Ein Turbolader dient in erster Linie der Leistungssteigerung von Kolbenmotoren. Das Prinzip, nach dem er funktioniert, wurde bereits 1905 von dem Schweizer Ingenieur Alfred Büchi erfunden und zum Patent angemeldet. Seit diesen Tagen hat sich der Turbolader (auch Abgasturbolader (ATL) oder umgangssprachlich “Turbo” genannt) rasant weiterentwickelt.

Wie funktioniert der Turbolader?

Früher hieß es immer, Dieselmotoren seien zwar sparsam, aber gleichzeitig wären sie auch ein wenig behäbig und ruppig. Dass sich dieses Klischee heute nicht mehr bestätigt, liegt auch an der Verwendung von Turboladern in Dieselmotoren. Wie so ein Turbolader funktioniert, wollen wir – zumindest in groben Zügen – hier erläutern.
Die Leistungssteigerung eines Motors durch einen Turbolader wird durch Erhöhung des Gemischdurchsatzes pro Arbeitstakt erwirkt. Je mehr Kraftstoff-Luft-Gemisch der Motor beziehen kann, desto mehr Leistung kann er letztendlich entfalten. Das kann zum Beispiel erreicht werden, indem man die Zylinder vergrößert (man spricht dabei auch vom “Hubraum”) oder möglichst viele Zylinder verbaut.
Der Turbolader funktioniert nach einem denkbar einfachen Prinzip. Anstatt wie alle herkömmlichen Motoren nur Frischluft einzusaugen, um sie anschließend dem Verbrennungsprozess zuzuführen, nutzen Turbolader zusätzlich die Abgasluft zum Antrieb einer Turbine. Diese Turbine jagt wiederum Luft durch einen Verdichter und dank dieser Aufladung gelangt wesentlich mehr Luft in die Zylinder. Dieser hier stark vereinfacht dargestellte Prozess läuft in den immer gleichen vier Schritten ab.

  1. Die Turbine beschleunigt die Abgasluft und leitet sie in den Verdichter.
  2. Der Verdichter komprimiert die Luft.
  3. Ein sogenannter “Ladeluftkühler” senkt die Temperatur der Luft.
  4. Die stark komprimierte Luft wird zusammen mit dem Treibstoff in die Zylinder geleitet.

Manchmal reicht die Abgasmenge anfangs noch nicht für den Antrieb der Turbine aus und das wiederum kann zur Folge haben, dass Turbodieselmotoren manchmal im unteren Drehzahlbereich ein wenig schwerfällig sind. Das ist vermutlich der Grund, warum Ingenieure mittlerweile dazu übergegangen sind, die Schaufeln der Turbine verstellbar zu gestalten, was dieses kleine Manko tatsächlich teilweise ausgleicht.
Der “Variable-Twin-Turbo” eines bekannten deutschen Herstellers geht sogar noch einen Schritt weiter und gestaltet die Turboaufladung zweistufig. Das Prinzip ist dabei so einfach wie genial. Fährt das Auto noch im niedrigen Drehzahlbereich, sorgt ein sehr kleiner Lader für hohen Druck und sobald man in einen höheren Drehzahlbereich gelangt, übernimmt der große Turbolader die Arbeit. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der jeweilige Motor über das gesamte Drehzahlspektrum hinweg seine volle Motorleistung ausschöpfen kann. Diese Intelligente Technik ebnete den Weg für weitere innovative Turbo-Motoren und für eine kurze Zeit wurde die Turbo-Technologie sogar in der Formel 1 benutzt zwecks Leistungssteigerung.