Zur Erfüllung zukünftiger Emissionsziele müssen Ottomotoren bei Nennleistung mit stöchiometrischer Verbrennung, d.h. ohne Kraftstoffanreicherung, und damit bei erhöhten Abgastemperaturen betrieben werden. Bei Anwendung aktueller Turbinentechnologien und -materialien und unter Einhaltung der zulässigen maximalen Materialtemperaturen in der Turbinenstufe eines Abgasturboladers wird somit die darstellbare stöchiometrische Motornennleistung bei Ottomotoren limitiert.

    In der vorliegenden Arbeit wird die Untersuchung einer neuartigen Turbinenstufe mit variabler Eintrittsgeometrie und wassergekühltem Turbinengehäuse hinsichtlich ihres Potentials zur Erhöhung der stöchiometrischen Nennleistung vorgestellt. Durch die Kühlung des Abgasstroms bis zum Eintritt in die Leitschaufelgeometrie werden die kritischen Bauteiltemperaturen significant reduziert. Die Absenkung der Materialtemperaturen wird anhand von gekoppelten Strömungs- und Wärmeleitsimulationen ausgelegt und nachgewiesen. Die Beurteilung der Aussagekraft der Simulationsergebnisse sowie der thermodynamischen Leistungsfähigkeit der Turbomaschine erfolgt anhand von Temperatur- und Kennfeldmessdaten, die auf dem Brennkammerprüfstand ermittelt wurden.

    Das Potential des Turboladers mit wassergekühltem Turbinengehäuse zur Erhöhung der stöchiometrischen Nennleistung wird in einem Motorversuch bewertet. Durch eine applikationsspezifische Auslegung der Thermodynamik der Turbomaschine sowie die Anpassung des Wärmeaustrags an die Anforderungen des Kühlsystems wird eine Optimierung der Motorziele in Richtung maximales Drehmoment und maximale stöchiometrische Nennleistung erreicht.

    Mittels umfassender Simulationsergebnisse und detaillierter Messdaten aus Brennkammer- und Motorversuchen wird dem Leser ein tiefgreifender Einblick in die Funktionsweise und die Leistungsfähigkeit der Turbinentechnologie mit wassergekühltem Turbinengehäuse gewährt. Aufgrund des hohen Potentials dieser Technologie zur Steigerung der stöchiometrischen Nennleistung ist sie, insbesondere aufgrund der zunehmend strikteren Abgasgesetzgebung, von großem, allgemeinem Interesse.


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    Titel :

    VRAAX Technologie mit Wassergekühltem Turbinengehäuse


    Beteiligte:
    Liebl, Johannes (Herausgeber:in) / Roßbach, Tim (Autor:in) / Artinger, Alexander (Autor:in) / Beer, Johannes (Autor:in) / Sterr, Michael (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2021-06-15


    Format / Umfang :

    21 pages




    Medientyp :

    Aufsatz/Kapitel (Buch)


    Format :

    Elektronische Ressource


    Sprache :

    Deutsch