{"id":4340,"date":"2016-04-03T22:56:31","date_gmt":"2016-04-03T21:56:31","guid":{"rendered":"https:\/\/acureus.com\/?p=4340"},"modified":"2016-04-06T09:35:10","modified_gmt":"2016-04-06T08:35:10","slug":"sauger-turbo-kompressor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.acureus.com\/?p=4340","title":{"rendered":"Sauger, Turbo, Kompressor"},"content":{"rendered":"

Es ist nicht von der Hand zu weisen: Automotive Blogbeitr\u00e4ge machen den Gro\u00dfteil der Klicks aus. Das habe ich schon fr\u00fcher einmal erkannt und einen Blogeintrag \u00fcber Automatikgetriebe<\/a>\u00a0geschrieben. Oder zwei. Genau der verlinkte\u00a0Blogeintrag ist \u00fcbrigens nach wie vor der Burner<\/strong> des gesamten Blogs! Wenn man in Google „Wie f\u00e4hrt man Automatikgetriebe“ eintippt, landen wir auf Platz 2.<\/p>\n

Wiedemauchsei, offenbar wird es Zeit f\u00fcr einen neuen automotive blog entry. Heute geht es um den Unterschied zwischen Saugmotoren, Turbos und Kompressoren. F\u00fcr Google:<\/p>\n

Wie funktioniert ein Saugmotor?
\nWie funktioniert ein Turbo?
\nWie funktioniert ein Kompressor?<\/p>\n

Weiter nach dem Piepton.<\/p>\n

<\/p>\n

Der Saugmotor<\/strong><\/p>\n

Ein Verbrenner ben\u00f6tigt zum Arbeiten Kraftstoff und Luft. Im folgenden wird vereinfacht angenommen, dass der Zylinder immer gleich gro\u00df ist und pro Liter Luft eine Einheit Kraftstoff verbrannt werden kann (weil f\u00fcr mehr Kraftstoff reicht die Luft nicht aus.)<\/p>\n

Wenn sich der Kolben im Zylinder nach unten bewegt, ist pl\u00f6tzlich mehr Raum als vorher da. Das Gas im Zylinder hat also mehr Raum als vorher: Es entsteht ein Unterdruck. Durch den Unterdruck wird durch den Ansaugtrakt Luft in den Zylinder\u00a0gesaugt<\/strong>, bis der Druck im Zylinder in etwa dem Druck ausserhalb des Zylinders (also des Autos, [also ca 1 bar {auf der Erde}]) entspricht.<\/p>\n

\"Saugmotor\"
Kolben bewegt sich nach unten, im Zylinderraum entsteht Unterdruck, Luft str\u00f6mt durch das Einlassventil in den Zylinder. Slurp.<\/figcaption><\/figure>\n

\u00a0Der Kompressor<\/strong><\/p>\n

Im Laufe der Zeit wollte man, dass Autos\u00a0weniger Kraftstoff verbrauchen. Dieses Ziel l\u00e4sst sich auf mehrere Arten realisieren, unter anderem:<\/p>\n

    \n
  • Man baut Autos so, dass sie geringeren Luftwiderstand haben: Dann hat man aber (tendentiell) weniger Platz!<\/li>\n
  • Man baut Autos leichter: Dann sind sie (tendentiell) weniger sicher.<\/li>\n
  • Man verringert die Leistung (Kommt nicht gut an)<\/li>\n
  • Man guckt was alles so Energie frisst und versucht, dass diese Sachen weniger Energie fressen<\/li>\n<\/ul>\n

    Bei einem Motor geht einiges an Energie in innerer Reibung verloren: Umso gr\u00f6\u00dfer der Hubraum, umso mehr W\u00e4rme geht an den W\u00e4nden des Zylinders verloren (weil mehr Fl\u00e4che da ist), und umso mehr Fl\u00e4che reibt zB an den Kolbenringen. W\u00e4rmeverlust ist doof (weniger Druck der in den Hub des Kolbens geht -> weniger Wirkungsgrad) und Reibung sowieso. Daraus entstand das Prinzip des Downsizings: Irgendwie alles kleiner machen.<\/p>\n

    Der Hub der Kolben treibt die Kurbelwelle an. An die Kurbelwelle kann man neben dem Antrieb selbst noch andere Dinge h\u00e4ngen, die Rotation zum Arbeiten brauchen: zum Beispiel \u00fcber den Keilriemen die Lichtmaschine. Oder eben einen\u00a0Kompressor:<\/strong> \u00dcber die Kurbelwelle angetrieben, schaufelt er \u00e4hnlich wie eine Turbine mehr Luft in den Zylinder, als normalerweise „von selbst“ reingehen w\u00fcrde. Er erh\u00f6ht also den Druck im Zylinder: Ist am Ende des F\u00fcllvorgangs ein Druck von 2,0 bar im Zylinder, spricht man von einem Ladedruck<\/strong> von 1,0 bar (Umgebungsdruck 1bar + 1bar Ladung). Nun kann man 2 Einheiten Kraftstoff im Zylinder gleicher Gr\u00f6\u00dfe verbrennen! Yay!<\/p>\n

    \"Der
    Der Kompressor schaufelt mehr Luft in den Zylinder, es entsteht ein \u00dcberdruck.<\/figcaption><\/figure>\n

    Anders gesagt: Man k\u00f6nnte auch eine Einheit Kraftstoff in einem Zylinder halber Gr\u00f6\u00dfe verbrennen. Bamm, downsizing!<\/p>\n

    Der Turbo<\/strong><\/p>\n

    Das Doofe am Kompressor ist, dass der Motor Kraft aufwenden muss, um den Kompressor \u00fcber die Kurbelwelle anzutreiben. Daher dachte man sich, man nimmt etwas, was eh schon da ist: Abgase! Abgase schie\u00dfen mit nicht unerheblichem Druck aus dem Auslassventil und verschwinden in der Umwelt. Bei einem Turbo m\u00fcssen sie davor eine Zwischenstation passieren: In der Turboeinheit treiben die Abgase beim Ausstr\u00f6men eine Turbine an, die \u00fcber ein verbundenes Schaufelrad Frischluft in den Zylinder schaufelt (ab da \u00e4hnlich\u00a0wie ein Kompressor).<\/p>\n

    \"Turbo\"<\/p>\n

    Da der Motor keine zus\u00e4tzliche Energie aufwenden muss, um die Aufladung\u00a0anzutreiben, steigt der Wirkungsgrad im Vergleich zum Kompressor.<\/p>\n

    Vergleich<\/strong><\/p>\n

    Zun\u00e4chst wirkt es so, als w\u00e4re der Fall klar: Turbo > Kompressor > Sauger. Leider erkauft man sich wie so oft Vorteile durch einige Nachteile:<\/p>\n

    Belastung durch Hitze:\u00a0<\/strong>Leistung entsteht durch Hub, Hub entsteht durch Druck, Druck entsteht durch Hitze. Bei aufgeladenen Motoren ist die Verbrennung heisser. Daraus entstehen zwei Nachteile: Erstens entstehen bei sehr heissen Verbrennungen mehr Schadstoffe, zweitens wird der Motor und seine Komponenten durch die Hitze st\u00e4rker belastet. Tendentiell\u00a0<\/strong>halten aufgeladene Motoren (Turbos+Kompressoren) daher nicht so lange durch wie ihre Sauger-Kumpels. Dieser Problematik kann man nat\u00fcrlich mit geeigneter Materialwahl begegnen.<\/p>\n

    Mehr Komponenten:\u00a0<\/strong> Jede Komponente kann ausfallen, umso mehr Komponenten man hat, umso mehr kann ausfallen. Kompressoren sind hierbei haltbarer als Turbos: Sie drehen langsamer als Turbos (Fertigungsgenauigkeit muss bei Turbos daher h\u00f6her sein -> teurer) und m\u00fcssen statt hunderte Grad \u00b0C Abgastemperatur lediglich ein bisschen mehr als Umgebungstemperatur aushalten.<\/p>\n

    Gasannahme<\/strong>: Dr\u00fcckt man bei einem Saugmotor aufs Gas, stellt dieser sofort seine Leistung zur Verf\u00fcgung. Bei einem Kompressor ist es genauso: Er ist an die Kurbelwelle gekoppelt und liefert daher konstant den passenden Druck. Ein Turbomotor ist auf das Abgas angewiesen: Der Abgasstrom muss sich zun\u00e4chst aufbauen, um den Turbo in Rotation zu versetzen. Die Leistung baut sich also erst auf, man spricht auch von\u00a0Turboloch.\u00a0<\/strong>Dieses Problem kann man mindern, indem man mehrere Turbos einbaut, die f\u00fcr verschiedene Drehzahlen optimiert sind.<\/p>\n

    Ersparnis nur unter Teillast:\u00a0<\/strong>Wird ein Motor unter Volllast betrieben, erhitzen sich die Brennr\u00e4ume stark. Ab einem gewissen Grad\u00a0schaltet sich die sogenannte Volllastanreicherung<\/strong> ein, um dem Herr zu werden: Es wird mehr Benzin in die Brennr\u00e4ume gespritzt, als verbrannt werden kann. Das \u00fcbersch\u00fcssige Benzin wird zur \u00a0K\u00fchlung verwendet. Nachdem aufgeladene Motoren heisser arbeiten, tritt dieser Zustand fr\u00fcher ein; Motoren verbrauchen dann deutlich mehr. Bei einem Turbo wird im schlimmsten Fall der Turbo selbst auch noch mit \u00fcbersch\u00fcssigem Benzin gek\u00fchlt. Alternativ wird der Turbo allerdings entweder wassergek\u00fchlt oder die Abgase am Turbo vorbeigeleitet, wenn dieser zu heiss wird.<\/p>\n

    Ok, hoffentlich war das interessant f\u00fcr euch! :-) Fragen gerne als Kommentar!<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Es ist nicht von der Hand zu weisen: Automotive Blogbeitr\u00e4ge machen den Gro\u00dfteil der Klicks aus. Das habe ich schon fr\u00fcher einmal erkannt und einen Blogeintrag \u00fcber Automatikgetriebe\u00a0geschrieben. Oder zwei. Genau der verlinkte\u00a0Blogeintrag ist \u00fcbrigens nach wie vor der Burner des gesamten Blogs! Wenn man in Google „Wie f\u00e4hrt man Automatikgetriebe“ eintippt, landen wir auf […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[627],"tags":[],"class_list":["post-4340","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-automotive"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.acureus.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/4340","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.acureus.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.acureus.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.acureus.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.acureus.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=4340"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/blog.acureus.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/4340\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4353,"href":"https:\/\/blog.acureus.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/4340\/revisions\/4353"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.acureus.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=4340"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.acureus.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=4340"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.acureus.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=4340"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}