PROJEKT DIAGV

Projekt DiagV

Das Forschungsprojekt DiagV verfolgt das Ziel, einen Turbolader auszulegen, der an einem 2-Zylinderverbrennungsmotor ein stabiles Betriebsverhalten aufweist.

Ottomotoren sind die weltweit meistgenutzten Antriebsmaschinen für PKW. Um den Verbrauch von Ottomotoren bei gleich bleibender Motorleistung zu senken, werden der Hubraum und die Zylinderzahl reduziert und verstärkt Turbolader eingesetzt. Hierfür wurde der Begriff „down-sizing“ eingeführt. Bislang bilden Vierzylindermotoren die Standardbauart, wobei aufgrund intensiver Entwicklungen die Dreizylindermotoren zu mehr Bedeutung gelangen, insbesondere, da diese mit Abgasturboladern sehr gut kombiniert werden können. Um eine weitere Effizienzsteigerung zu erreichen und den mechanischen und thermischen Wirkungsgrad zu optimieren, wären turboaufgeladene Zweizylindermotoren der konsequente nächste Schritt. Dem steht die traditionelle Radialverdichterauslegung des Tur­boladers entgegen, die zu einem instabilen Betrieb in Verbindung mit 1- und 2-Zylinder Motoren führt. Da dieser instabile Betriebszustand zu einer Schädigung des Turboverdichters führt, muss er unbedingt vermieden werden.

Von Diagonalpumpen sind Kennlinien bekannt, die einen stabilen Betrieb auch bei sehr kleinen Volumenströmen ermöglichen, was bei Radialverdichtern nicht möglich ist. Solche Kennlinien wären auch bei Turboladern in Verbindung mit 1- und 2-Zylinder Motoren erforderlich, um auch bei geringen Motordrehzahlen eine ausreichende Luftzufuhr und eine stabilen Turboladerbetrieb zu realisieren. Im Rahmen des Forschungsantrages soll eine Verdichterauslegung umgesetzt werden, die an einem 2-Zylinder Motor ein stabiles Betriebsverhalten aufweist. Dazu wird die radiale Strömungsführung am Austritt der aktuellen Turbolader durch eine diagonale Komponente ergänzt. Die Geometrie des Laufrads und des Gehäuses muss also für die Nutzung eines möglichst breiten Drehzahlbandes optimiert werden. Für diese strömungstechnischen Optimierungen bietet sich das Werkzeug der numerischen Simulation an. Die Ergebnisse der Berechnungen werden sowohl am Motor- als auch am Turboladerversuchsstand experimentell überprüft.

Mit erfolgreich abgeschlossenen Optimierungen würde ein großer Schritt zur Effizienzsteigerung kleiner Ottomotoren ermöglicht, nutzbar sowohl für mobile wie auch stationäre Anwendungen.

Aufbau eines konventionellen Turbolader (Quelle: http://geladen.info/ )