Der V8-Twin-Turbo von BMW bildete die Basis für die Entwicklung eines Hochleistungsmotors mit Twin-Scroll-Twin-Turbo-Technologie. Boysen hat für den 4.4-l-V8-Ottomotor mit Twin-Turbo-Technologie des BMW X5 M und BMW X6 M einen Zylinderbankübergreifenden luftspaltisolierten Krümmer entwickelt. Der Motor verfügt über einen luftspaltisolierten Krümmer, der die Abgasströme die Zylinderbank übergreifend paarweise zusammenführt, so dass eine optimale Beaufschlagung der Turbinen gewährleistet ist. In Kombination mit den beiden Twin-Scroll-Ladern schöpft der bankübergreifende Krümmer das Potenzial des Ladungswechsels hinsichtlich Vergleichmäßigung der zylinderspezifischen Mitteldrücke aufgrund der Gleichverteilung der Füllung über alle Zylinder optimal aus. Der Zylinderbank übergreifende Blechkrümmer des M-Twin-Power-Turbo ist ein komplexes System aus 42 Einzelteilen, die sich drei Baugruppen zuordnen lassen: Gehäuse, gasführende Rohre und Dehnungsausgleichselemente. Der bankübergreifende Krümmer des M-Twin-Power-Turbo ist auf Abgastemperaturen von bis zu 1050 Grad C ausgelegt. Die Bauteiltemperaturen erreichen Spitzenwerte von 850 Grad C. Aufgrund der extremen thermischen Belastung werden die gasführenden Innenrohre aus Nickelbasis-Werkstoff gefertigt. Für die Bewertung der thermomechanischen Belastungen eines bankübergreifenden Krümmers reichen Standardmethoden nicht aus. Im Rahmen der Entwicklung mussten zusätzliche interne und externe Einflüsse identifiziert und quantifiziert werden. Über die standardmäßigen thermomechanischen Belastungen aus Temperaturgradienten, unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und Einspannbedingungen hinaus wird das Gehäuse des Zylinderbank übergreifenden Krümmers über Leckagen an den Schiebesitzen der gasführenden Rohre mit dem Abgasgegendruck vor Lader beaufschlagt. Um zu vermeiden, dass die Druckbeaufschlagung in Verbindung mit den anhaltend hohen Bauteiltemperaturen im V-Raum zu Kriecheffekten im Material und damit zu bleibenden Strukturverformungen führt, werden Gehäuseböden und Wellbälge aus hochtemperaturfesten Nickelbasislegierungen gefertigt. Die Einzelteile des Krümmers werden größtenteils im Mag-Schweißverfahren verbunden. An Stellen, an denen keine ausreichende Zugänglichkeit gegeben ist, kommt das Laserschweißverfahren zum Einsatz. Stellen im gasführenden Bereich, die auch für den Laser nicht zugänglich sind, werden in einem Vakuumofen unter Verwendung eines hochtemperaturfesten Nickelbasis-Lots gelötet.
Effizienzsteigerung durch Zylinderbank-übergreifenden Krümmer
Motortechnische Zeitschrift ; 71 , 5 ; 348-352
2010
5 Seiten, 3 Bilder
Article (Journal)
German
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