Lernfeld 8 · Prüfung Teil 2

Aufladung: Turbolader und Ladeluftkühlung

Aufladung von Otto- und Dieselmotoren: Abgasturbolader, Wastegate, VTG, Schubumluftventil, Ladeluftkühlung, Ladedruckregelung und Diagnose.

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Darum geht es

Der Abgasturbolader nutzt die Energie im Abgas: Das Turbinenrad treibt über eine gemeinsame Welle das Verdichterrad an, das Frischluft verdichtet. Mehr Luftmasse im Zylinder erlaubt mehr Kraftstoff und damit mehr Drehmoment bei kleinem Hubraum. Die Welle läuft in einer ölgeschmierten Lagerung mit sehr hoher Drehzahl; Ölmangel, verschmutztes Öl und Fremdkörper sind die häufigsten Ursachen von Laderschäden.

Der Ladedruck wird geregelt. Das Steuergerät vergleicht den Istwert des Ladedrucksensors (meist Absolutdruck) mit dem Kennfeld und stellt über Taktventil und Druckdose oder einen elektrischen Steller das Wastegate oder die Leitschaufeln der VTG. Das Wastegate leitet Abgas an der Turbine vorbei; die VTG verengt bei kleiner Drehzahl den Querschnitt, damit der Lader früh anspricht. Das Schubumluftventil leitet beim Gaswegnehmen die zwischen Verdichter und Drosselklappe gestaute Luft zur Saugseite zurück. Der Ladeluftkühler senkt die Temperatur der verdichteten Luft, ihre Dichte steigt, beim Ottomotor sinkt die Klopfneigung.

Bei der Diagnose von Leistungsmangel vergleicht man im Messwertblock Soll- und Istladedruck und beachtet den Unterschied zwischen Absolut- und Überdruck. Erster Prüfschritt ist meist das Abdrücken der Ladeluftstrecke, danach Stellglieddiagnose, Unterdruckversorgung und Sensorplausibilität. Bei Ölverlust am Lader prüft man Wellenspiel, Ölrücklauf und Kurbelgehäuseentlüftung, bevor getauscht wird; nach einem Laderschaden werden Ansaugtrakt und Ladeluftkühler gereinigt und der neue Lader vorgeölt.

Das solltest du dir merken

Wastegate und VTG begrenzen bzw. regeln den Ladedruck auf der Abgasseite.
Überdruck ist Absolutdruck minus Umgebungsdruck.
Für Dichteänderungen Temperaturen in Kelvin einsetzen.
Ein ölender Lader ist oft Folge eines verstopften Rücklaufs oder hohen Kurbelgehäusedrucks.
Vor dem Lader-Tausch Schadensursache klären, danach vorölen.

Formeln

Ladedruck als Überdruck: $p_{e} = p_{abs} - p_{amb}$; $p_{abs}$ Absolutdruck im Saugrohr, $p_{amb}$ Umgebungsdruck, jeweils in bar
Dichte bei gleichem Druck: $\frac{ρ _{2}}{ρ _{1}} = \frac{T _{1}}{T _{2}}$; $T$ absolute Temperaturen in K vor und nach dem Ladeluftkühler
Füllungsfaktor: $\frac{m _{2}}{m _{1}} = \frac{p _{2}}{p _{1}} \cdot \frac{T _{1}}{T _{2}}$; $p$ absolute Drücke, $T$ absolute Temperaturen der Luft vor und nach der Aufladung

Typische Fehler in der Prüfung

Absolutdruck aus dem Messwertblock mit dem Überdruck aus den Herstellerangaben verglichen.
Temperaturen in Grad Celsius ins Verhältnis gesetzt.
Den Turbolader wegen Ölverlust getauscht, ohne Ölrücklauf und Entlüftung zu prüfen.
Das Schubumluftventil mit dem Wastegate verwechselt.

Tipps aus der Werkstatt

Das Steuergerät zeigt meist Absolutdruck, Herstellerangaben oft Überdruck: Umgebungsdruck abziehen, bevor du vergleichst. Bei Dichte und Füllung Temperaturen immer in Kelvin einsetzen. Und ein ölender Turbolader ist oft nur das Opfer eines verstopften Ölrücklaufs oder einer defekten Kurbelgehäuseentlüftung.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

14 Aufgaben zu „Aufladung: Turbolader und Ladeluftkühlung“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Kraftfahrzeugmechatroniker/-in, Lernfeld 8 (Mechatronische Systeme des Antriebsmanagements diagnostizieren). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.