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Turbolader mit variabler Geometrie (VGT): Wie funktioniert er?

Turbolader mit variabler Schaufelgeometrie
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Ein Turbolader mit variabler Geometrie (kurz VGT), manchmal auch Turbine mit variabler Düse (VNT) genannt, ist ein Turboladertyp, der mit beweglichen Schaufeln zur Einstellung des Luftstroms ausgestattet ist.

In diesem Artikel wird gezeigt, wie ein Turbolader mit variabler Geometrie funktioniert und welche Vor- und Nachteile er hat.

Indholdsfortegnelse

Wie funktioniert ein Turbolader mit variabler Geometrie?

Durch die Drehung dieser Turboladerschaufeln verändert sich der Strömungsquerschnitt des Einlasskanals und der Winkel, mit dem die Abgase in die Turbinen gelangen. Durch die Änderung des Strömungsquerschnitts des Einlasskanals ändert sich die Geschwindigkeit der Abgase, was sich auf die Drehzahl der Turbine und die Menge der zugeführten Druckluft auswirkt. Als Referenz: Alle Turboschaufeln drehen sich synchron um den gleichen Winkel.

Ist der Ladedruck bei niedriger Drehzahl des Motors schwach, verändert sich die Position der Leitschaufeln, so dass sich der Strömungsquerschnitt des Abgaseinlasses verengt. Dadurch werden die Abgase beschleunigt, wodurch sich die Turbinendrehzahl und damit der Druck erhöht.

Bei hohen Drehzahlen hingegen verändert sich bei ausreichendem Fülldruck die Stellung der Leitschaufeln derart, dass sich der Strömungsquerschnitt des Abgaseinlasses vergrößert. Diese Lösung ermöglicht es, möglichst viel Energie aus den Abgasen zu nutzen.

Auf diese Weise kann der Turbolader mit variabler Geometrie seine Arbeit an die aktuellen Anforderungen des Verbrennungsmotors anpassen und so die gesamte Energie der Abgase nutzen.

Einfach ausgedrückt ahmt ein Turbolader mit variabler Geometrie über die gesamte Leistungskurve hinweg einen Turbolader mit optimaler Größe nach. Das Ergebnis ist ein Turbolader ohne spürbares Turboloch.

Wo wird ein VGT eingesetzt?

Dieser Turboladertyp wird ausschließlich für Dieselmotoren verwendet. Der Grund liegt in der Anfälligkeit des Klingenmechanismus gegenüber hohen Temperaturen. Für diejenigen, die es nicht wissen: Die Temperatur der Abgase von Benzinmotoren ist mehrere hundert Grad Celsius höher als die von Dieselmotoren.

Allerdings gibt es auch in diesem Fall Ausnahmen, so dass man auch bei einem Benziner einen Turbolader mit variabler Schaufelgeometrie finden kann.

Vorteile eines Turboladers mit variabler Geometrie

  • Funktioniert in einem breiten Drehzahlbereich – kopiert einen optimal dimensionierten Turbolader
  • Der Preis ist vergleichbar mit dem Preis eines einfachen Turboladers

Nachteile eines Turboladers mit variabler Geometrie

  • Geringere Zuverlässigkeit im Vergleich zu einem einfachen Turbolader
  • Hauptsächlich für Dieselmotoren konzipiert – für Benzinmotoren erfordert diese Lösung die Verwendung teurer, langlebigerer Materialien

Video, in dem Engineering Explained den Turbolader mit variabler Geometrie erklärt: