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Hauptbauteile des Abgasturboladers
Die Grundfunktionen und Bauteile eines Abgasturboladers haben sich seit dem ersten Abgas-Turbolader von Alfred Büchi nicht stark verändert. Es gibt hier verschiedene Bauvarianten. Der Unterschied besteht überwiegend darin, dass es Abgasturbolader mit Ladedruckregelung, verstellbarer Turbinengeometrie (VTG/VNT) oder  ungeregelte Abgas-Turbolader gibt.
Ein Abgasturbolader besteht aus Frischluftseite (dem Verdichter) und einer Abgasseite (der Turbine), die durch eine gemeinsame Welle miteinander verbunden sind. Die Abgasseite wird angetrieben von den ungenutzten Abgasen aus dem Motor und das Turbinenrad liefert die entsprechende Antriebsenergie für den Verdichter, saugt Luft an und führt diese komprimiert (unter Druck) dem Motor zu. Für Turbolader werden in den meisten Fällen Radialverdichter und Zentripetalturbinen eingesetzt. Nachfolgend zwei Explosionszeichnungen mit einer Auflistung der einzelnen Turbolader-Bauteile als Vergleich.


Funktion der Hauptbestandteile


Das Turbinengehäuse

Das Turbinengehäuse bildet zusammen mit dem Turbinenrad die Turbine.
Die Abgase werden vom Motor, über den Auspuffkrümmer zum Turbinengehäuse geleitet, dessen Strömungskanal zunehmend enger wird. Bei gleichbleibendem Abgasvolumen erhöht sich hierdurch die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase. Über das spiralartige, schneckenhausförmige Turbinengehäuse werden die Gase auf das Turbinenrad geführt, welches sich dadurch zu drehen beginnt.
Der engste Querschnitt des Turbinengehäuses bestimmt die Geschwindigkeit der Turbine, vergleichbar mit einem Gartenschlauch;  je enger man dessen Ende zusammendrückt, desto weiter spritzt das Wasser. Die Dimensionierung des Turbinengehäuses hinsichtlich Größe und engstem Querschnitt ist vom Gasvolumen, d.h. Zylinderhubraum, von der Drehzahl und von der erwünschten Motorleistung abhängig.
Sowohl im Nutzfahrzeug als auch PKW-Sektor werden in den letzten Jahren verstärkt die sogenannten VTG- (KKK) oder VNT- (Garrett) Turbolader mit variabler Turbinengeometrie eingesetzt. Die momentan verwendete variable Steuerung in Turbinengehäusen, so z.B. im VW Golf TDI, verringert die sonst übliche Turbolader-Verzögerung („Turboloch“) auf ein Minimum. Ferner sorgt der Mechnismus, durch Verstellen des Anströmwinkels des Abgases auf den Turbinenläufer, für ein nahezu optimales Drehmoment in allen Last- und Drehzahlbereichen des Motors.

Turbinengehäuse werden aus einer qualitativ hohen, warmfesten Stahl-Legierung gegossen.

Das Turbinenrad 
Das Turbinenrad selbst besteht aus einer hochwertigen Eisen-Nickel-Legierung. Der Bereich der Turbinenschaufeln, an dem die Abgase einströmen, wird Gaseintrittskante, und der Abschnitt, der die Abgase zum Auspuffrohr leitet, wird Gasaustrittskante genannt.
Die Welle ist mit dem Turbinenrad verschweißt und bildet somit eine starre Verbindung zum Kompressor- bzw. Verdichterrad. Sie ist aus einer geringwertigeren Legierung als das Turbinenrad gefertigt. Für das Verschweißen wird ein spezielles Verfahren (Reibungschweißen) angewendet, bei dem Welle und Turbinenrad in eine gegenläufige schnelle Umdrehung versetzt und aneinandergepresst werden. Infolge der Reibungswärme verschmelzen beide Materialien an der Berührungsfläche und bilden danach eine Einheit. (Mittlerweile wird auch das Lichtbogenschweißverfahren verwendet.)
Das Kompressor- bzw. Verdichterrad wird auf das dünnere Wellenende im Preßsitz aufgeschoben. Das Wellenende ist mit einem Gewinde versehen, auf das eine Mutter zur Sicherung des Verdichterrades auf den Läufer (Turbinenrad mit Welle und Verdichterrad) geschraubt wird. Als letzter Arbeitsgang wird der Läufer präzise ausgewuchtet, bevor er in das Lagergehäuse eingebaut wird.
 
Lagergehäuse 
Die Schmierung und Kühlung des Turboladers erfolgt über den Schmierölkreislauf des Motors. Das Lager- oder Mittelgehäuse bildet die Verbindung zwischen Turbine und Verdichter. Die Turbinenwelle dreht sich im Mittelgehäuse. Sie rotiert in einem schwimmenden Lagerunssystem, das aus einem oder zwei Radiallagern besteht. Von der Ölpumpe des Motors wird das Motoröl über verschiedene Kanäle zwischen das Lagergehäuse und die Lager, aber auch zwischen die Lager und Welle gepreßt. Bei den meisten Turboladern drehen sich die Radiallager halb so schnell wie die Welle. Aber es gibt auch neuere Versionen, bei denen das Radiallager fest montiert ist. Dabei schwimmt die Turbinenwelle gewissermaßen in einem Ölbad. Das Öl dient nicht nur zur Schmierung der Welle, sondern erfüllt auch eine wichtige Funktion als Kühlmittel für die Lager, die Welle und das Lagergehäuse.
Um ein Übertreten des Motoröls in das Verdichter- bzw. Turbinengehäuse zu verhindern muß das Lagergehäuse nach beiden Seiten abgedichtet werden. Hierzu werden bei der dynamischen Abdichtung Kolbenringe verwendet. Diese Kolbenringe tragen zwar dazu bei, Ölleckagen zu verhindern, garantieren aber keine absolute Abdichtung. Eigentlich müßte man sie als eine Art Labyrinthdichtung bezeichnen, durch die der Gas- und Luftstrom von der Turbine bzw. vom Verdichter zum Lagergehäuse und umgekehrt erschwert wird. Wenn ein Turbolader normal arbeitet, sind die Drücke in der Turbine und im Verdichter höher als im Lagergehäuse und dies führt im Betrieb zu einer weiteren Ölabdichtung des Lagergehäuses. Die Gase aus der Turbine und die verdichtete Luft aus dem Verdichter werden teilweise auch in das Lagergehäuse geblasen und entweichen zusammen mit dem Öl über das Ölablaufrohr in das Kurbelgehäuse. Dies ist das Grundprinzip für die Abdichtung eines Turboladers.

Ladedruckregelung und Ansprechverhalten 
Das Leistungsgleichgewicht zwischen Verdichter (Luftseite) und Turbine (Abgasseite) eines Turboladers ohne Ladedruckregelung führt zu einem Ladedruck, der sich proportional zur Abgasenergie des Motors verhält. In Motoren, die über einen sehr großen Drehzahlbereich arbeiten, wie z.B. Personenkraftwagen, ist ein möglichst hoher Ladedruck bereits bei niedrigen Drehzahlen wünschenswert. Abgasturbolader mit Ladedruckregelung bieten hier eine Lösung. Indem man ein Turbinengehäuse mit engem Querschnitt wählt, kommt die Turbine bzw. das Turbinenrad schon bei einer geringen Abgasmenge auf Drehzahl und der gewünschte Ladedruck wird schnell erreicht. Das Überdruckventil begrenzt dann den weiteren Druckanstieg, obwohl die Motorleistung weiter erhöht wird. Bei Turboladern mit einem großen Turbinengehäuse baut sich in der Regel der Ladedruck erst sehr spät auf und der höchste Ladedruck wird erst bei hoher Motordrehzahl erreicht. Mittlerweile werden Turbolader mit verstellbarer Turbinengeometrie (VNT / VTG) eingesetzt die fast über der gesamten Motordrehzahl den besten Ladedruck erzielen; auf ein Überdruckventil zur Ladedruckregelung kann also verzichtet werden.

Verdichter
 Das Kompressor- bzw. Verdichtergehäuse bildet zusammen mit dem Verdichterrad den Verdichter.
Die Größe des Verdichters wird vom Luftbedarf des Motors und der Drehgeschwindigkeit der Turbine bestimmt. Das Verdichterrad ist starr mit der Turbinenwelle verbunden und dreht sich mit derselben Drehzahl wie das Turbinenrad. Es sieht im Prinzip wie das Turbinenrad aus, nur wird es umgekehrt durchströmt.
Die Schaufeln des aus Aluminium hergestellten Verdichterrades sind so geformt, daß die gefilterte Luft über die Radmitte angesaugt wird. Daher wird dieser Teil Eintritt des Verdichters genannt. Die angesaugte Luft wird im Verdichterrad zum größeren Radumfang stark beschleunigt und am Austritt des Verdichterrades mit hoher Geschwindigkeit in den Diffuser entlassen. Im Diffuser wird die kinetische Energie der Luft in Druckenergie umgewandelt. Dies geschieht durch Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit. Die verdichtete Luft wird danach über den Ansaugkrümmer in den Motor gepreßt. Das Verdichtergehäuse ist wegen der geringen Belastung aus Aluminium gefertigt.


Turbinenrad
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