Hermann Hiereth

Grundlagen und Ziel der Aufladung

Ziel der Aufladung ist es, auf beliebige Art und mit Hilfe eines geeigneten Systems die Ladungsdichte des Arbeitsmediums (Luft oder Luft-Brennstoffgemisch) vor dem Einstromen in den Arbeitszylinder anzuheben, d. h. vorzuverdichten. Dabei sollte die Temperatur des Arbeitsmediums nicht merklich erhoht und damit das Temperaturprofil des Hochdruck-Arbeitsprozesses nicht nachteilig beeinflusst werden.

Besondere Arbeitsverfahren mit Nutzung der Abgasturboaufladung

Mit heutigen, meist aus Aluminium gefertigten Verdichterradern sind Umfangsgeschwindigkeiten von ca. 520 m/s dauerfest darstellbar und damit Druckverhaltnisse von ca. 4,5. Bei Abgasturboladern von Grosmotoren werden mit Titanradern, die noch hohere Umfangsgeschwindigkeiten zulassen, Druckverhaltnisse groser als 5 erreicht. Will man noch hohere Druckverhaltnisse und damit Motormitteldruckwerte um oder sogar uber 30 bar erreichen, so muss zumindest fur einen Dauerbetrieb mehrstufig aufgeladen werden.

Mechanik von Aufladegeräten

In diesem Kapitel werden vor allem die mechanischen und produktionstechnischen Eigenschaften von Aufladegeraten beschrieben.

Aussichten und Weiterentwicklung der Aufladung

In diesem Kapitel soll der Versuch eines Ausblickes auf mogliche kunftige Entwicklungen—ausgehend vom aktuellen Stand der Aufladetechnik—unternommen werden, wobei moglichst realistische Szenarien zugrunde gelegt werden.

Messtechnische Erfassung der Betriebsdaten aufgeladener Motoren am Motorprüfstand

In Kap. 9 wurde die Bedeutung der Verifikation von Simulationsmodellen an Hand von Messdaten angesprochen. Dabei wurden verschiedenste Messgrosen wie z.B. Drucke, Temperaturen, Massenstrome, Leistungen und Drehzahlen berucksichtigt. Wir wollen in diesem Kapitel einen sehr kompakten Uberblick uber die bevorzugt eingesetzten Messtechniken und -mittel zur Erfassung dieser Grosen geben. Fur ein vertieftes Studium dieses Themenbereichs soll aber auf die Literatur verwiesen werden [108].

Thermodynamik der Aufladung

Fur die folgenden Ausfuhrungen werden Grundkenntnisse uber thermodynamische Ablaufe im Verbrennungsmotor vorausgesetzt und es wird nur auf die fur die Aufladung selbst wesentlichen Zusammenhange eingegangen.

Laderregeleingriffe und Regelungsphilosophien für Starrgeometrie- und VTG-Lader

Einleitend sollen die wichtigsten Begriffe fur Regelvorgange unter Beachtung der Definition von DIN 19226 festgehalten werden.

Einleitung und kurze Geschichte der Aufladung

Die Zukunft der Verbrennungskraftmaschine stellt sich im energiepolitischen Umfeld mit einiger Wahrscheinlichkeit wie folgt dar: Erdol wird fur absehbare Zeit weiterhin der Hauptenergietrager fur Verbrennungskraftmaschinen im mobilem Einsatz und transienten Lastkollektiven sein; Erdgas und in begrenztem Umfang synthetische Kraftstoffe (Methanol u. A.) sowie sehr langfristig Wasserstoff werden zusatzlich an Bedeutung gewinnen. Verbrennungskraftmaschinen fur diese Kraftstoffe sind Hub- oder Rotations-Kolbenverbrennungsmotoren, Gasturbinen und Dampfturbinen. Diese Maschinen werden in Flugzeugen, Schienenfahrzeugen, Schiffen, stationaren Krafterzeugungsanlagen und in Strasenfahrzeugen mit Rucksicht auf die jeweiligen Erfordernisse entsprechend ihrem Entwicklungsstand eingesetzt.

Beispiele ausgeführter Auflademotoren

Die Geschichte aufgeladener Ottomotoren begann mit Rennsporteinsatzen, wobei bereits in den 1920er, vor allem aber in den 1930er Jahren mittels mechanischer Aufladung sowohl von AutoUnion- als auch Mercedes-Benz-Rennmotoren beachtliche Literleistungen im Bereich von 120 kW/1 erreicht wurden.

Ladeluftkühler und Ladeluftkühlsysteme

Da, wie in Kap. 2 ausfuhrlich hergeleitet, die Ladeluftkuhlung bei der Realisierung von hohen Leistungsdichten sowie niedrigen Kraftstoffverbrauchen und Emissionswerten eine entscheidende Rolle spielt, muss dem Ladeluftkuhlsystem und seinen Komponenten die entsprechende Bedeutung bei der Ausahl fur bestimmte Motorkonzepte und Einsatzfalle zugemessen werden. Dazu sind die Kenntnis von Kuhlerbauarten sowie die Auswahl eines geeigneten Ladeluftkuhlsystems ebenso wichtig wie die der jeweils entsprechenden Kennzahlen.