Turbomotoren sind in der Automobilwelt seit jeher präsent, doch ihre Beliebtheit nimmt derzeit stark zu. Sie sind mittlerweile in einer Vielzahl von Fahrzeugen weit verbreitet, von hochdrehenden Hondas über leistungsstarke Diesel-Pickups bis hin zu serienmäßigen Ford Mustangs. Trotz der weit verbreiteten Einführung von Turbos sind Ausfälle unvermeidlich, insbesondere unter extremen Betriebsbedingungen. Selbst mit wichtigen Komponenten wie Wastegates, Blow-Off-Ventilen, Kugellager-Mittelkartuschen und 360-Grad-Drucklagerbaugruppen können Turbos immer noch an ihre Grenzen gebracht werden und ausfallen.
Für diejenigen, die mit Turboladern ausgestattete Fahrzeuge fahren, egal ob Pkw, Lkw, SUV oder andere Transportmittel mit Rädern, bieten wir Einblicke in potenzielle Schwachstellen, damit Sie diese effektiv umgehen können.
1. Schäden durch Fremdkörper
Schäden durch Fremdkörper (Foreign Object Damage, FOD) stellen ein erhebliches Risiko für Turbolader dar, da jegliches Fremdmaterial, das in das System gelangt, zu einem katastrophalen Ausfall führen kann. Dazu gehören Ablagerungen wie Schmutz, Staub, Lappen oder sogar Schrauben, die versehentlich im Einlass zurückgelassen wurden. Erstaunlicherweise sind erschreckende 80 Prozent aller Turboausfälle darauf zurückzuführen, dass äußere Gegenstände mit den Schaufeln des Verdichterrads in Kontakt kommen, insbesondere auf der Einlassseite. Wenn ein Fehler dieser Art auftritt, weist die Vorderkante der Verdichterradschaufeln Spuren des Aufpralls auf, und die Induktorbohrung, in der das Verdichterrad untergebracht ist, kann Berührungsspuren oder Narben aufweisen.
Eine häufige Ursache für das Eindringen von Schmutz in einen Turbolader ist ein verschmutzter Luftfilter. Die Vernachlässigung der Wartung dieser scheinbar grundlegenden Komponente Ihres Fahrzeugs kann kostspielige Folgen haben und möglicherweise zu einem vierstelligen Betrag für den Austausch des Turboladers und sogar zu einem fünfstelligen Betrag führen, wenn Schmutz in den Motor gelangt. Glücklicherweise wird in vielen modernen Turboladerkonfigurationen ein Ladeluftkühler eingesetzt, um die Ansaugtemperaturen zu kühlen. Dieser Ladeluftkühler, der zwischen dem Turbolader und dem Motor positioniert ist, fungiert oft als Sicherheitsnetz, indem er alle Fragmente auffängt, die vom Verdichterrad abbrechen, und so den durch FOD-Vorfälle verursachten Schaden mindert.
Lösung:
Sorgen Sie für eine optimale Leistung Ihres Luftfilters, indem Sie ihn richtig warten: Reinigen Sie wiederverwendbare Filter regelmäßig oder ersetzen Sie Einwegfilter in den empfohlenen Abständen.
2. Übergeschwindigkeit
Wenn ein Turbolader sein Verdichterkennfeld überschreitet, kann dies dazu führen, dass kein kontinuierlicher zusätzlicher Ladedruck erzeugt wird. Es besteht jedoch eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein übermäßiger Antriebsdruck entsteht, der dazu führt, dass die Welle Geschwindigkeiten erreicht, die über ihre vorgesehene Kapazität hinausgehen. Dieses Überdrehzahlphänomen kann nachteilige Folgen haben, wobei typischerweise das Auslassrad der Turbine die erste Komponente ist, die ausfällt. In einigen extremen Fällen kann der Turbolader zerfallen und mit alarmierender Geschwindigkeit gewaltsam durch das Auspuffrohr austreten, was ein potenziell gefährliches Szenario darstellt.
Vor allem bei leistungsstarken Dieselfahrzeugen kommt es häufig zu Geschwindigkeitsüberschreitungen. Selbst in der Werkskonfiguration können moderne Diesel-Lkw Ladedrücke von 30 psi oder mehr erreichen. Durch das Hinzufügen von Aftermarket-Modifikationen wie Programmierern und größeren Einspritzdüsen wird es relativ einfach, die Betriebsgrenzen des Originalherstellers (OEM) -Turboladers zu überschreiten.
Im Diesel-Ersatzteilmarkt, insbesondere bei Aktivitäten wie Schlittenziehen und Drag-Racing, kann ein einzelner Turbolader Ladedrücke von bis zu 100 psi erreichen. Ein anschaulicher Fall betrifft einen BorgWarner-Turbo auf Basis der S400-Serie, der bei einem Ladedruck von über 70 psi zusammen mit einer erheblichen Lachgaseinspritzung und einem defekten externen Wastegate eine katastrophale Überdrehzahl erlebte. Der Ausfall des Drucklagers löste eine übermäßige Wellenbewegung aus, die dazu führte, dass das Verdichterrad mit dem Gehäuse in Kontakt kam und schief in der Induktorbohrung stecken blieb, was zu schweren Schäden und Betriebsausfällen führte.
Lösung:
Für eine optimale Leistung ist es entscheidend, das Ladedruck-/Antriebsdruckverhältnis eines Turbos bei etwa 1:1 (oder in bestimmten Situationen bis zu 1:1,5) aufrechtzuerhalten. Um dieses Gleichgewicht zu erreichen, könnte die Implementierung eines Wastegates erforderlich sein, um überschüssigen Antriebsdruck zu regulieren und abzulassen, oder die Verbesserung des Abgasstroms durch den Einbau eines größeren Turbinengehäuses. Durch die Feinabstimmung dieser Elemente können Sie die Effizienz und Leistungsabgabe Ihres Turboladersystems verbessern.
3. Ölprobleme
Eines der kritischen Probleme, die sich erheblich auf die Leistung und Langlebigkeit eines Turboladers mit Gleitlagern auswirken können, ist der Mangel an ordnungsgemäßer Schmierung. Ohne ausreichende Ölversorgung können sich die Lager im Turbolader schnell verschlechtern. Mit der Zeit kann dieser Mangel an Schmierung zu Wellenspiel führen, wodurch das Verdichter- und Turbinenrad mit ihren jeweiligen Gehäusen in Kontakt kommen. Darüber hinaus kann eine unzureichende Ölversorgung zur Beschädigung des Drucklagers führen und zu übermäßiger Hitze führen, die den zentralen Abschnitt des Turboladers beeinträchtigen kann.
Um die Schmierungsprobleme zu lösen, insbesondere bei Turbos mit größerem Rahmen, empfiehlt es sich, als Mindestanforderung eine Ölversorgungsleitung mit -6 AN zu verwenden. Dadurch wird ein gleichmäßiger und angemessener Ölfluss zum Turbolader sichergestellt und die mit unzureichender Schmierung verbundenen Risiken gemindert.
Darüber hinaus stellt eine Ölverschmutzung eine weitere erhebliche Gefahr für die Funktionsfähigkeit des Turboladers dar. Verunreinigungen können aus verschiedenen Quellen stammen, z. B. durch unsachgemäße Wartung, Vermischung von Kühlmittel oder Kraftstoff mit dem Motoröl oder durch Ablagerungen von defekten internen Motorkomponenten. Verunreinigtes Motoröl kann zu einer Reihe von Problemen führen, die denen einer mangelnden Schmierung ähneln, einschließlich verschlissener Gleitlager, beschädigter Drucklager und Riefenbildung an der Welle. Es ist wichtig, Ölverunreinigungen zu verhindern, um die optimale Leistung des Turboladers aufrechtzuerhalten und auf lange Sicht kostspielige Schäden zu verhindern.
Lösung:
Stellen Sie eine optimale Leistung sicher, indem Sie eine Ölversorgungsleitung mit -6 AN verwenden. Wechseln Sie Ihr Motoröl regelmäßig, um seine Qualität zu erhalten und sicherzustellen, dass es frei von Verunreinigungen ist. Diese Schritte sind wichtig, damit Ihr Motor reibungslos und effizient läuft.
4. Lecks abdichten
Bei Turboladern ist es wichtig, potenzielle Probleme mit Dichtungslecks umgehend zu beheben. Die meisten modernen Turbolader verwenden dynamische Dichtungen im Gegensatz zu Kohlenstoffdichtungen. Diese dynamischen Dichtungen spielen eine entscheidende Rolle dabei, zu verhindern, dass das für den Mittelteil bestimmte Öl entweder in die Einlass- (Kompressor) oder Auslassseite (Turbine) des Turboladers eindringt.
Allerdings können mehrere Faktoren zu Dichtungslecks beitragen, wie zum Beispiel ein zu hoher Kurbelgehäusedruck bei Hochleistungsmotoren, ein Verschleiß der Dichtungen durch längere Nutzung oder eine falsch positionierte oder nicht ausreichend dimensionierte Ölrücklaufleitung. Wenn der Mittelteil des Turboladers übermäßig unter Druck steht, kann dies zu einer unerwünschten Ölverdrängung sowohl in die Einlass- als auch in die Auslassseite des Turboladers führen. Es ist wichtig, diese Probleme umgehend zu beheben, um die optimale Leistung und Langlebigkeit des Turboladersystems aufrechtzuerhalten.
Lösung:
Bei Anwendungen mit hoher Leistung, die einen übermäßigen Kurbelgehäusedruck oder Öldruck verursachen, sollten Sie die Aufrüstung auf ein besseres Kurbelgehäuseentlüftungssystem oder ein Trockensumpfölsystem in Betracht ziehen. Wenn bei einem alternden Turbolader Öllecks auftreten, ist es möglicherweise an der Zeit für eine gründliche Inspektion und eventuelle Überholung.
5. Ausfall des Drucklagers
Bei der Diskussion von Turboladerkomponenten ist es wichtig, die Rolle des Drucklagers bei der Aufrechterhaltung einer optimalen Leistung zu berücksichtigen. Das Drucklager, das am nächsten zum Verdichterrad positioniert ist, spielt eine entscheidende Rolle bei der Begrenzung des Endspiels innerhalb der Turboladerbaugruppe . Es ist wichtig zu beachten, dass der Standard-Endspielbereich für eine effiziente Funktion typischerweise zwischen 0,002 und 0,004 Zoll liegt.
Das Drucklager arbeitet mit einem dünnen Ölfilm, der eine Barriere zwischen ihm und der Welle bildet. Diese Schmierung ist von entscheidender Bedeutung, da jeder direkte Kontakt zwischen Lager und Welle zum Ausfall des Axiallagers führen kann. Sobald dieser Fehler auftritt, ebnet er häufig den Weg für Kontaktprobleme zwischen Rad und Gehäuse.
Es ist erwähnenswert, dass die Lebensdauer des 270-Grad-Drucklagers erheblich verkürzt wird, wenn ein Turbolader mit einem Nachrüst-Verdichterrad ausgestattet ist, insbesondere mit einem, das größer und schwerer als das Original ist. Diese Verkürzung der Lebensdauer kann Auswirkungen auf die Gesamtleistung und Langlebigkeit der Turboladereinheit haben. Daher ist es wichtig, die Kompatibilität und mögliche Auswirkungen von Aftermarket-Komponenten auf das Drucklager zu berücksichtigen, um einen vorzeitigen Ausfall zu vermeiden und den optimalen Betrieb des Turboladers sicherzustellen.
Lösung:
Erwägen Sie die Verbesserung Ihres Turbosystems durch den Einbau eines 360-Grad-Drucklagers oder die Auswahl einer Einheit mit einer 360-Grad-Druckoption für optimale Leistung und Zuverlässigkeit.
6. Aufsteigend
Ein Kompressorstoß, auch Turbo-Bark oder Chirp genannt, ist ein Phänomen, bei dem die Ansaugluft umgekehrt aus dem Kompressor austritt. Dies tritt typischerweise dann auf, wenn der erhöhte Ladedruck plötzlich unterbrochen wird, beispielsweise wenn der Gashebel abrupt angehoben wird. Das mit diesem Ereignis einhergehende Geräusch wird dadurch verursacht, dass die komprimierte Luft im Ansaugsystem eingeschlossen ist und keinen anderen Auslass als den Rückweg durch den Turbo hat. Pumpstöße können besonders schädlich für die Verdichterseite des Turboladers sein, da sie über einen längeren Zeitraum hinweg zu erheblichem Verschleiß am Drucklager führen. Um die mit Druckstößen verbundenen Risiken zu mindern, werden bei Anwendungen mit hohen Druckstößen oft Abblasventile eingesetzt.
Die schwersten Fälle von Turbostößen treten häufig bei Fahrzeugen mit Überturboaufladung auf, bei denen ein Turbolader für die Anwendung falsch spezifiziert wurde. Beispielsweise kommt es bei einem 12-Ventil-5,9-Liter-Dodge Ram mit Cummins-Ausstattung und einem 71-mm-BorgWarner-S400-Turbo, der ursprünglich für einen kleineren Turbo im 54-56-mm-Bereich konzipiert war, bei niedrigeren Motordrehzahlen zu erheblichen Druckstößen. Bei diesem Aufbau arbeitet der Turbolader konstant innerhalb der Druckstoßgrenze, was aufgrund der auf das Verdichterrad ausgeübten Belastung zu einer verkürzten Lebensdauer und möglicherweise zu einem katastrophalen Ausfall führt.
Lösung:
Wählen Sie die perfekte Turbogröße für Ihren Motor, um in allen Drehzahlbereichen eine optimale Leistung aufrechtzuerhalten. Vermeiden Sie eine Überdimensionierung, um ein Pumpen bei niedrigen Drehzahlen und ein Überdrehen bei hohen Geschwindigkeiten zu vermeiden.
7. Extreme Hitze
Bei Turboladern ist extreme Hitze ein kritischer Faktor, der sich auf deren Leistung und Langlebigkeit auswirken kann. Turbolader sind dafür ausgelegt, hohen Temperaturen standzuhalten, aber eine längere Einwirkung von 2.000 Grad Fahrenheit kann letztendlich zu Problemen auf der Turbinenseite (Auspuffseite) des Turbos führen.
Zu den häufigsten Fehlerquellen, die auf übermäßige Hitze zurückzuführen sind, gehören Spannungsrisse im Turbineneinlassflansch, erodierte Kanten der Turbineneinlassspiralen und Verformungen der Spitzen der Turbinenradschaufeln. Diese Probleme können durch verschiedene Faktoren wie hohe Leistungsanforderungen, ein verstopftes Abgassystem, einen gerissenen Ladeluftkühler oder sogar einen verstopften Luftfilter entstehen.
Obwohl Turbolader widerstandsfähige Komponenten sind, ist es wichtig zu beachten, dass hitzebedingte Schäden über den Turbo selbst hinausgehen können. Übermäßige Hitze kann möglicherweise interne Motorkomponenten wie Ventile oder Kolben beschädigen, bevor das Inconel-Turbinenrad des Turboladers erheblich beschädigt wird. Obwohl solche Vorkommnisse selten vorkommen, ist es wichtig, sich der Auswirkungen extremer Hitze auf die Leistung des Turboladers und das gesamte Motorsystem bewusst zu sein.
Lösung:
Überwachen Sie Ihre Abgastemperatur mit einem Pyrometer, um sicherzustellen, dass Sie im optimalen Wärmebereich für Ihren Motor und Ihre Anwendung arbeiten.
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