Der Turbo entschlüsselt

Technologie und Leistung im Fokus

Einführung

Wie Sie wissen, verkörpert WOT die Leidenschaft für Leistung und Innovation. Im Mittelpunkt dieses Ansatzes steht der Turbolader, ein Gerät, das die Energie der Abgase nutzt, um die Dichte der einströmenden Luft zu erhöhen und dadurch die Motorleistung zu steigern. Dieser Artikel zeichnet die Geschichte des Turbos nach, erklärt seine Funktionsweise und erkundet die wichtigsten Varianten – vom festen Geometrie-Turbo bis hin zu fortschrittlichen Systemen wie dem variablen Turbo, Twin-Scroll, Bi-Turbo und E-Turbo – und erläutert, warum diese Technologie ein echter Leistungshebel für WOT ist.

Die Geschichte des Turbos

Die Geschichte des Turbos beginnt zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit der Genialität von Alfred Büchi, einem Schweizer Ingenieur, der erkannte, dass die im Abgas enthaltene Energie genutzt werden kann, um die in den Motor einströmende Luft zu verdichten. Ursprünglich entwickelt, um den Luftdichteverlust in Flugzeugmotoren in großen Höhen auszugleichen, verbreitete sich diese Innovation schnell in der Schifffahrts- und Automobilindustrie. Büchis Idee war der Ausgangspunkt für eine technologische Revolution, die es ermöglichte, erhebliche Leistungssteigerungen zu erzielen und gleichzeitig die Energieeffizienz zu optimieren.

Die Funktionsweise eines Turbos

Das Grundprinzip eines Turboladers beruht auf zwei wesentlichen Komponenten, die durch eine gemeinsame Welle verbunden sind. Auf der einen Seite steht die Turbine, die von den Abgasen angetrieben wird und einen Teil der verlorenen Energie in Rotationsbewegung umwandelt. Auf der anderen Seite befindet sich der Verdichter, der über dieselbe Welle Luft ansaugt und verdichtet, bevor sie in den Motor eingespritzt wird. Dieser Prozess der Aufladung erhöht die Luftmenge in den Zylindern und verbessert somit die Verbrennung und die Leistungsabgabe. Durch die Optimierung der Luftdichte bietet der Turbo den Vorteil einer besseren Leistung, ohne dass eine Vergrößerung des Hubraums erforderlich ist – ein Merkmal, das besonders in Zeiten der Miniaturisierung und Effizienzsteigerung geschätzt wird.

Die verschiedenen Arten von Turbos

Turbo mit fester Geometrie

Der Turbo mit fester Geometrie ist das traditionellste Modell. Sein Design basiert auf einer Turbine, deren Konfiguration sich nicht ändert, was eine einfache und bewährte Lösung bietet. Obwohl dieser Ansatz bereits eine deutliche Leistungssteigerung ermöglicht, erfordert er einen Kompromiss zwischen Reaktionsfähigkeit und maximaler Kapazität, was seine Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Fahrbedingungen manchmal einschränkt.

Turbo mit variabler Geometrie (VGT/VNT)

Um den Anforderungen eines immer dynamischeren Fahrens gerecht zu werden, entwickelten Ingenieure den Turbo mit variabler Geometrie. Dieses System integriert verstellbare Schaufeln im Turbinengehäuse, die sich je nach Motordrehzahl anpassen. Durch diese Anpassung reduziert der variable Turbo das berüchtigte „Turboloch“ und bietet eine optimale Reaktion sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drehzahlen. Diese Technologie, die ursprünglich nur für Dieselmotoren entwickelt wurde, findet nun auch in hochwertigen Benzinmotoren Anwendung. Der Porsche 911 Turbo (997) war das erste Serienmodell, das von Turboladern mit variabler Geometrie profitierte, die in Zusammenarbeit mit BorgWarner entwickelt wurden.

Twin-Scroll-Turbo

Der Twin-Scroll-Turbo zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, die Abgaspulse besser zu nutzen. Durch die Trennung der Abgase von spezifischen Zylindergruppen mittels eines doppelten Einlassdesigns optimiert dieses System das Hochdrehen und bietet eine gleichmäßigere Leistungskurve. Die getrennte Steuerung der Abgasströme verbessert die Motorreaktion erheblich, was besonders von Sportwagenliebhabern geschätzt wird.

Bi-Turbo, Tri-Turbo

Es gibt mehrere Ansätze zur Mehrfach-Turboaufladung, vom klassischen Bi-Turbo bis hin zum elektrisch unterstützten Tri-Turbo, die jeweils spezifische Vorteile in Bezug auf Leistung und Reaktionsfähigkeit bieten.

Der parallele Bi-Turbo ist der einfachste: Jeder Turbo versorgt eine eigene Zylinderbank, was die Reaktionsfähigkeit verbessert, da kleinere und leichtere Turbolader verwendet werden. Diese Konfiguration ist bei V-Motoren üblich, wie etwa in BMW M5, Audi RS6 oder E63 AMG.

Der sequenzielle Bi-Turbo hingegen optimiert die Leistungsentfaltung, indem bei niedrigen Drehzahlen ein kleiner Turbo aktiviert wird, um das „Turboloch“ zu minimieren, bevor ein größerer Turbo bei hohen Drehzahlen übernimmt. Dieses System sorgt für eine progressive und effiziente Leistungssteigerung über den gesamten Drehzahlbereich. Modelle wie der Toyota Supra 2JZ-GTE und der Porsche 959 gehörten zu den ersten, die diese Technologie nutzten.

Der Tri-Turbo, der unter anderem von BMW im M50d eingesetzt wird, geht noch einen Schritt weiter, indem er einen dritten elektrischen Verdichter integriert. Dieser eliminiert das Ansprechverzögerung bei niedrigen Drehzahlen vollständig, bevor er zu zwei konventionellen Turbos übergeht. Diese Lösung gewährleistet eine sofortige Reaktionsfähigkeit und eine konstante Leistungsabgabe, während sie gleichzeitig die Kraftstoffeffizienz verbessert.

Eine kleine Anekdote: Bei BMW ist die Wortwahl strategisch und kann zu Verwirrung führen. Auf der Motorabdeckung könnte der Schriftzug „TwinPower Turbo“ den Eindruck erwecken, dass der Motor mit zwei Turboladern ausgestattet ist. Tatsächlich bezeichnet diese Bezeichnung jedoch einen einzelnen Twin-Scroll-Turbo, der optimiert wurde, um die Reaktionsfähigkeit und das Drehmoment zu verbessern. Im Gegensatz dazu verwendet BMW die Bezeichnung „TwinTurbo Power“, wenn ein Motor tatsächlich mit zwei Turbos ausgestattet ist – eine subtile, aber wesentliche Unterscheidung zwischen diesen Konfigurationen.

E-Turbo (Elektrisch unterstützter Turbo)

Der E-Turbo ist eine bedeutende Weiterentwicklung der Turbolader und integriert einen Elektromotor, um das Turboloch zu eliminieren und den Ladedruck bereits bei niedrigen Drehzahlen zu optimieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Turbos, die ausschließlich von Abgasen abhängig sind, nutzt der E-Turbo Elektrizität, um die Turbine sofort anzutreiben, was eine sofortige Reaktionsfähigkeit und eine lineare Leistungsentfaltung garantiert. Neben der verbesserten Reaktionsfähigkeit optimiert diese Technologie auch die Kraftstoffeffizienz, indem sie den Verbrauch reduziert und die Lebensdauer der Komponenten verlängert. Obwohl noch relativ neu, hat diese Technologie bereits in mehreren Spitzenmodellen Einzug gehalten. Mercedes-AMG war einer der ersten Hersteller, der sie in seinem 2,0-Liter-Turbomotor der AMG C43 und C63 einsetzte, entwickelt in Zusammenarbeit mit Garrett.

Fazit

Im Gegensatz zu Saugmotoren, deren Optimierungspotenzial begrenzt ist, bieten Turbomotoren ein breites Spektrum an Verbesserungsmöglichkeiten durch die präzise Steuerung des Ladedrucks über Motorkennfelder und mechanische Toleranzen.

Bei WOT nutzen wir das volle Potenzial jedes Motors, indem wir unsere Softwareanpassungen an die spezifischen Eigenschaften jedes Fahrzeugs anpassen. Ob für eine dynamischere Fahrweise oder eine leistungsorientierte Vorbereitung – unser Ansatz sorgt für eine kontrollierte Leistungssteigerung, die sowohl die Reaktionsfähigkeit, das Drehmoment als auch die Kraftstoffeffizienz optimiert und gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Komponenten und die geltenden Emissionsnormen gewährleistet.