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Anhang

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166 Anhang

Abbildung 6.1: Messstellenplan Aufbau flutengetrennte Aufladung

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r-N

i

Wid

erst

ands

ther

mom

eter

: Pt1

00

p K

Pt HFM

Hei

ssfil

mlu

ftmas

senm

esse

r

Kur

belw

elle

nwin

kelg

eber

: Kis

tler

2613

A

ND

KP

Nie

derd

ruck

pum

pe K

rafts

toff

Was

serp

umpe

HD

KP

Hoc

hdru

ckpu

mpe

Kra

ftsto

ff

KW

G

Abbildung 6.2: Messstellenplan Aufbau einflutige Aufladung

168 Anhang

p 3[b

ar]

0.51.01.52.02.53.03.5

25004min-1

pme =4114bar

x WG

[mm

]

0.01.02.03.04.05.06.0

Aef

f[m

m2 ]

050

100150200250

Kurbelwinkel4[°KW]0 180 360 540 720

Aeff =474.64mm2

40004min-1

pme =4114bar

Kurbelwinkel4[°KW]0 180 360 540 720

Aeff =4187.64mm2

Abbildung 6.3: Laseroptisch gemessenes Wastegate-Schwingverhalten bei unterschiedlichenDrehzahlen

.

. mÜ

bers

tröm

[kg/

s]

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

0.040

Kurbelwinkel4[°KW]0 90 180 270 360 450 540 630 720

mF14in4F2 =40,1554gmF14in4F2 =40,0864g

CFDF14in4F2CFDF14in4F21DF14in4F21DF14in4F2

mA

usla

ss[k

g/s]

0.000.100.200.300.40

55004min-1

Zyl.2 Zyl.1 Zyl.4Zyl.3

Abbildung 6.4: Ergebnisse des asymmetrischen Übersprechens zwischen den Fluten aus der3D-CFD und Nachmodellierung in der 1D-Strömungssimulation

Anhang 169

Messungasym.KAnsatzRingspaltflächenansatz

Ven

tilh

ubK[m

m]

0246810121416

Zyl.K4

Zyl.K3

Zyl.K1

Zyl.K2

KurbelwinkelK[°KW]0 90 180 270 360 450 540 630 720

FlutK2

p 3[b

ar]

1.01.52.02.53.03.54.04.55.0

KurbelwinkelK[°KW]0 90 180 270 360 450 540 630 720

Zyl.K4Zyl.K1

Zyl.K2 Zyl.K3

4000Kmin-1 FlutK1

Ven

tilh

ubK[m

m]

02468101214

Zyl.K4

Zyl.K3

Zyl.K1

Zyl.K2

FlutK2

p 3[b

ar]

1.01.52.02.53.03.54.04.5

Zyl.K4

Zyl.K2 Zyl.K3

Zyl.K1

2000Kmin-1 FlutK1

Abbildung 6.5: Validierung des asymmetrischen hydraulischen Ringspaltflächenansatztes zurAbbildung des Übersprechens zwischen den Fluten einer asymmetrischen Zwil-lingsstromturbine im Low-End-Torque bei 2000 min−1 (oben) und im Nennleis-tungsbereich bei 4000 min−1 (unten)

170 Anhang

Abbildung 6.6: Umsetzung des Wastegate-Modells, Anforderungen, Modellierungen und Para-metrierungen in der 1D-Strömungssimulation

Wastegate(Strömungskraft)

Wastegate(Ventil)

Anforderung:Durchflusskoeffizient in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel WG

( ) =Modellierung:

Parametrierung:ermittelt auf

einer Fließbank

Anforderung:Kraftwirkung:Strömung auf Wastegate

, = ,vWG - ,nWG= · ·

2 x MechFlowConnMoment auf Wastegate:

Modellierung:

Parametrierung:Sperrfläche senkrecht zur Strömung.

Anforderung:Massen & Trägheiten

Übersetzung

0° < < 30°Randbedingungen

Modellierung:

Parametrierung:Zusammenhang Verstell-weg & Öffnungswinkel

Mechanik (Kinematik)

Mechanik (Dynamik)

Anforderung:Druckkraft generieren=Federeigenschaften= + 0Reibung=

Modellierung:

Parametrierung:Zusammenhang Öffnungs-winkel & Dosendruck

Anhang 171

1.64

1.68

1.72

1.76

1.60Asa

[°K

WnG

OT]

20

25

30

35

40

1.68

1.76

1.80

1.60

1.52 Asa

[°K

WnG

OT]

20

25

30

35

40p2 Messung

1.681.72

1.761.80

1.841.88

1.641.60

1.56Asa

[°K

WnG

OT]

20

25

30

35

40p3 Simulation

1.601.64

1.561.52

1.48

1.841.80

1.72

Asa

[°K

WnG

OT]

20

25

30

35

40p3 Messung

1750amin-1

260280

300310

220

240

Asa

[°K

WnG

OT]

20

25

30

35

40mL Simulation.

260240

220200

280300

310

Asa

[°K

WnG

OT]

20

25

30

35

40mL Messung.

1.081.10

1.121.16

1.061.04A

sa[°K

WnG

OT]

20

25

30

35

40

Eöa[°KWnGOT]-40 -35 -30 -25 -20

p2 Simulation

λAbgas Simulation

1.101.12

1.141.18

1.041.06

1.08

Asa

[°K

WnG

OT]

20

25

30

35

40

Eöa[°KWnGOT]-40 -35 -30 -25 -20

λAbgas Messung

0.890.88

0.860.84

0.820.81 A

sa[°K

WnG

OT]

20

25

30

35

40be Messung0.88

0.810.83

0.87

0.79

0.85

Asa

[°K

WnG

OT]

20

25

30

35

40be Simulation

Abbildung 6.7: Modellvalidierung einer Steuerzeitenvariation mit einflutiger Aufladung im Low-End-Torque

172 Anhang

Tabelle 6.1: Verwendete gemittelte Stoffwerte des Abgases für die CFD Untersuchung

Dynamische Molmasse Spezifische WärmeleiffähigkeitViskosität Wärmekapazität (cv)

kgm · s

gmol

Jkg ·K

Wm ·K

3,67×10−3 28,9 1216,9 0,026

Tabelle 6.2: Netzparameter der Modelle für die CFD Untersuchung

Einheit Variante 1 Variante 2 Variante 3 Variante 4

Volumen mit mm3 1288633 1461030 1363030 1514630AuslaufstreckeKnoten 96303 131069 115640 137747Elemente 337002 446913 397506 465464

Anhang 173

15003min-1

.

. .

.Ht[k

W]

0

20

40

60

80

100

Htdt

3[kJ

]

0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5Variante32

Kurbelwinkel3[°KW]0 90 180 270 360 450 540 630 720

Kurbelwinkel3[°KW]0 90 180 270 360 450 540 630 720

Ht[k

W]

0

20

40

60

80

100 Variante33

Htdt

3[kJ

]0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5Variante34

Variante31

techn.3Arbeitsfähigkeitsstrom3KEtechn.3Arbeitsfähigkeitsstrom3Fltechn.3Arbeitsfähigkeit3KEtechn.3Arbeitsfähigkeit3Fl

∫∫

Abbildung 6.8: CFD-Berechnungen der spezifischen technischen Arbeitsfähigkeit der untersuch-ten vier Krümmervarianten im Low-End-Torque bei 1500 min−1

174 Anhang

Dur

chflus

skoe

ffiz

ient

8 αK

[-]

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

Ventilhub8[mm]0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Einlass8EinströmenEinlass8AusströmenAuslass8EinströmenAuslass8Ausströmen

Abbildung 6.9: Gemessene Durchflusskoeffizienten der Ein- und Auslassventile für Einströmenund Ausströmen (Bezug: Bohrungsdurchmesser)

Ven

tilh

ubU[m

m]

0

3

6

9

12

Wiederausschieben

KurbelwinkelU[°KW]270 GOT 450 UT 630

mEin

lass

vent

il[k

g/s]

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

.

EinlassU 0U°KW nGOTEinlassU-30U°KW nGOT

Abbildung 6.10: Reduktion des Wiederausschiebens eines Teils der Zylinderladung nach demunteren Totpunkt durch Verstellung der Einlasssteuerzeit in Richtung früh imspülenden Ladungswechsel bei 1500 min−1 (Turbinenhalsquerschnitt 7,5 cm2)

Anhang 175

norm

öRb e

[E]

SöTT

SöPT

SöäT

SöuT

VentilüberschnittR[°KW]ZT äT vT uT gT AT LT

x RG

[a]

TöT

Töv

SöT

Söv

p P[b

ar]

SöäSöuSöAPöTPöPPöäPöu

pZpP

ηi[a

]

PT

Pv

ZT

Zv

ηi1HDηi

MD

[Nm

]

PLTZTTZSTZPTZZT

maxöRMD+RST1PRa

SgvTRminES

EöREZTR°KWnGOT

+Rä1LRa

SWP

R[°K

WnZ

OT]

PT

Pv

ZT

Zv

λ a1Rλ

l[E]

SöTSöPSöäSöuSöA

VentilüberschnittR[°KW]ZT äT vT uT gT AT LT

SpätverstellungRAuslass

λaλl

p mi[b

ar]

SLPSPZPvPg

pmi1LW

pmi1HDpmi

Abbildung 6.11: Auslass-schließt-Variation bei konstantem Einlass-öffnet von −30 °KWnGOTzur weiteren Erhöhung von Spülung und Liefergrad durch die Vergrößerungdes Ventilüberschnitts (AV 180 °KW, Turbinenhalsquerschnitt 7,5 cm2)

176 Anhang

λ l[6]

1706

1707

1708

1709

Auslassöffnungsdauerp[°KW]180 185 190 195 200 205

ΜD

[Nm

]

255

260

265

270

Dru

ckp[ba

r]

1750

1760

1770

1780p3p2

p mi[b

ar]

167517701775187018751970pmiOHD

pmipmiOLW

norm

7pb e

[6]

078607870788078907900791


λ a[6]

17301740175017601770

1250pmin61

Turbinep5O0pcm2

Eöp640p°KWnGOTAsp 40p°KWnGOT

Abbildung 6.12: Einfluss der Auslassöffnungsdauer auf das Low-End-Torque-Verhalten bei1250 min−1 und einem positiven Ventilüberschnitt von 80 °KW (Turbinenhals-querschnitt 5 cm2)

λ l[O]

1606

1607

1608

1609


ΜD

[Nm

]

230232234236238

Dru

ckp[ba

r]162616281630163216341636

p3p2

p mi[b

ar]

15601565166016651760

pmiGHDpmi

pmiGLW

norm

6pb e

[O]

067906800681068206830684


λ a[O]

16301640165016601670

1250pminO1

Turbinep7G5pcm2

EöpO40p°KWnGOTAsp 40p°KWnGOT

Abbildung 6.13: Einfluss der Auslassöffnungsdauer auf das Low-End-Torque-Verhalten bei1250 min−1 und einem positiven Ventilüberschnitt von 80 °KW (Turbinenhals-querschnitt 7,5 cm2)

Anhang 177

λ l[6]

1706

1707

1708

1709


ΜD

[Nm

]

320325330335340345

Dru

ckp[ba

r]

270271272273274275276

p3p2

p mi[b

ar]

21702270237024702570

pmiOHDpmi

pmiOLW

norm

7pb e

[6]

079007920794079607981700


λ a[6]

17401745175017551760

1500pmin61

Turbinep5O0pcm2

Eöp640p°KWnGOTAsp 40p°KWnGOT

Abbildung 6.14: Einfluss der Auslassöffnungsdauer auf das Low-End-Torque-Verhalten bei1500 min−1 und einem positiven Ventilüberschnitt von 80 °KW (Turbinenhals-querschnitt 5 cm2)

p Zyl

.1[b

ar]

100

101

102

Volumen-[cm3]0 100 200 300 400 500 600

180-°KW193-°KW204-°KW

1500-min-1

Abbildung 6.15: Anstieg der Ladungswechselarbeit im pV-Diagramm (oben) bedingt durch dielängere Auslassöffnungsdauer (Turbinenhalsquerschnitt 5 cm2)

178 Anhang

Ven

tilh

uba[m

m]

024681012141618

Kurbelwinkela[°KW]180 270 GOT 450 540

Dru

cka[ba

r]

-3-2-1012345

AöaZyl.3

p2 -ap3 >a0

180a°KW193a°KW204a°KW

p2 p3p2 -ap3

1500amin-1

Abbildung 6.16: Kürzung der Dauer des positiven Spülgefälles im spülenden Ladungswechselbedingt durch den früheren Vorauslass des Zündfolgezylinders mit längererAuslassöffnungsdauer (Turbinenhalsquerschnitt 5 cm2)

-200020040060080010001200

-06050600060506100615062006250630

180T°KW

Ae.A

Ae.red

Ae.E

Flä

cheT

[mm

2 ]

-200020040060080010001200

-200020040060080010001200

Ae.EAe.A

-06050600060506100615062006250630

KurbelwinkelT[°KW]180 270 GOT 450 540

204T°KW

Ae.red

Mas

sens

trom

T[kg

/s]

-06050600060506100615062006250630

Ae.A

Ae.E

193T°KW

mAuslassmEinlass

Ae.red

66

Abbildung 6.17: Zunahme der Rückströmung aus dem Auslasstrakt in den Brennraum wäh-rend des spülenden Ladungswechsels mit steigender Auslassöffnungsdauer(Turbinenhalsquerschnitt 5 cm2)

Anhang 179

E

mSp

ül[m

g]

G2GG4GG6GG8GG

PT

[kW

]

2468OGO2O4O6

p miuL

W[b

ar]

2423222OGO

Ventilüberschnitt5[°KW]4G 5G 6G 7G 8G 9G OGG

MD

[Nm

]

24G26G28G3GG32G34G36G

Ventilüberschnitt5[°KW]4G 5G 6G 7G 8G 9G OGG

p 3öp

4[2]

OEG

OE5

2EG

2E5

Turbine57u55cm2

Turbine555cm2

mL

[kgö

h]

O5G2GG25G3GG35G4GG

O5GG5min2O

Eö524G5°KWnGOT

Abbildung 6.18: Gegenüberstellung zweier Turbinenhalsquerschnitte (7,5 cm2 und 5 cm2) -Auslass-schließt-Verstellung in Richtung spät (Eö konstant bei 40 °KWnGOT)führt zur Steigerung des Luftmassendurchsatzes im spülenden Ladungswechselbei 1500 min−1

180 Anhang

65LLOminD6

AVO68LO°KWTurbineO7M5Ocm2

0.11 0.16 0.27 0.51 1.02

0.04 0.06 0.11 0.25 0.62

0.02 0.02 0.05 0.12 0.35

0.01 0.01 0.02 0.06 0.20

0.01 0.01 0.01 0.03 0.11

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L

EinlassOöffnetO[°KWnGOT]D5L D4L D3L D2L D6L

xRG [4]

1.38 1.31 1.23 1.14 1.06

1.50 1.42 1.32 1.22 1.11

1.62 1.54 1.43 1.31 1.18

1.73 1.66 1.55 1.41 1.26

1.83 1.77 1.66 1.52 1.36

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L


λa [D]

0.77 0.78 0.79 0.79 0.78

0.79 0.80 0.81 0.82 0.81

0.82 0.84 0.85 0.85 0.84

0.87 0.88 0.89 0.90 0.89

0.93 0.94 0.95 0.95 0.95

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LnormNObe [D]

1.08 1.08 1.08 1.06 1.02

1.08 1.08 1.08 1.07 1.03

1.08 1.09 1.08 1.07 1.04

1.09 1.09 1.09 1.07 1.04

1.10 1.10 1.09 1.07 1.05

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6Lλl [D]

268 269 267 259 243

271 272 268 263 248

270 271 269 264 252

265 266 265 261 251

258 258 257 254 247

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LMD [Nm]

-0.58 -0.58 -0.57 -0.54 -0.49

-0.99 -1.00 -0.98 -0.94 -0.86

-1.54 -1.56 -1.54 -1.49 -1.37

-2.27 -2.29 -2.26 -2.19 -2.02

-3.26 -3.24 -3.19 -3.07 -2.87

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LpmiMLW [bar]

Abbildung 6.19: Steuerzeitenvariation im spülenden Ladungswechsel bei 1500 min−1 mit derAuslassöffnungsdauer von 180 °KW zur Bestimmung des maximalen Drehmo-ments (weißer Punkt)

Anhang 181

65LLGminD6

AVG693G°KWTurbineG7M5Gcm2

0.20 0.29 0.48 0.89 1.81

0.07 0.10 0.20 0.43 1.04

0.03 0.04 0.08 0.20 0.57

0.01 0.02 0.03 0.09 0.30

0.01 0.01 0.02 0.05 0.16

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L

EinlassGöffnetG[°KWnGOT]D5L D4L D3L D2L D6L

xRG [f]

1.32 1.25 1.18 1.10 1.01

1.43 1.36 1.26 1.16 1.06

1.56 1.47 1.37 1.25 1.12

1.67 1.59 1.48 1.35 1.20

1.77 1.69 1.58 1.45 1.29

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L


λa [D]

0.75 0.77 0.77 0.78 0.77

0.77 0.78 0.79 0.79 0.78

0.79 0.80 0.81 0.81 0.80

0.82 0.83 0.84 0.84 0.84

0.86 0.87 0.88 0.89 0.88

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LnormNGbe [D]

1.07 1.07 1.07 1.05 1.00

1.07 1.08 1.07 1.06 1.02

1.07 1.08 1.08 1.06 1.03

1.08 1.08 1.08 1.07 1.04

1.09 1.09 1.08 1.07 1.04

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6Lλl [D]

266 267 263 253 233

270 271 269 260 242

272 274 272 265 248

269 270 270 265 253

264 265 264 261 252

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LMD [Nm]

-0.21 -0.20 -0.19 -0.18 -0.16

-0.47 -0.47 -0.46 -0.43 -0.39

-0.85 -0.86 -0.85 -0.81 -0.73

-1.35 -1.36 -1.35 -1.31 -1.20

-2.03 -2.02 -2.00 -1.94 -1.80

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LpmiMLW [bar]


182 Anhang

1566Omin.1

AVO264O°KWTurbineO7o5Ocm2

254 253 245 227 204

261 261 255 240 214

264 265 263 251 228

265 267 266 259 239

261 263 263 259 245

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66MD [Nm]

0.61 0.86 1.42 2.54 3.96

0.23 0.34 0.64 1.37 2.94

0.08 0.12 0.24 0.61 1.71

0.03 0.05 0.09 0.25 0.85

0.02 0.02 0.04 0.11 0.40

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66

EinlassOöffnetO[°KWnGOT].56 .46 .36 .26 .16

xRG [E]

1.20 1.15 1.08 1.01 0.94

1.31 1.24 1.16 1.06 0.97

1.43 1.35 1.25 1.14 1.02

1.54 1.46 1.36 1.24 1.09

1.65 1.56 1.46 1.33 1.18

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66


λa [.]

0.76 0.77 0.78 0.80 0.80

0.76 0.77 0.78 0.78 0.79

0.77 0.78 0.79 0.79 0.78

0.78 0.80 0.81 0.81 0.80

0.82 0.83 0.84 0.84 0.83

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66normpObe [.]

1.05 1.05 1.04 1.00 0.94

1.06 1.06 1.05 1.02 0.96

1.06 1.07 1.06 1.04 0.99

1.06 1.07 1.07 1.05 1.01

1.06 1.07 1.06 1.05 1.03

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66λl [.]

-0.02 -0.01 0.00 0.00 0.00

-0.18 -0.18 -0.17 -0.15 -0.14

-0.43 -0.44 -0.43 -0.40 -0.35

-0.79 -0.80 -0.80 -0.76 -0.68

-1.29 -1.27 -1.27 -1.23 -1.13

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66pmioLW [bar]


Anhang 183

675LOminD6


0.14 0.18 0.28 0.50 0.90

0.05 0.07 0.12 0.25 0.55

0.02 0.03 0.05 0.12 0.32

0.01 0.02 0.03 0.06 0.17

0.01 0.01 0.02 0.03 0.10

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L


xRG [4]

1.34 1.29 1.22 1.14 1.07

1.46 1.39 1.31 1.21 1.12

1.57 1.51 1.42 1.30 1.18

1.68 1.62 1.53 1.41 1.27

1.77 1.73 1.65 1.54 1.38

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L


λa [D]

0.77 0.78 0.79 0.80 0.79

0.80 0.82 0.83 0.83 0.82

0.85 0.88 0.89 0.89 0.87

0.93 0.95 0.97 0.96 0.94

1.09 1.09 1.10 1.09 1.05

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LnormNObe [D]

1.07 1.08 1.08 1.07 1.03

1.08 1.09 1.09 1.07 1.04

1.09 1.10 1.10 1.08 1.05

1.11 1.11 1.11 1.09 1.06

1.14 1.13 1.13 1.11 1.08

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6Lλl [D]

304 309 309 300 286

312 317 317 308 292

319 324 324 316 297

318 321 321 317 304

311 312 313 312 303

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LMD [Nm]

-0.83 -0.86 -0.85 -0.80 -0.73

-1.42 -1.47 -1.46 -1.39 -1.25

-2.29 -2.39 -2.37 -2.25 -2.01

-3.51 -3.62 -3.62 -3.47 -3.12

-5.57 -5.54 -5.49 -5.33 -4.76

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LpmiMLW [bar]


184 Anhang

675LGminD6

AVG693G°KWTurbineG7M5Gcm2

0.21 0.27 0.41 0.72 1.40

0.08 0.11 0.18 0.36 0.79

0.03 0.04 0.07 0.17 0.45

0.02 0.02 0.03 0.08 0.24

0.01 0.01 0.02 0.04 0.13

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L


xRG [f]

1.29 1.24 1.18 1.11 1.03

1.41 1.34 1.27 1.18 1.08

1.53 1.46 1.37 1.26 1.14

1.64 1.58 1.48 1.36 1.23

1.73 1.68 1.59 1.47 1.32

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L


λa [D]

0.74 0.76 0.77 0.77 0.77

0.76 0.78 0.79 0.79 0.78

0.80 0.82 0.83 0.83 0.81

0.84 0.87 0.88 0.88 0.86

0.91 0.93 0.95 0.95 0.93

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LnormNGbe [D]

1.07 1.08 1.07 1.06 1.02

1.07 1.08 1.08 1.07 1.04

1.08 1.09 1.09 1.07 1.04

1.10 1.10 1.10 1.08 1.05

1.11 1.11 1.11 1.09 1.06

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6Lλl [D]

300 306 304 295 276

308 313 313 303 287

315 322 322 312 292

317 325 326 320 301

316 319 320 318 307

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LMD [Nm]

-0.35 -0.35 -0.33 -0.30 -0.26

-0.72 -0.73 -0.72 -0.67 -0.60

-1.27 -1.32 -1.31 -1.23 -1.08

-2.03 -2.14 -2.15 -2.04 -1.81

-3.12 -3.20 -3.23 -3.13 -2.85

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LpmiMLW [bar]


Anhang 185

1756Omin.1

AVO264O°KWTurbineO7o5Ocm2

287 292 288 274 248

297 303 299 287 263

303 309 308 297 277

308 316 316 306 284

304 316 318 314 295

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66MD [Nm]

0.50 0.63 0.98 1.78 3.12

0.19 0.25 0.43 0.88 2.02

0.07 0.10 0.17 0.40 1.06

0.03 0.04 0.07 0.17 0.54

0.02 0.02 0.03 0.07 0.25

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66


xRG [E]

1.20 1.16 1.10 1.04 0.97

1.31 1.26 1.18 1.10 1.01

1.42 1.36 1.28 1.17 1.06

1.54 1.48 1.38 1.27 1.13

1.63 1.58 1.49 1.37 1.23

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66


λa [.]

0.73 0.75 0.76 0.77 0.78

0.74 0.76 0.77 0.77 0.77

0.76 0.78 0.79 0.79 0.78

0.80 0.82 0.83 0.83 0.81

0.84 0.87 0.89 0.89 0.86

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66normpObe [.]

1.05 1.06 1.05 1.02 0.97

1.06 1.07 1.07 1.05 1.00

1.07 1.07 1.07 1.06 1.02

1.08 1.08 1.08 1.07 1.03

1.09 1.09 1.09 1.08 1.05

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66λl [.]

-0.09 -0.08 -0.06 -0.03 -0.02

-0.32 -0.33 -0.31 -0.28 -0.23

-0.68 -0.70 -0.68 -0.63 -0.56

-1.20 -1.27 -1.26 -1.16 -1.02

-1.89 -2.03 -2.07 -1.97 -1.72

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

26

36

46

56

66pmioLW [bar]


186 Anhang

685LOminD6


0.14 0.18 0.28 0.49 0.95

0.06 0.07 0.12 0.24 0.55

0.03 0.03 0.05 0.12 0.30

0.02 0.02 0.03 0.06 0.17

0.03 0.02 0.02 0.04 0.11

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L


xRG [4]

1.33 1.28 1.21 1.13 1.06

1.45 1.38 1.30 1.20 1.11

1.56 1.50 1.41 1.29 1.18

1.66 1.61 1.52 1.40 1.26

1.72 1.68 1.62 1.50 1.37

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L


λa [D]

0.78 0.80 0.81 0.81 0.79

0.83 0.85 0.86 0.86 0.83

0.90 0.92 0.94 0.93 0.90

1.02 1.03 1.04 1.03 0.99

1.11 1.12 1.13 1.13 1.13

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LnormNObe [D]

1.07 1.08 1.07 1.06 1.03

1.08 1.09 1.09 1.07 1.04

1.10 1.10 1.10 1.08 1.05

1.12 1.12 1.11 1.10 1.07

1.14 1.14 1.13 1.11 1.09

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6Lλl [D]

325 332 331 319 294

338 344 342 333 309

345 350 350 340 322

342 344 347 340 326

339 336 332 333 332

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LMD [Nm]

-0.99 -1.03 -1.01 -0.94 -0.81

-1.74 -1.80 -1.78 -1.67 -1.45

-2.83 -2.96 -2.96 -2.75 -2.44

-4.53 -4.58 -4.62 -4.35 -3.84

-6.53 -6.46 -6.36 -6.30 -6.14

Aus

lass

Osch

ließt

O[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LpmiMLW [bar]


Anhang 187

L85p[minML

AV[L93[°KWTurbine[7.5[cm6

0.21 0.27 0.41 0.74 1.46

0.07 0.10 0.17 0.34 0.83

0.03 0.04 0.07 0.16 0.42

0.02 0.02 0.03 0.08 0.22

0.01 0.01 0.02 0.04 0.12

Aus

lass

[sch

ließt

[[°K

WnG

OT]

6p

3p

4p

5p

6p

Einlass[öffnet[[°KWnGOT]M5p M4p M3p M6p MLp

xRG [ö]

1.29 1.24 1.17 1.10 1.02

1.41 1.34 1.26 1.17 1.07

1.52 1.46 1.36 1.26 1.14

1.63 1.57 1.47 1.36 1.22

1.72 1.67 1.58 1.46 1.32

Aus

lass

[sch

ließt

[[°K

WnG

OT]

6p

3p

4p

5p

6p

Einlass[öffnet[[°KWnGOT]M5p M4p M3p M6p MLp

λa [M]

0.75 0.77 0.78 0.77 0.76

0.78 0.80 0.81 0.81 0.78

0.83 0.85 0.86 0.86 0.83

0.88 0.91 0.93 0.93 0.90

0.99 1.01 1.03 1.02 0.99

Aus

lass

[sch

ließt

[[°K

WnG

OT]

6p

3p

4p

5p

6pnormD[be [M]

1.06 1.07 1.07 1.05 1.01

1.08 1.08 1.08 1.06 1.03

1.09 1.09 1.09 1.08 1.04

1.10 1.11 1.10 1.09 1.06

1.12 1.12 1.11 1.10 1.07

Aus

lass

[sch

ließt

[[°K

WnG

OT]

6p

3p

4p

5p

6pλl [M]

318 324 322 305 280

333 340 338 325 295

342 350 350 341 315

343 350 350 348 329

341 342 347 343 332

Aus

lass

[sch

ließt

[[°K

WnG

OT]

6p

3p

4p

5p

6pMD [Nm]

-0.42 -0.42 -0.40 -0.35 -0.30

-0.88 -0.90 -0.88 -0.80 -0.67

-1.58 -1.65 -1.62 -1.52 -1.29

-2.51 -2.67 -2.64 -2.59 -2.24

-3.99 -4.08 -4.16 -4.00 -3.57

Aus

lass

[sch

ließt

[[°K

WnG

OT]

6p

3p

4p

5p

6ppmi.LW [bar]


188 Anhang

685LGmino6

AVG2L4G°KWTurbineG7%5Gcm2

300 305 296 277 250

316 321 315 295 266

331 338 336 318 283

336 347 348 337 306

333 342 347 343 325

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6LMD [Nm]

0.47 0.62 1.01 1.85 3.19

0.17 0.23 0.40 0.89 2.07

0.06 0.08 0.14 0.35 1.07

0.03 0.03 0.06 0.14 0.46

0.02 0.02 0.03 0.06 0.20

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L

EinlassGöffnetG[°KWnGOT]o5L o4L o3L o2L o6L

xRG [N]

1.20 1.16 1.09 1.03 0.96

1.32 1.26 1.18 1.09 0.99

1.44 1.37 1.28 1.17 1.05

1.55 1.49 1.39 1.27 1.14

1.64 1.58 1.50 1.38 1.24

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6L

EinlassGöffnetG[°KWnGOT]o5L o4L o3L o2L o6L

λa [o]

0.73 0.75 0.76 0.76 0.76

0.75 0.76 0.77 0.77 0.76

0.79 0.81 0.81 0.80 0.78

0.83 0.86 0.88 0.87 0.83

0.88 0.92 0.95 0.95 0.90

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6Lnorm.Gbe [o]

1.04 1.05 1.04 1.01 0.96

1.06 1.06 1.06 1.04 0.99

1.07 1.08 1.07 1.06 1.01

1.08 1.09 1.09 1.07 1.03

1.09 1.10 1.10 1.08 1.05

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6Lλl [o]

-0.12 -0.11 -0.09 -0.07 -0.05

-0.40 -0.40 -0.37 -0.32 -0.27

-0.87 -0.89 -0.85 -0.76 -0.61

-1.52 -1.64 -1.63 -1.48 -1.21

-2.40 -2.58 -2.71 -2.57 -2.19

Aus

lass

Gsch

ließt

G[°K

WnG

OT]

2L

3L

4L

5L

6Lpmi%LW [bar]


Anhang 189

XR

G[L

]

365

460

465

560SW

P2[°K

WnZ

OT]

1214161820

Überströmquerschnitt2[mm]0 10 20 30 40

p milL

W[b

ar]

.360

.265

.260

.165

55002min.1

Pe =21752kW

rel62

b el2p 3

[L]

.15

.10

.505

Überströmquerschnitt2[mm]0 10 20 30 40

p3be

Abbildung 6.28: Verbrauchspotential einer schaltbaren Flutentrennung (Stoß-/Stauumschaltung)im Nennleistungspunkt bei 5500 min−1 und konstanter Leistung (AV 207 °KW,Turbinenhalsquerschnitt 7,8 cm2)

p Zyl

.1[b

ar]

100

101

102

Volumeni[cm3]0 100 200 300 400 500 600

180i°KW193i°KW204i°KW

1750imin-1

Abbildung 6.29: Identische Verläufe der Ladungswechselarbeit im pV-Diagramm bedingt durchdie zunehmende Spätverstellung der Auslass-schließt-Steuerzeit mit längererAuslassöffnungsdauer zur Erhöhung der Turbinenleisung bei 1750 min−1 (Eö−30 °KWnGOT, Turbinenhalsquerschnitt 7,5 cm2

190 Anhang

h t7Z

yl-8

[kJS

kg]

7PP75P8PP85P9PP95P8PPP8P5P

ht7Aöht7UT

h t7v

T[k

JSkg

]

82P84P86P88P2PP22P

AsV[°KW nGOT]P 2P 4P 6P

Ven

tilh

ubV[m

m]

P

5

8P

85

2PAsV PV°KWnGOTAsV2PV°KWnGOTAsV4PV°KWnGOTAsV6PV°KWnGOT

p 3[b

ar]

P82345

KurbelwinkelV[°KW]9P UT 27P GOT 45P

p Zyl

-Vl[b

ar]

P

5

8P

85

2P875PVmin58

∫ ASP

Abbildung 6.30: Anstieg des Zylinderdrucks aufgrund der Verdichtung der Ladung nach dem UT(Rekompression), die daraus folgende Zunahme der spezifischen technischenArbeitsfähigkeit beim Auslass-öffnet-Zeitpunkt und das entsprechende höhereAngebot vor Turbine (AV 193 °KW, Turbinenhalsquerschnitt 7,5 cm2)

Anhang 191

∫

.

.

.

Ht,vT

dta[kJ

]

0.00.51.01.52.0

Zeita[s]0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07

Ht,vT

[kW

]

020406080

100

h t,v

T[k

J/kg

]

0100200300400500

mA

bgas

,vT

[kg/

s]

0.000.050.100.150.200.25

1750amin-1

Asa40°KWnGOT

Abbildung 6.31: Technische spezifische Arbeitsfähigkeit, Massenstrom, technischer Arbeitsfä-higkeitsstrom, Integral des technischen Arbeitsfähigkeitsstroms vor der Turbinezum Verständnis der Berechnungsschritte der technischen Arbeitsfähigkeit inForm einer Leistung (AV 180 °KW, Turbinenhalsquerschnitt 7,5 cm2)

192 Anhang

Dru

ck/[ba

r]

-1.0-0.50.00.51.01.52.02.5

t=092s

Ven

tilh

ub/[m

m]

036912

t=094s

p2 p3p2 -/p3

Dru

ck/[ba

r]

-1.0-0.50.00.51.01.52.02.5

t=096s

Mas

sens

trom

/[kg

/s]

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

Kurbelwinkel/[°KW]180 270 360 450 540

Ven

tilh

ub/[m

m]

036912

t=1s

1750/min-1

Kurbelwinkel/[°KW]180 270 360 450 540

Mas

sens

trom

/[kg

/s]

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20mAuslassmEinlass

.

.

Abbildung 6.32: Momentaufnahmen der Druck- und Massenstromdynamik einer Lastaufschal-tung bei 1750 min−1 (max. KLIP) zeigen nach t = 0,4s einen positiven Ven-tilüberschnitt und ein positives Druckgefälle zur aktiven Spülung des Brenn-raums, das im weiteren Verlauf der Lastaufschaltung wieter ausgebaut wird (AV180 °KW, Turbinenhalsquerschnitt 7,5 cm2)

Anhang 193

x RG

[O]

380480580680780

p mi6L

W[b

ar]

73807285728071857180

4000hmin71

pme =h22hbar

nom

8hb e

[7]

089

180

181

182

Auslasshschließth[°KWnGOT]0 5 10 15 20

ηi[O

]

20222426283032


ηi6HD ηi

193h°KW210h°KW226h°KW

Abbildung 6.33: Verbrauchspotential durch Optimierung der Steuerzeiten für drei verschiedeneAuslassventilhübe bei 4000 min−1 (Turbinenhalsquerschnitt 5 cm2)

x RG

[O]

3.5

4.5

5.5

6.5

p mi4L

W[b

ar]

84.584.083.583.082.582.0

5500hmin81

pme =h19hbar

nom

.hb e

[8]

1.0

1.1

1.2

1.3


ηi[O

]

222426283032


ηi4HD ηi

193h°KW210h°KW226h°KW

Abbildung 6.34: Verbrauchspotential durch Optimierung der Steuerzeiten für drei verschiedeneAuslassventilhübe bei 5500 min−1 (Turbinenhalsquerschnitt 5 cm2)

194 Anhang

Monovolute Teilflutentrennung

33.1 18.6 8.0 5.1 5.5 8.4

25.2 9.3 3.7 1.6 2.4 5.0

8.1 2.9 0.6 -0.1 1.0 3.3

1.1 0.0 -0.8 -0.3 1.3 3.5

1.5A

V5s

chlie

ßt5[°K

WnG

OT]

330

325

320

315

310

35

0rel.5be [=]

32.1 15.2 3.7 -0.5 -1.5 -0.4

20.8 6.0 0.0 -3.1 -4.0 -3.1

5.3 -0.1 -3.0 -4.2 -4.3 -3.2

-1.9 -1.2 -3.4 -3.7 -3.0 -1.7

1.5A

V5s

chlie

ßt5[°K

WnG

OT]

330

325

320

315

310

35

0rel.5be [=]

55005min31 pme =5195bar

35.4 28.0 12.1 4.7 3.2 5.3

28.8 15.5 5.6 1.3 0.5 1.8

12.5 4.8 0.5 -1.1 -1.2 0.7

1.9 -0.0 1.9 -1.7 -1.2 1.5

1.5A

V5s

chlie

ßt5[°K

WnG

OT]

330

325

320

315

310

35

0

2.5AV5schließt5[°KWnGOT]35 0 5 10 15 20

rel.5be [=]

35.8 27.6 9.1 -0.4 -3.7 -3.5

28.4 14.6 2.3 -3.1 -5.3 -5.4

12.2 2.2 -2.6 -5.0 -5.7 -5.0

-1.3 -1.3 -4.5 -4.5 -4.7 -3.6

1.5A

V5s

chlie

ßt5[°K

WnG

OT]

330

325

320

315

310

35

0

2.5AV5schließt5[°KWnGOT]35 0 5 10 15 20

rel.5be [=]

60005min31 pme =517455bar

8.3 5.5 5.0 6.0 9.0

3.5 2.1 1.5 2.6 4.8

0.8 -0.0 0.1 0.8 2.3

1.2 1.0 1.0 1.7 3.0

1.5A

V5s

chlie

ßt5[°K

WnG

OT]

320

315

310

35

0

5

10

2.5AV5schließt5[°KWnGOT]35 0 5 10 15

rel.5be [=]

5.5 2.3 0.7 1.8 4.1

1.4 -0.5 -1.5 -1.0 0.3

-1.5 -2.0 -2.0 -1.3 0.3

-1.5 -1.2 -0.9 -0.2 1.3

1.5A

V5s

chlie

ßt5[°K

WnG

OT]

320

315

310

35

0

5

10

2.5AV5schließt5[°KWnGOT]35 0 5 10 15

rel.5be [=]

40005min31 pme =5225bar

Abbildung 6.35: Drehzahlabhängigkeit des Verbrauchspotentials durch eine Flutentrennung inder Volute von 90 mm beim Auslasssystem mit versetzten Phasen

Anhang 195

.

Ven

tilh

ubA[m

m]

0

3

6

9

12

KurbelwinkelA[°KW]90 180 270 GOT 450

ΣA

e,A*1

00A[m

m2 ]

0

2

4

6

8

10

12

ΣA

e,A*1

000A

[mm

2 ]

0

20

40

60

80

100

120

193max.AHub °KW193A°KW214A°KW226A°KW

∫

Abbildung 6.36: Vergleich der Integrale der effektiven Strömungsquerschnitte unterschiedlicherAuslassventilhübe

196 Anhang

Fc[N

]

-110-105-100-95-90

Kurbelwinkel=[°KW]0 90 180 270 360 450 540 630 720

c D[-]

0.00

0.05

0.10

0.15t2=2,5=s=t1=2,0=s

t4=3,5=s=t3=3,0=s

Mp3

,WG

[Nm

]

2.0

4.0

6.0

8.0

FA

bgas

[N]

100

200

300

4001750=min-1

Abbildung 6.37: Wirkende Abgasdruckkräfte auf die Wastegate-Klappe sowie daraus resul-tierende Verläufe im Schwingverhalten während einer Lastaufschaltung bei1750 min−1

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