Vorgestellt wird die von BorgWarner entwickelte geregelte Aufladegruppe mit drei Turboladern, mit der der steigenden Nachfrage nach geringerem Kraftstoffverbrauch und mehr Leistung nachzukommen werden soll. Das System besteht aus zwei kleinen parallelen Turboladern mit variabler Turbinengeometrie in der Hochdruckstufe und einem größeren Turbolader in der Niederdruckstufe. Bei hohen Motorleistungen mit einer höheren spezifischen Leistung genügen zwei Lader - je ein Turbolader für die Niederdruck- und einer für die Hochdruckstufe, die in Serie laufen und mit einem Regelorgan für die Ladedruckregelung versehen sind -, um die angestrebte Nennleistung zu erzielen. Ein verbessertes Drehmoment im unteren Drehzahlbereich und ein bestmögliches transientes Ansprechverhalten bedingen jedoch einen zusätzlichen kleineren Turbolader in der Hochdruckstufe. BorgWarner bezeichnet dieses System mit R3S. Weil der Lader auch bei Nennleistung funktionstüchtig sein und zum Ladedruck beitragen muss, bietet sich für die Hochdruckstufe die parallel-sequenzielle Aufladung an. Bei hohen Motordrehzahlen teilt sich der Abgasmassenstrom dabei auf zwei parallel laufende Turbolader auf, die folglich genügend Energie bereitstellen können, um in der Hochdruckstufe zwei Verdichter parallel antreiben zu können. Entwicklungsziel bei Downsizing-Dieselmotoren mit dem neuen R3S-Turboladersystem, ist, dass sie der Leistung, dem Drehmoment und dem Komfort von Motoren mit mehr Hubraum oder einer größeren Anzahl von Zylindern entsprechen. Die Anwendung eines R3S-Turboladersystems in Dieselmotoren bedingt einige Modifikationen des Motors, beispielsweise ein neues Einspritzsystem für eine vergrößerte Einspritzmenge und einen an gepassten Zylinderkopf für höhere Zylinderdrücke. Aufgrund der besonderen Bedeutung von Regelventilen für die Motordynamik verlangt vor allem die umfassende Abdichtung der Abgasregelklappe in geschlossener Stellung große Aufmerksamkeit. Weil phasenweise nur ein Turbolader der Hochdruckstufe rotiert, stellt das Dichtkonzept eine große Herausforderung dar. Um maximale Motorleistung und Drehmomente zu erzielen, bedarf es einiger Modifikationen am Motor. Vor allem sind eine Optimierung des Einspritzsystems und Verbesserungen der Motormechanik notwendig, damit der Motor den höheren Zylinderdrücken standhalten kann. Bei der geregelten Aufladegruppe mit drei Turboladern kommen zudem neu entwickelte Technologien erfolgreich zum Einsatz: Neben einer in das Verdichtergehäuse integrierten Wasserkühlung und einem Zwischenkühler wurden ein neues Regelventil, ein neuer Verdichtertyp in der Hochdruckstufe sowie eine neue Dichtungstechnik für den nicht permanent rotierenden Turbolader erstmalig in Serie gebracht. Aufgrund einer geringeren Massenträgheit und dem Einsatz einer VTG in der Hochdruckstufe ermöglicht das R3S-System schnellen Ladedruckaufbau unter transienten Bedingungen.
Leistungsstarke Turboaufladung für Pkw-Dieselmotoren
Motortechnische Zeitschrift ; 75 , 3 ; 26-34
2014
8 Seiten, 10 Bilder, 5 Quellen
Article (Journal)
German
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