Warum erzeugt ein Turbolader nur dann Ladung, wenn der Motor unter Last steht?

Lassen Sie mich mit einem ausgezeichneten Buch zu diesem Thema beginnen: Corky Bell’s Maximum Boost . Es ist eine solide Behandlung der Grundlagen der Turbolader Betrieb zusätzlich zu einigen veralteten und esoterischen Anwendungen, die noch interessant sind. Ich finde zum Beispiel die Diskussion über die Aufladung verschiedener Vergasertypen intellektuell, wenn auch nicht praktisch interessant.

Um die in Ihrer Frage genannten Punkte zusammenzufassen, sind hier einige der wichtigsten Aspekte des turboaufgeladenen Motors, die von Interesse sind:

1. der Luftstrom: Denken Sie daran, dass ein Verbrennungsmotor effektiv eine Luftpumpe ist. Wenn wir über einen Motor sprechen, der “unter Last” arbeitet, können wir davon ausgehen, dass Sie die Drosselklappe geöffnet haben. Wenn Sie z. B. bergab fahren, brauchen Sie die Drosselklappe nicht zu betätigen, so dass über den gesamten Weg von der Ansaugung bis zum Auspuff eine kleinere Luftmasse gepumpt wird. Wenn Sie jedoch bergauf fahren, müssen Sie die Drosselklappe öffnen (Gas geben), wodurch Luft in den Ansaugtrakt gelangt. Dies veranlasst den Motorcomputer, dem Gemisch Kraftstoff beizumischen. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird verbrannt, um Energie zu erzeugen. Die Abgase aus dieser Verbrennung gehen dann in …

2. Die Turbine: Dies ist ein Teil, das wie die Vorderseite eines Düsentriebwerks aussieht und im Abgasweg sitzt. Die Turbine sitzt an einem Ende einer sich drehenden Welle. Auf der anderen Seite befindet sich der Verdichter. Das ist der Teil, der tatsächlich den Ladedruck auf der Ansaugseite des Motors erzeugt. Je mehr Abgas an der Turbine vorbeiströmt, desto mehr will sie sich drehen und den Ladedruck auf der Verdichterseite erzeugen. Allerdings gibt es auch …

3. Das Wastegate : Dies ist ein Ventil, das ebenfalls im Abgasweg sitzt. Es bietet eine Abkürzung für den Auspuff, wenn der Motor zu diesem Zeitpunkt keinen Ladedruck benötigt. Dies kann für die Steuerung des Spitzenladedrucks verwendet werden (zu viel Ladedruck kann Ihren Motor physisch zerstören). Dies kann ein rein mechanisches, gefedertes Ventil sein, das bis zu einem bestimmten Überdruck im Ansaugweg geschlossen bleibt und sich dann bei steigendem Ladedruck allmählich öffnet. Es kann auch unter der direkten Kontrolle des Motorcomputers stehen. Zum Beispiel war es bei meinem Auto (mit Serientuning) sehr ärgerlich, dass es sich weigerte, im dritten Gang auf dem maximalen Ladedruck zu bleiben. Es weigerte sich auch, den Ladedruck bei Teilgas über einen bestimmten Punkt hinaus zu erhöhen. Der Motorcomputer sagte quasi: “Nein, das ist genug Spaß für den Moment.”

Wenn ich zum Beispiel im Gang bergab fahre und den Fuß vom Gas nehme, ist die Drosselklappe geschlossen. Es ist nicht genug Luftmasse auf dem Weg vom Einlass zum Auslass, um den Turbo zum Drehen zu bringen, Wastegate hin oder her.

Am Fuße des Hügels, wenn wir die nächste Steigung erklimmen, ändert sich das Bild jedoch. Ich muss die Drosselklappe öffnen, um den Hügel hinaufzukommen. Wenn ich im niedrigen Gang bin, sind die Drehzahlen höher, die Abgasenergie ist höher und die Turbine dreht sich hoch. Da ich jedoch in einem niedrigeren Gang für die gleiche Beschleunigung Teilgas benötige, könnte mein Motorcomputer ab einem bestimmten Punkt ein Veto gegen den Ladedruck einlegen und das Wastegate öffnen.

Wenn ich in einem hohen Gang bin, sind die Drehzahlen niedriger und ich muss die Drosselklappe weit öffnen, um den Hügel hinaufzukommen. Das Abgasvolumen und die Geschwindigkeit werden jedoch gering sein und es ist möglich, dass ich nicht genug Energie für den Turbo habe, um irgendeinen signifikanten Überdruck zu erzeugen (z. B. bei meinem Auto im fünften Gang bei etwa 40 mph). Auch wenn ich in dieser Situation wirklich gerne Ladedruck erzeugen würde, werde ich das nicht können.

Sie haben es so ziemlich erraten, und wenn Sie es nicht wussten wikipedia is your friend .

Zusammengefasst funktioniert ein Turbolader, indem er zwei Turbinen hat, die mit der gleichen Drehachse verbunden sind. Eine Turbine wird durch die Abgase gedreht, die die andere Turbine zum Drehen bringen. Die zweite ist es, die die Luft in den Ansaugtrakt des Motors drückt.

Bei Leerlaufdrehzahl gibt es kaum Abgase, die Ladung erzeugen. Drosselklappe öffnen => mehr Luft wird durch den Motor bewegt => mehr Abgas => mehr Ladedruck.

Nicht ganz… Denken Sie daran, dass nicht alle Motoren mit Turbolader ein Wastegate verwenden.

Was passiert, ist, dass Ihr Motor ohne Last mit 2000 U/min läuft. Wenn Sie nun eine Last auflegen, sinken die Drehzahlen und um ihn wieder auf 2000 U/min zu bringen, müssen Sie Gas geben, wodurch Kraftstoff in den Motor geleitet wird. Durch das Ablassen von Kraftstoff erhöht sich der Verbrennungsdruck, und letztlich wird der höhere Abgasdruck die Turbine schnell drehen und mehr Ladedruck erzeugen, was den Verbrennungsdruck noch weiter erhöht (mehr O2 ist jetzt verfügbar). Sehen Sie, bei einem Motor ohne Last, auch ohne Wastegate, macht der Turbo nicht viel.

und um die Dinge hier ein wenig komplizierter zu machen, bei einem Dieselmotor funktioniert es ähnlich, aber anders. Bei einem Diesel gibt es keine Ansaugluftregelung, die Ansaugung ist immer uneingeschränkt und die Leistung wird durch die eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt. Das ist auch der Grund, warum Dieselmotoren beim Hochdrehen eine Menge Rauch produzieren, bis der Motor sich wieder fängt. Turbogeladene Diesel verlassen sich auf den Turbolader selbst als eine Form der Ansaugluftregelung.

Der Motor Ihres Fahrzeugs verbraucht mehr Kraftstoff, wenn der Motor unter Last auf 3000 U/min hochgedreht wird, als wenn er im Leerlauf hochgedreht wird. Das ist die kurze Antwort.

Mehr Kraftstoff bedeutet mehr Abgas, was mehr Ladung bedeutet. Umgekehrt wird bei Leerlaufdrehzahl viel weniger Kraftstoff verbraucht und daher viel weniger Abgas zum Drehen des Turbos. Das ist auch der Grund, warum Ihr Auto beim Bergauffahren mehr Benzin verbraucht als beim Bergabfahren.

Außerdem würde das Managementsystem Ihres Autos wahrscheinlich das Wastegate/Blow-Off-Ventil abschalten, wenn Sie die Drosselklappe nicht betätigen. Das ist ein Sicherheitsmerkmal.