Die Ladedrucksteuerung des Turboladers

Mit Blick auf die Funktionsweise des Turbos benötigt dieser, um reibungslos zu arbeiten, eine Reglementierung beim Aufbau des Ladedrucks. Denn durch die antreibenden Abgasmengen dreht sich die Welle des Abgasturboladers mit steigender Motordrehzahl immer schneller. Je schneller sich die Turbine dreht, um so mehr Luft fördert jedoch auch der Verdichter, was durch die wachsende Abgasmenge wiederum die Turbine noch mehr antreibt. Hierdurch kann der Verdichter seine Fördergrenze erreichen oder die mechanischen und thermischen Grenzen des Motors überschreiten.

Da die Aufladung eines Motors zudem bereits bei mittleren Drehzahlen und niedriger Abgasströmung stattfinden soll, wird im Motorenbau häufig die Größe des Turboladers verringert. Dies vermeidet zwar das Entstehen des Turbolochs, hat aber wiederum zur Folge, dass bei hohen Drehzahlen der Ladedruck zu stark ansteigt. Es besteht die Gefahr eines Turbo- und Motorenschadens.

Ansicht des Wastegate-Ventils eines Turboladers Deshalb verfügen Turbolader über verschiedene Varianten der Ladedrucksteuerung. Eine davon ist das Wastegate-Ventil. Das Wastegate-Ventil ist an der Abgasseite des Turboladers verbaut. Wird es geöffnet, führt es die Abgase am Turbinenrad vorbei und sorgt so dafür, dass die Turbinendrehzahl und der Ladedruck geringer ausfallen. Wann und in welchem Umfang das Ventil geöffnet ist, wird hierbei von der Druck- bzw. Unterdruck-Dose gesteuert. Diese besteht unter anderem aus einem Membran und einer Feder und ist mittels Luftleitung an der Frischluftseite des Laders angeschlossen. Wirkt nun der Ladedruck in der Druck-/Unterdruckdose auf die Membran ein, reagiert die nachliegende Feder und der Verstellmechanismus öffnet oder schließt die Verschlussklappe am Wastegate-Ventil im Abgastrakt des Turboladers.

Eine andere Variante der Ladedruck-Steuerung findet insbesondere bei Dieselmotoren Verwendung. Hier regulieren Leitschaufeln das Anströmen der Abgasturbine. Turbolader mit dieser Technik werden als VTG- bzw. „Variable-Turbinen-Geometrie-Lader“ oder englisch „Variable Nozzle Turbocharger“ (VNT) bezeichnet. Die erwähnten Leitschaufeln sind einzeln mit Wellen auf einem Trägerring befestigt, auf dessen Rückseite die Führungszapfen der Wellen in einen Verstellring greifen. So können alle Leitschaufeln gleichzeitig über den Verstellring in der Horizontalen verdreht werden. Die Steuerung erfolgt hierbei entweder über einen Stellmotor (Ladedrucksteller) oder die Unterdruckdose. Im Gegensatz zu Wastegate-Ladern, die sich mit eigenem Überdruck steuern, müssen VTG-Lader allerdings ständig geregelt werden.