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Wieso sollte man einen Turbomotor langsam warmfahren?

Eigentlich sollte man jeden Motor, von dem man länger etwas haben möchte, langsam warmfahren. So können der Kolben und die anderen Bauteile langsam ihre Betriebstemperatur und somit die passende Ausdehnung zu ihrem Gegenüber erlangen. Außerdem entsteht kein übermäßiger Verschleiß.

Beim Turbolader ist es ähnlich. Wird er dadurch sehr schnell erwärmt, dass man bei kaltem Motor viel Last abverlangt und somit hohe Abgastemperaturen entstehen, kann sich die Hitze nicht gleichmäßig im Lader verteilen. Dies kann zu Materialverspannungen, Rissen und erhöhter Lagerbelastung führen. Außerdem wird der Turbolader vom Motoröl geschmiert. Hat das Öl seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht, sind die Schmiereigenschaften auch nicht optimal.

Wenn man also seinen Turbolader und Motor mag, sollte man die Öltemperaturanzeige im Auge behalten und den Motor erst voll belasten, wenn 80°C erreicht sind.

Warum soll man Turbomotoren kalt fahren und vor dem Abstellen noch eine Zeit im Standgas laufen lassen?

Je geringer die Temperatur und die Drehzahl der Turbinenräder im Turbolader ist bevor der Motor abgestellt wird, umso besser ist es für den Lader. Während der Motor noch läuft, wird der Turbolader noch von der Ölpumpe des Motors mit frischem Schmierstoff versorgt, wodurch Wärme abtransportiert werden kann. Außerdem wird auch durch die Frischgasturbine je nach Last immer ein gewisser Luftstrom gezogen, der ebenfalls kühlt. Die meisten Lader haben noch zusätzlich einen Zu- und Ablauf für das Kühlwasser, der durch die Kühlwasserpumpe des Motors versorgt wird.

Stellt man den Motor nun ab und die Kühlung durch Öl, Frischluft und Kühlwasser fällt weg, bildet sich ein Hitzestau im Turbolader: Die Temperatur zieht aus dem Abgasgehäuse in die Rumpfgruppe mit den Lagern bis hin zur Frischgasseite, da diese Bauteile nicht mehr gekühlt werden. Passiert dies zu schnell, kann das zu Materialverspannungen und Hitzerissen führen. Auch die Dichtungen und Lager sind in diesem Fall thermisch hoch belastet. Das Öl in den Lagern kann überhitzen und Verkohlungen hinterlassen. Außerdem kann das Kühlwasser in den Gehäusekanälen des Laders aufkochen und durch Dampfblasenbildung zu ungekühlten heißen Stellen führen.

Was macht einen guten Turbokrümmer aus?

Man muss zwischen Stauaufladungskrümmern und Stoßaufladungskrümmern unterscheiden.

Stauaufladungskrümmer werden meist bei Serienmotoren verwendet, sind aber auch für Tuning erhältlich. Sie sind gut bei engen Platzverhältnissen. Bei einem Stauaufladungskrümmer werden die Kanäle der einzelnen Zylinder auf kurzem Weg vor dem Turbolader zusammengeführt. Vor dem Turbolader bildet sich ein Abgasstau, wodurch die Abgasturbine angetrieben wird. Stauaufladungskrümmer sind meist Gussteile, seltener Schweißkonstruktionen. Wer eine leichte Leistungssteigerung erzielen möchte, kann also gut zu Stauaufladungskrümmern greifen oder einfach einen Turbolader verwenden, der an seinen Serienkrümmer passt.

Stoßaufladungskrümmer sind, wenn man alle ihre Vorteile nutzen möchte, so etwas wie die Königsdisziplin im Turbomotorenbau. Sie bestehen meist aus sehr verwundenen, geschweißten Rohrkonstruktionen mit möglichst gleicher Rohrlänge auf dem Weg von den einzelnen Zylindern zum Turbolader. Ein Stoßaufladungskrümmer soll nicht nur durch den Abgasstau die Turbine antreiben, sondern zusätzlich durch die Stoßenergie der am Auslassventil austretenden Abgase. Deswegen müssen diese Krümmer möglichst strömungsgünstig und unter Beachtung der Zündfolge aufgebaut sein.

Beispiel: Bei einem 4-Zylinder ist die Zündfolge 1-3-4-2. Treffen sich alle Rohre vor dem Turbolader in einem 4-in-1-Sammler, so sollten die Rohre möglichst so am Sammler ankommen, dass sich ein Drall im Abgasstrom ergibt: Zylinder 1 neben 3, 4 neben 3 und 2 neben 4. So laufen die Druckstöße der Zylinder immer im Kreis und erzeugen einen Wirbel. Außerdem können die Druckwellen in gleichmäßiger Abfolge auf die Abgasturbine des Turboladers wirken.
Hat man bei gleichem Beispiel einen Turbolader mit 2-flutigem Abgasgehäuse, so sollten möglichst immer die Zylinder mit dem größten Zündabstand zusammengefasst werden, also 1 mit 4 und 3 mit 2 oder bei einem 6-Zylinder mit der Zündfolge 1-5-3-6-2-4 bei einem 2-flutigen Gehäuse die Zylinder 1-3-2 und 5-6-4.

Man sollte bei einem Turbokrümmer immer darauf achten, dass er aus möglichst hitzebeständigem und zunderfestem Material gebaut ist. Wenn auch sehr selten zu finden, aber absolut optimal, sind Turbokrümmer mit gesteckten, beziehungsweise abnehmbaren Sammlern, da durch die Steckverbindung keine Hitzeverspannungen entstehen können. So kann man die Krümmer auch aus dünnwandigen Rohren fertigen, ohne dass sie reißen. Bei Krümmern ohne gesteckten Sammler sind eher die Konstruktion und die Materialwahl dafür verantwortlich als die Materialstärke, ob mit der Zeit Risse entstehen.