Downsizing und Abgasturboaufladung mit konsequenter Nutzung der Stoßaufladung sind Schlüsseltechnologien zukünftiger Pkw-Antriebe, um Ansprüche an Effizienz, Agilität und Emissionen zu erfüllen. Zunehmend dynamische Betriebszustände der Abgasturboladerturbinen führen zu neuen Herausforderungen im Turbinendesign und in der Optimierung von Interaktionen zwischen dem Hubkolbenverbrennungsmotor und dem Aufladeaggregat. Die Entwicklung von Abgasturboladern und deren Anpassungen an Verbrennungsmotoren erfolgen überwiegend auf Grundlage von messtechnisch ermittelten Kennfeldern beider Strömungsmaschinen des Aufladeaggregates. Diese werden an stationär betriebenen Heißgasprüfständen ermittelt. Die gemessenen Turbinenkennfelder beschreiben aufgrund der stationären Leistungsbilanz zwischen Turbine und Verdichter nicht den gesamten motorrelevanten Betriebsbereich der Turbine. Zur Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen aufgeladenen Verbrennungsmotoren und Aufladesystemen stellt die Motorprozessrechnung eine wichtige Technologie in der Motorenentwicklung dar. Auch die Ladungswechselsimulation basiert auf gemessenen Kennfeldern, die nur einen geringen Bereich des motorrelevanten Turbinenbetriebes beschreiben. In der vorliegenden Arbeit wird eine Systematik vorgestellt, mit der Kennfelder von Pkw-Turboladerturbinen erweitert werden, indem die Strömungsmaschine instationär betrieben und untersucht wird. Mit Hilfe einer zusätzlichen Versuchseinrichtung, zur Erzeugung einer pulsierenden Heißgasströmung, wird die Abgasturboladerturbine an einem standardmäßigen Heißgasprüfstand kontinuierlich beschleunigt und verzögert. Durch Beaufschlagung der Turboladerturbine mit definiert pulsierendem Heißgas wird zusätzlich Beschleunigungsleistung des Läufers ausgenutzt, wodurch der Abgasturbolader in motorrelevanten Betriebsbereichen vermessen und analysiert werden kann. Die Erzeugung motorrealistischer Strömungsbedingungen am Turbolader ermöglicht belastbare Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse auf den Motorbetrieb. Die dazu notwendige Messtechnik wird für den spezifischen Anwendungsbereich entwickelt und weiterentwickelt, sodass zuverlässige Messergebnisse gewonnen werden. Auf Grundlage der erweiterten Turbinenkennfelder zeigen 1DSimulationsergebnisse sehr gute Übereinstimmungen mit äquivalenten Messergebnissen bei pulsierender Beaufschlagung der Strömungsmaschine. Interaktionen zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Aufladeaggregat können numerisch genauer berechnet und untersucht werden, wodurch der Turbolader optimal auf den Motor angepasst werden kann. Durch ideale Anpassungen des Aufladesystems können Effizienz, Dynamik und Leistungsverhalten aufgeladener Verbrennungsmotoren verbessert und Abgasemissionen reduziert werden.


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    Titel :

    Erweiterung des Turbinenkennfeldes durch ein innovatives Messverfahren als Randbedingung für die Ladungswechselsimulation


    Weitere Titelangaben:

    Extension of turbocharger turbine performance maps using an innovative measuring method as boundary condition for the engine process simulation


    Beteiligte:
    Reuter, S. (Autor:in) / Koch, A. (Autor:in)

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2010


    Format / Umfang :

    23 Seiten, 11 Bilder, 14 Quellen


    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




    Erweiterung des Turbinenkennfeldes durch ein innovatives Messverfahren als Randbedingung fuer die Ladungswechselsimulation

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