6.Verbrennungsmotoren III Flashcards
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man die effektive Motorleistung Psube eines Verbrennungsmotors?
Psube = mPunktsubB * Hsubu * etasube
mPunktsubB: zugeführter Kraftmassenstrom
Hsubu: Heizwert des Kraftstoffes
etasube: effektiver Wirkungsgrad
Was entspricht:
mPunktsubB * HsubU ?
dem bei vollständiger Verbrennung freigesetzten Verbrennungswärmestrom
(—> damit der zugeführten Kraftstoffleistung, welche mit dem Wirkungsgrad etasube in mechanische Leistung umgewandelt und an der Kupplung des Motors abgegeben wird!!)
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Zur Verbrennung der ?(1)? msubB je Zylinder und Arbeitsspiel ist, je nach vorliegendem Verbrennungsverfahren des Motors, ein bestimmter ?(2)? mPunktsubLZ bzw. eine bestimmte ?(3)? msubLZ je Zylinder und Arbeitsspiel erforderlich.
Dieser Zusammenhang kommt im ?(4)? lambdasubV zum Ausdruck, mit Lmin als dem ?(5)? des Kraftstoffs.
Die je Zylinder und Arbeitsspiel zur Verbrennung von msubB verfügbare Luftmasse msubLZ hängt außer von der ?(6)?, beschrieben durch das Zylinderhubvolumen Vsubh und der ?(7)? rohsubL vor dem Motoreinlass auch vom Liefergrad lambdasubl des Motors ab.
(1) Kraftstoffmasse
(2) Luftmassenstrom
(3) Luftmasse
(4) Verbrennungsluftverhältnis
(5) Mindestluftbedarf
(6) Zylindergröße
(7) Luftdichte
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man das Verbrennungsluftverhältnis lambdasubV?
LambdasubV = msubLZ / (Lmin * msubB) = mPunktsubLZ / (Lmin*mPunktsubB)
\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ Lmin: Mindestluftbedarf des Kraftstoffs msubLZ: Luftsmasse je Zylinder und Arbeitsspiel (mPunktsubLZ: …strom je …) msubB: zugeführte Kraftstoffmasse mPunktsubB: …strom Vsubh: Zylinderhubvolumen rohsubL: Luftdichte vor dem Motoreinlass LambdasubI: Liefergrad des Motors
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
1) Der Liefergrad stellt ein Maß für was dar?
2) von was hängt er ab?
1) Maß für die Strömungsgünstigkeit des Einlasstrakts eines Motors
2) von festen geometrischen Größen wie:
- Länge und Querschnitt des Einasskanals
- Größe und Anzahl der Einlassorgane (Ventile, Schlitze)
- von der Wahl der (Einlass-)Steuerzeiten
—> vor allem aber abhängig von der:
- MOTORDREHZAHL (nsubM)
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Der Liefergrad stellt ein Maß für die Strömungsgünstigkeit des Einlasstrakts eines Motors dar.
Wahr/Falsch?
Wahr
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Von was hängt der Liefergrad besonders ab?
MOTORDREHZAHL (nsubM)
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man den Liefergrad (lambdasubI)?
LambdasubI = msubLZ / (Vsubh * rohsubL)
msubLZ: Luftmasse im Zylinder
Vsubh: Zylinderhubvolumen
rohsubL: Dichte der Luft
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man das (Gesamt-)hubvolumen des Zylinders (VsubH) ?
VsubH = z * Vsubh
z: Zylinder
Vsubh: Zylinderhubvolumen
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man die Arbeitsfrequenz (nsuba)?
nsuba = nsubM / a
a = 2: Viertakt
a = 1: Zweitakt
nsubM: Motordrehzahl
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man den für die Verbrennung dem Motor bereitgestellten Luftmassenstrom mPunktsubLZ?
mPunktsubLZ =
Lambdasubl * rohsubL * Vsubh * z
- (nsubM / a)
\_\_\_\_\_\_\_\_ Lambdasubl: Liefergrad rohsubL: Luftdichte vor dem Motoreinlass Vsubh: Zylinderhubvolumen z: Zylinderzahl nsubM: Motordrehzahl a = 2 Viertakt a = 1 Zweitakt
Alle Verfahren, die einem Verbrennungsmotor die Luft vor Einlass mit einer Dichte höher als die der Umgebungsluft zur Verfügung stellen, können als ?? bezeichnet werden.
Aufladung
Definition Aufladung:
Bezeichnet alle Verfahren, die einem Verbrennungsmotor die Luft vor Einlass mit einer Dichte höher als die der Umgebungsluft zur Verfügung stellen.
Wie lautet die thermische Gaszustandsgleichung?
rohsubL = psubL / (R*TsubL)
\_\_\_\_ rohsubL: Luftdichte psubL: Druck R: spezif. Gaskonstante (hier für Luft) TsubL: Temperatur der Luft
(TsubL kann im Normalfall nicht unter die Umgebungstemperatur abgesenkt werden)
Da nach der thermischen Gaszustandsgleichung die Dichte vom ?(1)? und der ?(2)? bestimmt wird und die ?(nochmal2)? im Normalfall nicht unter die ?(3)? Abgesenkt werden kann, versteht sich Aufladung in erster Linie als eine Anhebung des ?(4)? vor Motoreinlass auf einen Wert oberhalb des ?(5)?, den so genannten ?(6)?.
Das zu dieser Druckerhöhung eingesetzte Aggregat wird als ?(7)? bezeichnet.
(1) Druck
(2) Temperatur
(3) Umgebungstemperatur
(4) Durcks
(5) Umgebungsdrucks
(6) Ladedruck psubL
(7) Lader
Leistungsvielfalt durch Aufladung
Beispiel 1.9l Dieselmotor
—> siehe Folie 8!!
…
Erkläre das Prinzip der Aufladung kurz&knapp: ??
Zusätzliche Luft
—> erlaubt: Verbrennung zusätzlichen Kraftstoffs
—> damit auch: zusätzliche Leistung
Prinzipbild Motor-Turbolader
Siehe Folie 9!!!
Nenne die Bestandteile: ?? (7)
- Luftfilter
- Verdichter
- Ladeluftkühler
- Zylinderkopf
- Turbine
- AGR
- Abgasnachbehandlung
Aufladearten
Wie kann die Aufladung zunächst unterschieden werden? (2)
1) Fremdaufladung
2) Selbstaufladung
Aufladearten
Wie kann die Selbstaufladung unterteilt werden? (2)
ohne Verdichter: - ohne Abgasnutzung —> Resonanzaufladung - mit Abgasnutzung —> Druckwellenaufladung
mit Verdichter: - ohne Abgasnutzung —> mechanische Aufladung - mit Abgasnutzung —> Abgasturboaufladung
(Gesamte Übersicht auf Folie 10!!!)
Möglichkeiten durch Aufladung
Welche zwei Möglichkeiten gibt es prinzipiell?
- Leistungssteigung
- Downsizing
(Siehe Beispiel Folie 11!!)
Möglichkeiten der Aufladung:
—> Leistungssteigerung führt generell zu welchen veränderte Eigenschaften? (3)
- zusätzliche Luft
- zusätzliche Kraftstoffeinspritzung
- zusätzliche Leistung bei gleichem Motor
Möglichkeiten durch Aufladung
—> Downsizing führt generell zu welchen veränderte Eigenschaften? (3)
- gesteigerte Luftdichte
- gleiche Leistung bei kleinem Motor
- reduzierte Wärmeverluste und Reibung
Aufladearten typischer PKW-Anwendungen
Nenne 3!
1) Natürliche Aufladung
2) Kompressor Aufladung
3) Abgasturbo-Aufladungslader (Turbolader)
—> Bilder des Aufbaus siehe Folie 12!!!
Aufladearten typischer PKW-Anwendungen
Nenne Eigenschaften der „Natürlichen Aufladung“: ?? (3)
- geringe Aufladegrade
- einfacher Aufbau
- eher Ottomotoren
Aufladearten typischer PKW-Anwendungen
Nenne Eigenschaften der „Kompressor-Aufladung“: ?? (3)
- gutes Ansprechverhalten
- konstruktiver Aufwand
- Nische Ottomotoren
Aufladearten typischer PKW-Anwendungen
Nenne Eigenschaften des „Abgasturbo-Aufladungslader“ (Turbolader): ?? (3)
- hohe Leistung
- geringer Verbrauch
- Schwerpunkt Diesel
Natürliche Aufladung
—> hier: Schwingrohraufladung
- Der Befüllungsvorgang löst eine ?(1)? aus.
- Reflexion am offenen Rohrende im ?(2)?
- die ?(3)? erhöht den Luftaufwand
- die Saugrohrlänge bestimmt die ?(4)?
- jeder Zylinder hat ein gesondertes ?(5)?
(1) Unterdruckwelle
(2) Sammlervolumen
(3) Überdruckwelle
(4) Resonanzfrequenz
(5) Einzelschwingrohr
—> siehe Aufbau auf Folie 13!!!
Natürliche Aufladung
—> hier: Schwingrohraufladung
Wie ist die Saugrohrlänge begrenzt?
LsubSaugrohr
<=
(a / (720 * n)) * deltaphisub(EÖ-ES)
EÖ: Einlass öffnet ES: Einlass schließt a: Schallgeschwindigkeit —> bei Luft im Bereich 343 m/s n: Motordrehzahl
Der ?? wird mit zwei Keilriemen direkt von der Kurbelwelle des Motors angetrieben.
Die Exzenterwelle des G-Laders treibt über einen Zahnriemen die Nebenwelle an.
Die Lager der Exzenterwelle werden vom Ölkreislauf des Motors geschmiert.
Die Nebenwelle läuft in wartungsfreien Wälzlagern.
G-Lader
Der Aufbau des G-Laders:
SIEHE FOLIE 14!
!
Der G-Lader wird mit zwei ?(1)? direkt von der ?(2)? des Motors angetrieben.
Die ?(3)? des G-Laders treibt über einen ?(4)? die Nebenwelle an.
Die Lager der ?(nochmal3)? werden vom ?(5)? des Motors geschmiert.
Die Nebenwelle läuft in wartungsfreien ?(6)?.
(1) Keilriemen
(2) Kurbelwelle
(3) Exzenterwelle
(4) Zahnriemen
(5) Ölkreislauf
(6) Wälzlagern
—> siehe Folie 14!!
Der G-Lader zeichnet sich wodurch aus? (3)
- geringe Lautstärke
- überdurchschnittlicher Wirkungsgrad
—> erlaubt damit ein besseres Ansprechverhalten
G-Lader Videoerklärung:
https://www.youtube.com/watch?v=3vZhl5NnHo4
…
G-Lader wurden durch die größeren Fortschritte bei Turboladern und die mögliche Elektrifizierung überholt.
Wahr/Falsch?
Wahr
Mechanische Aufladung
-> Bsp.: Roots-Verdichter
Nenne die Systemmerkmale: ?? (3)
- direkter Antrieb durch Motor
- Druckaufbau durch Verdrängung
- bedingt innere Verdichtung
Mechanische Aufladung
-> Bsp.: Roots-Verdichter
Nenne Vorteile des Roots-Verdichters: ?? (3)
- Ladedruck dynamisch und auch bei kleinen Drehzahlen Merkmal
- kann bei Bypassregelung ohne Druckaufbau mitlaufen
- durch verschränkte Bauweise akustisch günstiger
Mechanische Aufladung
-> Bsp.: Roots-Verdichter
Nenne Nachteile des Roots-Verdichters: ?? (5)
- keine Abgasenergienutzung
- Bauraumbedarf
- Regelbarkeit
- geringe Ladedrücke (keine innere Verdichtung)
- nur ein unabhängiger Volumenlieferant
Roots-Verdichter,Roots-Lader
Video: https://www.youtube.com/watch?v=XdrOpJYz5rA
(Ansehen)
…
Abbildung Roots-Lader
—> siehe Folie 16
—> Aufbau Folie 17!
…
Kompressoraufladung
—> Beispiel Audi 3.0 TFSI
Kompaktes mechanisches Auflademodul mit Rootsgebläse im V-Raum + Leistungsdaten
—> siehe Folie 18 + 19
…
Kompressoraufladung
—> Beispiel Audi 3.0 TFSI
Kompaktes mechanisches Auflademodul mit Rootsgebläse im V-Raum
Leistungsdaten im Detail:
- Besonderheiten: ?? (2)
- Vorteile der mechanischen Aufladung: ?? (2)
- Dynamikvorteile durch Verbau im V-Raum: ?? (2)
- spezifischer Krafstoffverbrauch:
—> 368 g/kWh bei 2000min^-1, psubme = 2bar
—> 238 g/kW im Kennfeld-Bestpunkt
- Besonderheiten:
—> Rootsverdichter im V-Raum
—> Mischbetrieb aus FSI- und MPI-Einspritzung - Vorteile der mechanischen Aufladung:
—>deutlich besseres Anfahrverhalten
—> leichte Integration in Basismotor durch unveränderte Saug- und Abgasseite - Dynamikvorteile durch Verbau im V-Raum:
—> kurze Gaswege
—> geringes Saugrohrvolumen
Mechanische Aufladung am Bsp.:
R4-Ottomotor mit Kompressorauf
—> Daimler M 271 KE
Abbildung siehe Folie 21
—> deutlich zu sehen die beschränkte Ausführung der Motoren
…
Turbolader ABB TPL 91
[…] Im Sortiment von ABB Turbo Systems findet sich für jeden 2-Takt- oder 4-TaktMotor ein passender Lader – zugeschnitten auf den wirtschaftlichen Betrieb im Leistungsbereich von 500 kW bis 25 000 kW. Insgesamt sind weltweit etwa 190 000 ABB-Turbolader im Einsatz: vom Container- bis zum Kreuzfahrtschiff, vom Tanker bis zum Eisbrecher, von der Schnellfähre bis zum Flussschiff, auf Minenfahrzeugen oder Diesellokomotiven oder in stationären Anlagen wie diese!- oder gasmotorenbetriebenen Kraftwerken, mobilen Stromversorgungsanlagen oder Notstromgruppen. […]
Siehe Abbildung Folie 22 für Dimension!
…
Kenndaten der Turboaufladung
Kraftstoff: 269kW
—> Kupplung: 100kW, ??%
—> Umwelt: 92 kW, ??%
—> Turbine: 16kW, ??%
—> Rest: 62kW, ??%
—> Kupplung: 100kW, 37%
—> Umwelt: 92 kW, 34%
—> Turbine: 16kW, 6%
—> Rest: 62kW, 23%
Kenndaten der Turboaufladung
Drehzahl, Leistung, Masse, Leistungsgewicht
—> siehe Folie 23!
!
Kenndaten der Turboaufladung
ATL: Abgasturbolader
Wie viel größer ist das Leistungsgewicht des ATL ggü. des Motors?
3x größer
—> Vorteil der Strömungsmaschine ggü. Motor
—> also hier Vorteil von ATL ggü. Motor
Motor: 0,59 kW/kg
ATL: 1,75 kW/kg
(Also kW(Leistung) pro kg (Gewicht Motor/ATL))
Das deutlich höhere Leistungsgewicht der Strömungsmaschine ist einer der Gründe warum sie sich bspw. in Flugzeugen gegen den Kolbenmotor durchgesetzt hat.
Wahr/Falsch?
Wahr
(Bei Schiffen ist ja alles in viel größeren Dimensionen, darum ist es von Vorteil, wenn man mit weniger Gewicht mehr Leistung erreichen kann; Leistungsgewicht —> kW/kg)
Der Gesetzgeber nutzt als Einheit für das Leistungsgewicht: ??
—> normalerweise ist das Leistungsgewicht unter dem Verhältnis von Leistung zu Gewicht in kg/PS oder kg/kW angegeben
kW/kg
Funktionsweise eines Turboladers
—> am Bsp. von BorgWarner (Folie 24)
—> Animation(Video 16:30min)
…
Turbolader (Funktionsweise)
https://www.youtube.com/watch?v=KMqv1G7Kt_l
—> ansehen!
…
Aufladung bei PKW- und Nutzfahrzeugmotoren:
Grenzen im Motorkennfeld
Siehe Graphik Folie 25
Im unteren Teil sieht man die Rußgrenze.
Dann die Pumpgrenze (vereinfacht): Der Massenstrom ist Null, beim Überschreiten der Pumpgrenze kommt es zu einer Strömungsumkehr, d.h. einer Rückströmung der Luft.
Abgastemperatur (bauteilbedingt)
Zylinderspitzendruck
—> was hält das Triebwert und der Zylinderkopf aus?
Massenkräfte
—> Motordrehzahlgrenze aufgrund der Massenkräfte
sonstige Randbedingungen:
- Anteil Transientbetrieb
- Wirkungsgrad
…
Die Aufladung hat eine zentrale Bedeutung für die ?? eines Motors
Leistungsentfaltung
Die Aufladung hat eine zentrale Bedeutung für die Leistungsentfaltung eines Motors.
Besondere Auswirkungen haben: ?? (4)
- Regelung
- Antriebsenergie
- Antriebsart
- Baugröße
Pumpgrenze (vereinfacht): Der Massenstrom ist Null, beim Überschreiten der Pumpgrenze kommt es zu einer ??
Strömungsumkehr
—> d.h. Einer Rückströmung der Luft
Vergleich Schwingrohr- und Turboaufladung
—> Bsp.: Audi 1.8l - R4 - Ottomotor
Haben einen deutlich unterschiedlichen Verlauf.
Mit der Schwingrohraufladung kann man eine gewisse Leistungssteigerung erzielen, aber man sieht ganz deutlich den völlig anderen Drehmomentenverlauf beim aufgeladenen Motor.
Das ist mit Schwingrohraufladung nicht hinzubekommen
Folie 26
…
Turboaufladung
Strömungsverdichter (Kennzeichen und Funktion)
Nenne Systemmerkmale: ?? (3)
- Antrieb durch Motorabgase
- Druckaufbau durch Verzögerung
- innere Verdichtung
Turboaufladung
Strömungsverdichter (Kennzeichen und Funktion)
Nenne Vorteile: ?? (5)
- Ladedruck stationär
- Regelbarkeit
- Baugröße
- kontinuierliche Förderung
- Großserienprodukt
Turboaufladung
Strömungsverdichter (Kennzeichen und Funktion)
Nenne Nachteile: ?? (3)
- Dynamik
- hohe spezifische Belastung
- akustisch anfällig
Verdichter - Aufladung und Kennfeld
a) Kennfeld eines Verdrängerverdichters (Kompressor)
—> Rootsverdichter und Spiralverdichter
—> senkrechte Kennlinien
b) Kennfeld eines Strömungsverdichters (Turbolader)
—> Turboverdichter
—> gebogene Kennlinien
—> begrenzt durch die Pumpgrenze
SIEHE FOLIE 28!!
…
Turbolader: Bauteilbelastung
Turbinenleistung von bis zu: ??
Schaufelspitzengeschwindigkeiten: ??
Zentrifugalkraft der Turbinenschaufel: ca. ??
durchschnittliche Molekül-Verweildauer im Turbinenteil: < ?? ms
Turbinenleistung von bis zu: 25000 W
Schaufelspitzengeschwindigkeiten:
580 m/s = 2088 km/h
Zentrifugalkraft der Turbinenschaufel: ca. 19000 N
durchschnittliche Molekül-Verweildauer im Turbinenteil: < 2 ms
—> siehe Folie 29!!
Regelungsarten einstufiger Turbolader
Welche 2 Arten?
- Regelung über Bypass
- Regelung über Düsenring (VN / VTG)
(VTG: variable Turbinengeometrie)
—> siehe Folie 32
Regelungsarten einstufiger Turbolader:
Abgasturbolader mit Wastegate
Aufbau + Drehmomentenverlauf
—> FOLIE 33!
Durch die Abregelung mittels Wastegate ergibt sich was?
Eine Auslegung mit hohem Drehmoment und gleichzeitiger Erreichung der maximalen Leistung.
Regelungsarten einstufiger Turbolader:
Lader mit Variable-Turbinengeometrie (VTG)
Diese Technologie kommt auch bei Wasserrädern zur Ausführung.
Im Gegensatz zum Wastegate bei dem ein Teil der Energie verloren geht, wird bei der Variable-Turbinenstrategie (VTG) der gesamte ?(…)?
…Abgasstrom durch die die Turbine geleitet und genutzt.
Regelungsarten einstufiger Turbolader:
Lader mit Variable-Turbinengeometrie (VTG)
Motordrehzahl niedrig und hoher Ladedruck erwünscht:
Der Querschnitt des Abgasstromes wird vor dem Turbinenrad mit Hilfe von Leitschaufeln ?(1)?.
Da das Abgas gezwungen ist, durch den verengten Querschnitt ?(2)? zu strömen, wird das Turbinenrad ?(2,nochmal)? gedreht.
Durch die hohe Turbinendrehzahl wird auch bei niedriger Motordrehzahl der benötigte ?(3)? erzielt.
Der ?(4)? ist hoch.
Motordrehzahl hoch:
Der Querschnitt des Turboladers ist dem ?(5)? angepasst. Im Gegensatz zum By-Pass kann so der Abgasstrom durch die Turbine geleitet werden.
Die ?(6)? geben einen größeren Eintrittsquerschnitt frei, um den benötigten Ladedruck nicht zu überschreiten.
Der Abgasgegendruck ?(7)?
—> FOLIE 34, Abbildungen ansehen!!!!!!!!!!!!
(1) verengt
(2) schneller
(3) Ladedruck
(4) Abgasgegendruck
(5) Abgasstrom
(6) Leitschaufeln
(7) sinkt
Funktion der variablen-Turbinengeometrie (VTG)
Abbildungen zu:
—> Laufschaufel geschlossen
—> Laufschaufel geöffnet
FOLIE 35!!
…
Twin-Scroll-Turbolader einstufiger Turbolader
Aufbau siehe Folie 37
…
Was versteht man unter Flutentrennung?
Trennung der Abgasströme verschiedner Zylinder um störende Strömungseffekte aufgrund des Pulsierens der Strömung zu vermeiden.
Aufladung für Ottomotoren
—> Bsp.: Audi 3,0 l, V6, TFSI
Unabhängig von dem hier gezeigten Twin-Scroll-Abgas-Turbolader gilt:
Die Anordnung der Aufladekomponenten hängt u.a. von was ab?
von der gewählten Zylinderanordnung
—> V- oder Reihen-Motor
Aufladesystem mit Ladeluftkühler
3,0l-TDI V6-Motor von Audi
Welche Aufgabe hat der Ladeluftkühler?
Kühlt die komprimierte und somit erwärmte Luft ab
—> durch das Abkühlen steigt die Dichte der Luft und es kann bei gleichem Druck mehr Luftmasse in den Zylinder strömen
Nötige Anpassungen am Gesamtmotor um einen Saugmotor in einen aufgeladenen Motor zu überführen
Was muss alles den geänderten Betriebsbedingungen angepasst werden? (12)
- Kurbelgehäuse
- Kurbelbetrieb
- Zylinderkopf
- Ventiltrieb
- Abgasturbolader
- Ladeluftkühler
- Motorkühlung
- Ölversorgung
- Sauganlage
- Kraftstoffsystem
- Abgasanlage
- Abgasnachbehandlung
2-stufige Aufladung
—> am Bsp. des Audi V6 TDI Biturbo mit einer Kombination eines Turbolader mit VTG (variabler Turbinengeometrie) und einem Wastegate-Lader
Siehe Folie 41
…
am Bsp. des Audi V6 TDI Biturbo:
Funktion des Turboladersystems
Darstellung der Funktionen in den verschiedenen Kennfeldbereichen
—> siehe Folie 42
…
Turboladersystem des 2.0l 4-Zyl. BiTurbo TDI von VW
—> siehe Folie 43
…
Vergleich:
Einstufige- und zweistufige Aufladung
Das Bild auf Folie 44 zeigt den Vergleich von einstufiger- und zweistufiger Aufladung jeweils mit den Bereichen für die Optimierung.
—> also Peak Power Engine oder Peak Torque Engine
Der Vergleich zwischen einstufig- und zweistufig zeigt hier die deutliche Überlegenheit der ?? Aufladung.
Zweistufigen
Aufladung mit 4 Turboladern (Bsp. für einen extrem ausgereizten Motor)
—> Bsp.: BMW 3,0 l, 6 Zylinder, Dieselmotor
Mit dem zweistufigen Aufladesystem inklusive der zweifachen Ladeluftkühlung werden Ladedrücke bis zu 4 bar (absolut) und Luftmassendurchsätze bis zu 1500 kg/h erreicht.
Rechts kann man auf Folie die einzelnen Funktionen in den jeweiligen Kennfeldbereichen sehen und darunter die entsprechenden
Prinzipschaltungen
—> Folie 44!!
…
Prognose für Turbolader
für Turbolader bis 2026:
Weltweit wird von einem steigenden Anteil an aufgeladenen Motoren ausgegangen
Wahr/Falsch?
Wahr
Prognose für Turbolader
Der Turbolader ist ein Beispiel dafür, dass trotz steigendem Marktanteil von E- und Hybridantrieben auch Komponenten für klassische Verbrennungsmotoren steigende Stückzahlen vorweisen können.
Wahr/Falsch?
Wahr
Elektrisch angetriebener Verdichter von Valeo
u.a. für Audi V8 TDI
Folie 47
…
Funktionsweise eines elektrisch angetriebenen Verdichters am Bsp. BorgWarner
—> Animation im Video 31:15min bzw. Folie 48
…
Elektrisch angetriebener Verdichter (Folie 49)
Die Darstellung zeigt wie mittels eines elektrischen Verdichters mit dem 1,6l Motor der Drehmomentenverlauf eines 2,0l Motors mit VTG (variabler Turbinengeometrie) erreicht werden kann.
Also insbesondere die bauartbedingte Schwäche des Turboladers bei niedrigen Drehzahlen kann damit deutlich behoben werden
…
Aufladung mit elektrischen Verdichter:
Notwendige Energiespeicher
Die benötigte Leistung und Einsatzdauer des elektrischen Verdichters/elektrischen Turboladers entscheiden über die ??
benötigte Spannungsquelle
12 V und 48 V Bordnetz
Für den Einsatz eines elektrischen Verdichters
Siehe Folie 51
…
Audi V6 TDI mit elektrischem Biturbo
Ladeluftstrecke mit Unterstützung durch den elektrische Verdichter
Ladeluftstrecke ohne Unterstützung durch den elektrische Verdichter
Abbildung Folie 52
…
Audi V8 TDI mit elektrischem Biturbo
—> Aufbau auf Folie 53!
!
Turbolader mit elektrischer Unterstützung am Beispiel eTurbo von BorgWarner
Die Integration der E-Maschine in einen Abgasturbolader ist auf Folie 54 dargestellt
Es führt zu:
- einem sehr kompakten Aggregat
—> womit sich Turboleck vermeiden lässt
Man muss aber auch berücksichtigen, dass hier dann eine E-Maschine im direkten Umfeld mit sehr hohen Temperaturen funktionieren muss und das auf Dauer.
…
Lerninhalte:
• Aufladung • Liefergrad • Aufladearten / Aufladearten typischer PKW-Anwendungen • Mechanische Aufladung • Turboaufladung Strömungsverdichter (Kennzeichen und Funktion) • VTG-Turbolader • Wastegate • Prinzip der Aufladung: • Möglichkeiten durch Aufladung • Ladeluftkühler • Grenzen im Motorkennfeld • Nötige Anpassungen am Gesamtmotor um einen Saugmotor in einen aufgeladenen Motor zu überführen • Elektrisch angetriebener Verdichter
…
