Analyse des Betriebsverhaltens von Turboladern zur Hochdruckaufladung von Dieselmotoren

Abstract

In der vorliegenden Prinzipstudie wird die Einsatzmöglichkeit verschiedener Turboladerkonfigurationen zur Aufladung eines Dieselmotors mit sehr flachem und breitem Arbeitsbereich überprüft. Das geforderte Ladedruckverhältnis ist hoch, der Verdichter sollte preiswert herstellbar sein. Ein durch die Motorcharakteristik vorgegebener Arbeitsbereich soll durch den Verdichter abgedeckt werden. Die absolute Größe des Verdichters spielt zunächst eine untergeordnete Rolle. Es wird davon ausgegangen, dass die Maschine durch Skalierung den wirklichen Anforderungen angepasst werden kann. Skalierungseffekte sind im Rahmen dieser Untersuchungen unberücksichtigt geblieben. Um einen möglichst gute Abdeckung des Arbeitsbereiches zu erreichen, sind drei Verdichterkonfigurationen untersucht worden: - Eine Kombination von Axial- und Radialverdichter. - Ein einstufiger Radialverdichter mit hohem Druckverhältnis. - Eine Kombination zweier Radialverdichter. Anhand bekannter Kennfelder und mit Hilfe einfacher Rechenverfahren und vorhandener Simulationsprogramme ist die Aufgabe angegangen worden. Die Ergebnisse zeigen, dass weder ein einstufiger Radialverdichter noch eine Kombination von Axial- und Radialverdichter bei Beschränkung der Umfangsgeschwindigkeit auf die Festigkeitsgrenzen von Aluminium (Kosten!) in der Lage sind, den Arbeitsbereich des Motors voll abzudecken. Bei einer Kombination zweier Radialverdichter kann eine Abdeckung des Arbeitsbereiches erreicht werden.