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Ladungswechsel als Energiequelle – Untersuchungen mit einem Turbogenerator im Ansaugtrakt

Weyhing, Thomas; Wagner, Uwe; Koch, Thomas; Thoma, Werner; Fledersbacher, Peter; Gohl, Daniel; Mühlebach, Pascal; Sigg, Daniel

Abstract:
Eine Turbine wird in Verbindung mit einem Generator in Form einer bürstenlosen E-Maschine als neues Element Turbogenerator in die Ansaugseite
des Verbrennungsmotors eingebracht. Diese Turbine ist mit variabler Leitschaufelgeometrie (VTG) ausgeführt, was es zum einen erlaubt, Luftmasse und Druckniveau im Saugrohr dem jeweiligen Lastpunkt des Motors entsprechend einzustellen und zum anderen über den angekoppelten Generator elektrische Leistung zu erzeugen.
In einem ersten Schritt wurde mittels 1D-Motorprozeßrechnung das Potential dieses Konzepts für verschiedene Betriebspunkte eines 2L-Ottomotors untersucht und daraus Anforderungen für die Auslegung der Kaltluft-Turbine abgeleitet.
Basierend darauf wurde ein erstes Versuchsmuster durch Adaption einer VTG-Turbine aus einem Pkw-Turbolader realisiert und auf einem Komponentenprüfstand der sa-charging solutions AG hinsichtlich Funktion erprobt und das thermodynamische Verhalten beleuchtet.
In weitergehenden Versuchen an einem Vollmotoren-Prüfstand des Instituts für Kolbenmaschinen am KIT wurde das System im Realbetrieb an einem
2L- Ottomotor untersucht. Der Fokus wurde dabei auf den Motor-Betriebsbereich von 1000-3000 min-1 und effektiven Mitteldrücken von 2-10 bar gelegt.
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Originalveröffentlichung
DOI: 10.1007/978-3-658-28709-2_6
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Kolbenmaschinen (IFKM)
Publikationstyp Buchaufsatz
Publikationsjahr 2020
Sprache Deutsch
Identifikator ISBN: 978-3-658-28708-5
ISSN: 2198-7432
KITopen-ID: 1000119966
Erschienen in Experten-Forum Powertrain: Ladungswechsel und Emissionierung 2019 – Moderne Antriebe – emissionsarm, elektrifiziert und variabel. Ed.: J. Liebl
Auflage 1st ed.
Verlag Springer Fachmedien, Wiesbaden
Seiten 71–86
Serie Proceedings
Vorab online veröffentlicht am 27.01.2020
Schlagwörter Turbogenerator, Ladungswechsel, Thermomanagement
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