By Adalbert Wolany
Adalbert Wolany untersucht verschiedene Aspekte der impulsgetrennten Aufladung und stellt hierfür neue Methoden vor. Der Autor erarbeitet für den spülenden Ladungswechsel am einflutigen Abgasturbolader geeignete Auslassöffnungsdauern und optimiert im Nennleistungsbereich hinsichtlich des Verbrauchs den Ladungswechsel durch eine partielle Flutentrennung. Er stellt eine neue Methode zur Beurteilung der Stromungsgute von Abgaskrummern in der CFD-Simulation vor, welche den gesamten nutzbaren Energieinhalt des Fluids am Krummeraustritt berucksichtigt. Um das durch Abgasdruckpulse angeregte Schwingverhalten von Wastegate-Klappen in der 1D-Strömungssimulation erfassbar zu machen, erörtert Wolany einen neuen Modellierungsansatz, bei dem das Wastegate sowohl strömungstechnische als auch mechanische Eigenschaften besitzt.
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Im spülenden Ladungswechsel reduziert das Übersprechen durch eine Druckerhöhung während der Spülphase das positive Spülgefälle und es kann bei einem sehr stark ausgeprägten Übersprechen sogar temporär ein negatives Spülgefälle entstehen, wodurch sogar Rückströmungen in den Brennraum verursacht werden kann. Diese Gefahr ist insbesondere mit Zunahme der Spaltmaße durch Abnutzung oder auch durch Rissbildung im Trennsteg gegeben. Eine zeitliche Separation der Abgasdruckpulse in Kombination einer einflutigen Aufladung kann die aufgeführten Aspekte prinzipbedingt umgehen.
In Summe führen die genannten Auswirkungen stationär zu einem früheren Erreichen des Eckdrehmoments. B. in [SGBB10b], [GRM10] numerisch bestätigt wurde. Ergebnisse in [BK03] zeigen, dass das Anfahrmoment eines aufgeladenen BDE-Motors um 20 % gegenüber einer aufgeladenen SRE-Variante ohne Phasensteller gesteigert werden kann. Voraussetzung für einen spülenden Ladungswechsel ist ein temporäres, positives Druckgefälle zwischen der Ein- und Auslassseite, was bei heutigen Ausführungen entweder durch die räumliche Flutentrennung der Zündfolgezylinder in einer Zwillings- oder Doppelstromturbine, oder durch die zeitliche Separation der Abgasdruckpulse mittels der Auslassöffnungsdauer mit einflutiger Aufladung umgesetzt wird.
Gol05]) bekannt ist. Die daraus folgende Entdrosselung und eine zusätzliche etwaige Reibungsreduzierung durch die mögliche Verringerung der Zylinderzahl bewirkt eine deutliche Wirkungsgradverbesserung. Die Abgasturboaufladung beruht darauf, dass die Energie für den Verdichtungsprozess der sonst ungenutzt gebliebenen Abgasenergie durch eine Entspannung in der Turbine in mechanische Energie gewandelt wird. Üblicherweise werden im PKW-Bereich Radialverdichter und Radialturbinen verwendet, die starr über eine Welle verbunden sind.