Der Einsatz der einstufigen Abgasturboaufladung bei Ottomotoren erfordert Kompromisse bei der Auslegung hinsichtlich des stationären und dynamischen Verhaltens. Die Forderung einer weiteren Drehmomentspreizung bei gleichzeitig exzellentem dynamischen Verhalten führt zunehmend zur Diskussion, die geregelte zweistufige Abgasturboaufladung nach ihrer erfolgreichen Einführung beim Dieselmotor nun auch für den Ottomotor einzusetzen. In diesem Beitrag wird ein solches System für einen Ottomotor mit seinen spezifischen Eigenschaften vorgestellt. Die Anforderungen beim Einsatz am Ottomotor zeigen, dass eine sorgfältige Auslegung der Einzelkomponenten erforderlich ist, um ein leistungsfähiges Gesamtsystem zu generieren. Dabei erfolgen Detailanalysen des Einflusses von Verdichter- und Turbinenauslegung zur Verbesserung des stationären und dynamischen Verhaltens. In diesem Rahmen wird auch die Optimierung von Verdichtern für den zweistufigen Betrieb diskutiert. Darüber hinaus wird das Verhalten beim Einsatz in Extrembereichen, insbesondere beim Höhenbetrieb, betrachtet. Ein derart optimiertes Aufladesystem übertrifft deutlich die Leistungsdaten einer einstufigen Aufladung und bedeutet einen signifikanten Fortschritt hin zu verbrauchsarmen und gleichzeitig leistungsfähigen Ottomotoren. Die mit einem solchen R2S-Aufladesystem erzielten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: - Eine Auslegung für 100 kW/l Nennleistung kann auch bei niedrigen Drehzahlen höchste Saugrohrdrücke und Mitteldrücke realisieren (absolute Saugrohrdrücke um 2.8 bar bei Drehzahlen von 1400 min-1); - Auch unter erschwerten Betriebsbedingungen (Höhen-, Hitzebetrieb) kann ein Leistungsverlust und Nachteile beim Anfahrmoment ('Low-End-Torque') vermieden werden; - Bei reduzierter Auslegungsreserve Potenzial für eine Steigerung der spezifischen Leistung auf bis von 110 kW/l und mehr; - Bei einer Gesamtsystemoptimierung (Anpassung von Grundmotor, Steuerzeiten, Nockenwellenphasenstellern mit großen Verstellbereichen, Aufladegruppe) ist eine weitere Steigerung der Zielwerte möglich. Darüber hinausgehend zeichnet sich die geregelte zweistufige Abgasturboaufladung für den Einsatz bei Ottomotoren durch folgende Eigenschaften aus: Gegenüber gängigen mechanischen Ladern wesentlich höhere Verdichterdruckverhältnisse möglich; Akustik unauffällig; Tauglichkeit für Niederdruck-AGR; Verwendung optimierter Standardkomponenten, dadurch reduzierter Entwicklungsaufwand bei verbesserter Zuverlässigkeit; aufgrund gasseitiger Koppelung erfolgt Zu- und Abschaltung der Hochdruckstufe ruck- und verschleißfrei; ermöglicht die Einführung erweiterter AGR- sowie Ventiltriebsstrategien; erschließt das volle Potenzial klopffester alternativer Kraftstoffe.
Die geregelte zweistufige Abgasturboaufladung am Ottomotor - Auslegung, Regelung und Betriebsverhalten
Regulated two-stage turbocharging for gasoline engines - matching, control strategy and operating behaviour
2010
26 Seiten, 18 Bilder, 1 Tabelle, 8 Quellen
Conference paper
German
Automotive engineering | 2010
|Modellbasierte Regelung einer zweistufigen Abgasturboaufladung fuer einen Ottomotor
Automotive engineering | 2015
|Ein VOLVO Vierzylinder-Ottomotor mit Abgasturboaufladung
Automotive engineering | 1981
|Zweistufige Abgasturboaufladung am BMW 3,0 Liter Sechszylinder Dieselmotor
Automotive engineering | 2004
|Zweistufige Abgasturboaufladung am BMW 3.0 Liter Sechszylinder-Dieselmotor
Tema Archive | 2004
|