Ausgangspunkt der hier vorgestellten Studie war die Zielvorgabe, mit einem aufgeladenen 1.8-l-Motor 120 kW/l zu erreichen und ein entsprechend hohes Nennmoment zwischen 1500 und 5500/min zu realisieren. Bei der Entwicklung derartig 'hochaufgeladener' Ottomotoren begegnet man neuen Herausforderungen. Im vorliegenden Beitrag werden der Einsatz der hierzu nötigen Werkzeuge sowie die Ergebnisse einer Machbarkeitsstudie diskutiert. Die zweistufige Abgasturboaufladung, die bereits bei Dieselmotoren in Großserie verfügbar ist, bietet hohes Potenzial zur Zielerfüllung. Als hauptsächliche Herausforderungen ergeben sich die Auslegung der Aufladegruppe, die Beherrschung des Prozessverlaufes bei hohen Ladedrücken sowie die Darstellung eines befriedigenden Transientverhaltens bei packagegerechter Umsetzung. Daher sollte dieses Konzept im Rahmen einer Machbarkeitsstudie näher untersucht werden. Zur rechnerischen Auslegung wurde die eindimensionale Ladungswechselsimulation mit Hilfe des kommerziellen Programms GT-Power eingesetzt. Anhand von Prüfstandsversuchen sowie einer ersten Prototypenapplikation wurde die grundsätzliche Umsetzbarkeit des Konzepts gezeigt. Speziell die angestrebten Zielwerte bei 1500 bis 2000/min konnten ohne das Auftreten irregulärer Verbrennungsphänomene dargestellt werden. Insgesamt konnte in der Machbarkeitsstudie gezeigt werden, dass den Herausforderungen durch konsequente Anwendung existierender Werkzeuge begegnet werden kann und sowohl die Darstellung und Regelung einer entsprechenden Aufladegruppe als auch eines Brennverfahrens mit einer guten Ausgangsbasis in Hinblick auf Klopffestigkeit und Vorentflammung möglich ist. Gleichzeitig zeigten die Konzeptuntersuchungen jedoch auch auf, welche Schwerpunkte in weiteren Arbeiten gesetzt werden müssen, um das Konzept weiter zu entwickeln. Neben konstruktiven Aspekten wie Optimierung der Ladeluftrohre und einer Verbesserung des transienten Verhaltens ist hierbei vor allen Dingen als nächster Schritt die Analyse und gegebenenfalls Optimierung des Kraftstoffverbrauchs- sowie Emissionsverhaltens zu nennen.
Zweistufige Turboaufladung - Konzept für hochaufgeladene Ottomotoren
Motortechnische Zeitschrift ; 71 , 5 ; 362-367
2010
6 Seiten, 8 Bilder, 3 Quellen
Article (Journal)
German
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