboladers im Freilauf - die erste von zwei Stufen des Auswuchtens des Rotationssystems eines Turboladers, die darin besteht, den "Rundlauf" des Rotors während des Betriebs zu korrigieren. Die Messungen werden auf einer hochwertigen Auswuchtmaschine von Schenck durchgeführt.
7. Zusammenbau des Turboladerkerns - Das komplette rotierende System einschließlich neuer Lager und Dichtungen wird in den Turbolader-Mittelkörper ("Kern", "CHRA") eingebaut.
8. Hochgeschwindigkeitsauswuchten des rotierenden Systems - exakte Messung und Ausgleich der Unwucht des gesamten rotierenden Systems, das im Lager mit Drehzahlen bis zu 200.000 U/min arbeitet. Im Laufe mehrerer Messzyklen wird die Unwucht auf einen angemessenen Wert korrigiert, der oft niedriger ist als bei fabrikneuen Turboladern. Dabei arbeitet der Turbolader unter ähnlichen Bedingungen wie ein Verbrennungsmotor - das rotierende System erreicht Drehzahlen in der Größenordnung von 200.000 U/min, und den Lagern wird kontinuierlich Motoröl mit entsprechendem Druck zugeführt (was auch die Überprüfung der Dichtheit des Schmiersystems des Turboladers ermöglicht). Das Hochgeschwindigkeitsauswuchten wird auf hochwertigen Schenck-Auswuchtmaschinen durchgeführt.
9. Vormontage des Turboladers und Einstellung/Kalibrierung des Ladedruckregelsystems - genaue Einstellung des Arbeitsbereichs des Entlüftungsventils oder des Systems mit variabler Geometrie.
10. Endmontage des Turboladers und abschließende Qualitätskontrolle gemäß ISO 9001:2015.

Ursachen und Arten von Schäden.

Mit unseren Spezialisten können Sie sicher sein, dass die Turboladerreparatur umfassend und professionell durchgeführt wird. Unser Ziel ist es nicht nur, den Fehler zu beheben, sondern auch die möglichen Ursachen zu verstehen und dem Kunden mitzuteilen. Wir sind davon überzeugt, dass eine solche Vorgehensweise ähnliche Probleme in Zukunft vermeiden wird, weshalb wir uns stets bemühen, transparent und mit vollem Engagement zu handeln.

Symptome, die auf einen defekten Turbolader hinweisen können:

1. Verschlechterung der Motorleistung (oft als "Motorleistungsschwäche" bezeichnet)
2. Lärm - Pfeifen, Brummen
3. Grauer/blauer/schwarzer Rauch kommt aus dem Auspuffrohr
4. Turbolader-Ölleckagen, erhöhter Motorölverlust

Die häufigsten Ausfälle von Turboladern sind:

1. Ölleckagen in das Ansaug- und/oder Abgassystem des Motors werden in der Regel durch beschädigte oder ausgeleierte Dichtungsringe des Turboladers oder ein vergrößertes Rotorspiel verursacht. Es ist jedoch zu beachten, dass Ölleckagen auch einen voll funktionsfähigen Turbolader betreffen können, bei dem die Betriebsbedingungen (vor allem der freie Abfluss des Öls aus dem Turbolader in den Motor) nicht gegeben sind.
2. Mechanische Schäden an den Verdichter- und/oder Turbinenschaufeln, die hauptsächlich durch Fremdkörper im Ansaug- oder Abgassystem des Motors verursacht werden.
3. Vergrößertes radiales und/oder axiales Rotorspiel (im Extremfall eine gebrochene Welle), das in der Regel auf eine Verunreinigung des Motoröls oder eine unzureichende Schmierung des Rotationssystems zurückzuführen ist.
4. Defekte im Ladedruckregelsystem - undichtes oder verstopftes Druck-/Unterdruckventil, beschädigter Turbokopiersensor (Anzapf- oder Ventilstellungssensor mit variabler Geometrie), elektronischer Einsteller. Zu starke Kohlenstoffablagerungen können den Betriebsbereich des Turbo-Systems mit variabler Geometrie blockieren oder einschränken.
5. Risse im Turbinengehäuse (einschließlich des Abgaskrümmers, falls dieser in das Gehäuse integriert ist). Dieses Phänomen tritt besonders häufig bei Turboladern für Benzinmotoren auf, da die Abgastemperatur höher ist als bei einem Dieselmotor.