In der vorliegenden Arbeit erfolgte eine thermodynamische Analyse des Turbocompound-Verfahrens für die Anwendung im Rennsport basierend auf dem Audi R18 e-tron quattro des Jahres 2012. Hierzu wurden zunächst die Entwicklungen zur Effizienzsteigerung des Antriebs der letzten Jahre vorgestellt. Durch die Hybridisierung des Antriebsstranges ergeben sich neue Ansätze zur weiteren Elektrifizierung der Komponenten im Antriebssystem. Gerade die Abgasenergierückgewinnung ist eine Möglichkeit zur weiteren Effizienzsteigerung. Mit diesem Hintergrund erfolgte die Beschreibung möglicher Anordnungen des elektrischen Turbocompound-Verfahrens. Zur Verdeutlichung der Funktionsweise aber auch der Einflüsse des Turbocompound-Verfahrens wurde eine detaillierte thermodynamische Analyse des Gesamtantriebs durchgeführt. Anhand des p-V-Diagramms, in dem sowohl der Verbrennungsmotor als auch die Strömungsmaschine dargestellt wurden, lassen sich die Grundlagen veranschaulichen. Über die Energiefluss-Darstellung anhand des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik lassen sich einfache Zusammenhänge erklären. Letztlich ist aber die Exergiefluss- Darstellung für eine aussagekräftige Beurteilung eines Gesamtprozesses unverzichtbar. Nur durch diese ist es möglich, die vermeidbaren Verluste zu erkennen, aber auch die Grenzen der maximal erreichbaren Wirkungsgradverbesserungen zu verstehen. Gerade der Auslassvorgang bietet beim Hubkolbenmotor aufgrund seines durch die Verdichtung begrenzten Expansionsverhältnisses weiteres Optimierungspotential. Anhand der Ausarbeitung ergibt sich die Empfehlung für die Umsetzung des Turbocompound-Verfahrens zur weiteren Effizienzsteigerung. Eine der größten Herausforderungen ist hierbei die hohe Drehzahl der mit dem Abgasturbolader direkt gekoppelten elektrischen Maschine. Eine Änderung von einem luftmassenbasierten Reglement auf ein energiebasiertes Reglement ist für das Jahr 2014 geplant. Durch diese Änderung ist die stetige Effizienzsteigerung der Antriebstechnologie Hauptaugenmerk zukünftiger Weiterentwicklungen und einer der entscheidenden Erfolgsfaktoren sowohl im Rennsport als auch in der Serienentwicklung.
Thermodynamische Analyse des Turbocompound-Verfahrens
2014
21 Seiten, 12 Bilder, 1 Tabelle, 14 Quellen
Conference paper
Storage medium
German
Thermodynamische Analyse des Turbocompound Verfahrens
Automotive engineering | 2014
|The turbocompound diesel engine
Automotive engineering | 1989
|Automotive engineering | 2001
|Heat Insulated Turbocompound Engine
SAE Technical Papers | 1983
|Automotive engineering | 1988
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