TransTech 15

Wie funktioniert ein Turbolader


Ein Turbolader verwendet das Abgas eines Motors, um ein Turbinenrad mit bis zu 280.000 Upm anzutreiben.
Das Turbinenrad ist über eine Welle mit einem Kompressorrad verbunden, und die beiden Räder drehen sich zusammen, um große Mengen von Umgebungsluft einzusaugen und zu komprimieren. Diese Luft ist sehr dicht und sehr heiß, deshalb wird sie durch einen Ladeluftkühler geführt, wo sie abkühlt und vor dem Eintritt in den Motor eine noch höhere Dichte annimmt. Das Vorhandensein dieser komprimierten Luft bewirkt, dass der Treibstoff effizienter verbrennt und damit mehr Leistung erbringt und gleichzeitig weniger Energie verbraucht.

Auf diese Weise können kleinere Verdrängungsmotoren mehr Leistung erzeugen – was schließlich eine bessere Treibstoffeffizienz bedeutet. Turbos werden immer häufiger mit Hochdruck-Treibstoffeinspritzsystemen gekoppelt. Diese Kombination sorgt für eine noch gründlichere, effizientere und sauberere Verbrennung.

Das dem Turbolader zugrunde liegende Konzept ist einfach, aber seine Anwendung ist extrem kompliziert.

Diese Fähigkeit, die Gasmenge einzuschränken, die die Turbine erreicht, ermöglicht eine Regelung des Turboladers durch Steuerung der Kompressordrehgeschwindigkeit.

Bei einem Garrett® VNT™-Turbo kann eine Reihe beweglicher Schaufeln, die in einem Ring um den Einlass des Turbinenrades angeordnet sind, unmittelbar gesteuert werden, um den Abgasstrom durch das Turbinenrad zu variieren. Damit ist es möglich, den Gaststrom zu regeln, so dass sich ein VNT™-Turbo bei niedrigen Geschwindigkeiten wie ein ein kleiner Turbo verhält – und damit mehr Motorladedruck bereitstellt –, während er sich bei höheren Geschwindigkeiten automatisch so konfiguriert, dass er die Leistung eines größeren Turbos erbringt.

Bei einem Garrett® Parallel Sequential-Zweiphasensystem arbeiten zwei kleine Turbos parallel – der eine Turbo bietet den Ladedruck bei niedrigen Umdrehungen, und bei hohen Umdrehungen arbeiten beide Turbos zusammen.

Turbolader Garrett® BMW

turbolader

Installationsvideo

Fehlersuche

Bei einem vermuteten Defekt des Turboladers sollte dieser nicht sofort ausgewechselt werden: Eine (vermeintliche) Turbo-Fehlfunktion ist oft nur ein Symptom, das eigentliche Problem liegt häufig woanders.
Als Ursache für Leistungsverlust, ungewöhnliche Geräusche, Rauchentwicklung oder erhöhten Ölverbrauch kommen ein Defekt der Einspritzanlage, eine Verstopfung der Luftfilters, eine Beschädigung der Abgasanlage oder ein Defekt des Schmiersystems in Frage.
Schäden am Turbolader lassen sich in die folgenden vier Kategorien unterteilen:

Fremdkörper

Beschädigung von Turbinenrad und / oder Verdichterrad durch kleine Fremdkörper, die mit hoher Geschwindigkeit in das Turbinen-/Verdichtergehäuse eindringen, die Räder blockieren und Unwuchten verursachen.

Schaden an einem Verdichterrad

Schaden an einem Verdichterrad

Schaden an einer Düsenbaugruppe

Schaden an einer Düsenbaugruppe

Mangelnde Schmierung

Ermüdungsrisse und Materialtransfer durch Metallreibung und hohe Temperaturen. Ursachen sind mangelnde Schmierölversorgung, fehlerhafter Sitz der Dichtung, die Verwendung flüssiger Dichtmittel oder die Verwendung von Schmiermitteln mangelhafter Qualität.

Überhitzung und Materialtransfer zum Lager

Überhitzung und Materialtransfer zum Lager

 

Falsche Form und Einbaulage der Dichtung

Falsche Form und Einbaulage der Dichtung

 

Ölkontaminierung

Lagerschäden bei Turboladern werden in der Regel durch eine hohe Konzentration von Kohlerückständen im Öl verursacht, die durch Nichteinhaltung der vorgeschriebenen Intervalle für den Öl- und Ölfilterwechsel oder durch mangelhafte Wartung entstehen kann. Lagerschäden werden durch Rückstände von Stahlkies-Strahlmitteln im Öl verursacht, die bei größeren Motorüberholungen eingesetzt werden.

 

Verschlissenes Lager mit Beschädigung durch Riefen. Materialtransfer zur Welle

Verschlissenes Lager mit Beschädigung durch Riefen. Materialtransfer zur Welle

Große Partikel im Öl können tiefe Riefen und Beschädigungen verursachen

Große Partikel im Öl können tiefe Riefen und Beschädigungen verursachen

 

Überschreitung der Höchstdrehzahl
und Überhitzung

Die „Orangenhaut“ auf der Rückseite dieses Verdichterrads ist ein eindeutiges Anzeichen für das Überschreiten der Höchstdrehzahl.

Turbinenrad

Turbinenrad mit Materialermüdung durch wiederholtes Überschreiten der Höchstdrehzahl

Turbo IQ-Test

Schwungräder

Damit ein Motor gleichmäßig rund läuft, wird eine große Drehmasse – das Schwungrad – an der Kurbelwelle befestigt.
Es speichert kinetische Energie vorübergehend und gibt sie gleichmäßig wieder ab. Am Schwungrad ist zum Anlassen des Motors ein Zahnkranz angebracht.
Eine Schwungradseite bildet die Reibpaarungsfläche zur Kupplungsscheibe. Im Zentrum des Schwungrades befindet sich das Pilotlager für die Getriebewelle.

Zweimassen-Schwungrad (ZMS)

Die im Antriebsstrang eines Fahrzeuges unvermeidlich auftretenden Schwingungen werden vor allem bei niedrigen Drehzahlen als Rasseln und Brummen wahrgenommen. Um dem entgegenzuwirken, entwickelte LuK bereits in den den 80er Jahren das Zweimassenschwungrad (ZMS) als absolute technologische Neuheit. Heute wird es in jedem zweiten europäischen Fahrzeug eingesetzt: LuK liefert es an mehr als 20 Fahrzeughersteller.

Das Zweimassenschwungrad hat zwei Aufgaben: Zum einen nimmt es den Zahnkranz für den Anlassvorgang auf, zum anderen dämpft es den kompletten Antriebsstrang. Dabei ist die Schwungscheibe in zwei Massen geteilt, die über ein Lager bis zu 120° gegeneinander verdreht werden können. Die beiden entkoppelten Massen sind über ein effizientes Feder-Dämpfungssystem miteinander verbunden. Damit werden nicht nur Geräusche vermieden: Um Kraftstoff zu sparen, ist nun auch das Fahren mit niedrigen Drehzahlen komfortabel möglich.

LUK ZWEIMASSENSCHWUNGRAD How-To-Video

 

Prüfungen am ZMS

 

Mit dem LuK ZMS-Spezialwerkzeug können folgende Messungen durchgeführt werden:

  • Überprüfung des Freiwinkels
  • Überprüfung des Kippspiels

Mit diesen beiden Prüfergebnissen und verschiedenen Sichtprüfungen hinsichtlich Fettaustritt, thermischer Belastung, Zustand der Kupplung usw. kann eine zuverlässige Beurteilung des ZMS erfolgen.

Als Freiwinkel bezeichnet man den Winkel, um den sich Primär- und Sekundärschwungscheibe gegeneinander verdrehen lassen, bis die Federkraft der Bogenfedern einsetzt. Die beiden Endanschläge bei einer Links-/ Rechtsdrehung ergeben die beiden Messpunkte. Der gemessene Freiwinkel gibt Aufschluss über den Verschleiß.

LuK ZMS-Spezialwerkzeug

LuK ZMS-Spezialwerkzeug

Inhalt:

  • Messuhrhalter
  • Hebel
  • Distanzstücke für Schwungradblockierwerkzeug
  • Adapter
  • Gegenhalter für Gradscheibe
  • Messuhr
  • Gradscheibe
  • Schwungradblockierwerkzeug
  • Bedienungsanleitung
LuK ZMS Spezialwerkzeug (400 0080 10)

LuK ZMS Spezialwerkzeug (400 0080 10)

Welche Prüfung – welches ZMS?

Bei Zweimassenschwungrädern mit einer geraden Anzahl an Befestigungsgewinden für die Kupplungsdruckplatte kann man den Hebel mittig montieren und damit den Freiwinkel mit der Gradscheibe bestimmen. Dieses Messverfahren ist bei fast allen ZMS möglich und sollte bevorzugt angewandt werden (siehe “Gradscheibe prüfen”).

function_test
In wenigen Fällen liegt eine ungerade Anzahl an Befestigungsgewinden für die Kupplungsdruckplatte vor, und man kann den Hebel nicht mittig montieren. In diesen Ausnahmefällen muss der Freiwinkel über die Zählung der Zähne des Anlasserzahnkranzes ermittelt werden (siehe “Anlasserzahnkranz prüfen”).

Gradscheibe prüfen

  1. Getriebe und Kupplung nach Herstellervorgaben ausbauen
  2. Entsprechende Adapter (M6, M7 oder M8) in zwei senkrecht gegenüberliegende Gewindebohrungen der Kupplungsbefestigung am ZMS einschrauben und festziehen

3.Hebel an die Adapter anbauen – Langlöcher mit Hilfe der Einteilungen mittig zu den Adaptern ausrichten und die Muttern festziehen. Die Gradscheibe muss in der Mitte des ZMS sitzen.


4. ZMS blockieren – Getriebeschraube und ggf. Distanzstücke verwenden, um das Blockierwerkzeug auf der Höhe des Anlasserzahnkranzes zu befestigen

Sollten die beiliegenden Distanzstücke nicht ausreichen, kann man zusätzlich mit einigen Unterlegscheiben den benötigten Abstand erreichen

 

Ist die Befestigung nur an einem Gewinde mit einer Passhülse möglich, kann man mit Hilfe der beiliegenden Buchse die Passhülse umbauen.

5.Messuhrhalter am Motorblock montieren – Getriebeschraube und ggf. Buchse analog zum Blockierwerkzeug verwenden


Eventuell können das Blockierwerkzeug und der Messuhrhalter zusammen an einer Schraube montiert werden.

6.Gradscheibe mit Gegenhalter am Messuhrhalter fixieren und Rändelmutter festziehen

7.Sekundärschwungscheibe mit Hebel gegen den Uhrzeigersinn drehen, bis die Federkraft der Bogenfedern spürbar ist
Achtung:

Bei einem ZMS mit Reibsteuerscheibe ist beim Verdrehen in eine Richtung ein harter Anschlag zu spüren. In diesem Fall muss die Sekundärschwungscheibe – mit erhöhtem Kraftaufwand – jeweils in beide Richtungen über diesen Anschlag hinaus um einige mm weitergedreht werden, bis die Federkraft spürbar ist. Hierdurch wird die Reibsteuerscheibe im ZMS ebenfalls verdreht.

8. Hebel langsam loslassen, bis die Bogenfedern entspannt sind. Zeiger der Gradscheibe auf „O“ stellen

9.Sekundärschwungscheibe mit dem Hebel im Uhrzeigersinn drehen, bis die Federkraft der Bogenfedern spürbar ist

10.Hebel langsam loslassen, bis die Bogenfedern entspannt sind. Wert auf Gradscheibe ablesen und mit dem Sollwert vergleichen (siehe Kapitel 8)

Anlasserzahnkranz prüfen

1.Getriebe und Kupplung nach Herstellervorgaben ausbauen

2.Entsprechende Adapter (M6, M7 oder M8) in zwei annähernd senkrecht gegenüberliegende Gewindebohrungen der Kupplungsbefestigung am ZMS einschrauben und festziehen

3.Hebel an die Adapter anbauen – Langlöcher mit Hilfe der Einteilungen mittig zu den Adaptern ausrichten und Muttern festziehen

Da eine ungerade Anzahl an Befestigungsgewinden für die Kupplungsdruckplatte vorliegt, kann der Hebel nicht mittig auf dem ZMS montiert werden

4.ZMS blockieren – Getriebeschraube und ggf. Distanzstücke verwenden, um das Blockierwerkzeug auf der Höhe des Anlasserzahnkranzes zu befestigen

Sollten die beiliegenden Distanzstücke nicht ausreichen, kann man zusätzlich mit einigen Unterlegscheiben den benötigten Abstand erreichen.

Ist die Befestigung nur an einem Gewinde mit einer Passhülse möglich, kann man mit Hilfe der beiliegenden Buchse die Passhülse umbauen.

5.Sekundärschwungscheibe mit Hebel gegen den Uhrzeigersinn drehen, bis die Federkraft der Bogenfedern spürbar ist
Achtung:

Bei einem ZMS mit Reibsteuerscheibe ist beim Verdrehen in eine Richtung ein harter Anschlag zu spüren. In diesem Fall muss die Sekundärschwungscheibe – mit erhöhtem Kraftaufwand – jeweils in beide Richtungen über diesen Anschlag hinaus um einige mm weitergedreht werden, bis die Federkraft spürbar ist. Hierdurch wird die Reibsteuerscheibe im ZMS ebenfalls verdreht.

6.Hebel langsam loslassen, bis die Bogenfedern entspannt sind

Sekundärschwungscheibe und Primärschwungscheibe/Anlasserzahnkranz mit einem Strich auf gleicher Höhe markieren

7.Sekundärschwungscheibe mit dem Hebel im Uhrzeigersinn drehen, bis die Federkraft der Bogenfedern spürbar ist. Hebel langsam loslassen, bis die Bogenfedern entspannt sind

8.Anzahl der Zähne des Anlasserzahnkranzes zwischen beiden Markierungen zählen und mit dem Sollwert vergleichen

Kippspiel prüfen

1.Messuhr mit dem Halter an den Motorblock anbauen

2.Messuhr mittig auf dem Adapter ausrichten und entsprechend vorspannen

Wichtig:

Die Messung muss vorsichtig erfolgen. Zu hoher Kraftaufwand verfälscht das Messergebnis und kann das Lager beschädigen.

3.Hebel leicht (z. B. mit dem Daumen) in Richtung Motor drücken, bis ein Widerstand zu spüren ist

Hebel in dieser Position halten und Messuhr auf „O“ stellen

4.Hebel leicht (beispielsweise mit einem Finger) in die entgegengesetzte Richtung ziehen, bis ein Widerstand zu spüren ist. Wert auf Messuhr ablesen und mit dem Sollwert vergleichen

LuK ZMS Spezialwerkzeug Video

 

Eigentlich sollte alles geregelt sein. Mit der Verordnung Euro 5/6 hat die EU-Kommission die Fahrzeughersteller dazu verpflichtet, Reparatur- und Wartungsinformationen anderen Marktteilnehmern zur Verfügung zu stellen. So sollen auch freie Teilehändler und Werkstätten beim lukrativen Reparatur- und Wartungsgeschäft mitmischen können. Doch offenbar hapert es bei der Umsetzung.

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Laut dem europäischen Dachverband der Teilegroßhändler (FIGIEFA) müssen die Autobauer zwar heute schon Ersatzteilkataloge auch freien Werkstätten verfügbar machen, so in der fabrikatsübergreifenden Plattform Partslink24. Doch lassen sich damit ausschließlich die Teile des Fahrzeugherstellers identifizieren. Andere Teileanbieter und Zulieferer müssen sich die Informationen, welche ihrer Teile passen könnten, mühsam zusammensuchen. Transparenz sieht anders aus. Einen Grund für die Haltung der Autohersteller liegt darin, dass die Autobauer die Kontrolle über das Reparatur- und Ersatzteilgeschäft behalten wollen. Das ist das absolut rentabelste Geschäft, das die Fahrzeughersteller und ihre Vertragspartner haben.
Derzeit steht den Werkstätten unter anderem eine Branchenlösung von Tec Alliance zur Verfügung. Dazu zählt der Teilekatalog TecDoc, die elektronische Plattform zur Datenübermittlung Tec- Com sowie AuDaCon, ein System für technische Reparaturinformationen. Das Produkt SilverDAT der Deutschen Automobil Treuhand hilft bei der Reparaturkosten- Kalkulation. Doch über einen Teilekatalog auf Basis der Typbezeichnung oder der KBA-Nummer lasse sich ein Auto nicht immer eindeutig bestimmen, bedauert Röhl. In der Vergangenheit ließ sich ein Auto über die KBA-Zulassungsnummer identifizieren. Das funktioniere aber nicht mehr, weil unter der gleichen KBA-Zulassungsnummer mittlerweile eine Vielzahl von Modellvarianten am Markt sei, die mit unterschiedlichen Teilen bestückt werden. Im Zweifelsfall liefern Teilehändler etwa zwei oder drei Bremsscheiben an Werkstätten, damit diese eine Reparatur durchführen können.

Revolution im Reparaturgeschäft.

Jede Werkstatt kann ab sofort alle originalen Hersteller-informationen per Internet abrufen. Und das alles in einem Paket zu einem konkurrenzlosen Preis. Darauf haben Werkstätten gewartet. Jetzt liefert das US-Unternehmen Alldata diesen Service. Kunden in Deutschland profitieren dabei von der amerikanischen Gesetzgebung. In den USA müssen für alle Modelle sämtliche Reparaturdaten frei zugänglich sein. Übers Internet kommen die Daten völlig legal nach Deutschland.

Weitere Bilder der Messe

turbolader
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Ventil ausbauen

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