Variable Turbinen Geometrie – Bewertung eines Aufladekonzeptes für zukünftige hoch-effiziente Ottomotoren

Autoren

Dr.-Ing. M. Kluin, Dr.-Ing. C. Glahn, Dr.-Ing. I. Hermann, Dipl.-Ing. A. Königstein, GM Global Propulsion Systems Europe, Rüsselsheim

Jahr

2017

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 802

Zusammenfassung

Die Anforderungen an das Aufladesystem von Ottomotoren in Bezug auf die Ladedruckverfügbarkeit werden durch zukünftige Brennverfahren zu einer immer größeren Herausforderung. Damit wird auch der Zielkonflikt zwischen hohem Drehmoment mit gutem Ansprechverhalten bei niedrigen Drehzahlen einerseits und niedrigen Turbinendruckverhältnissen bei hoher Motorleistung andererseits immer kritischer. Die Variable Turbinen Geometrie (VTG) ist eine bekannte Maßnahme zur Lösung dieses Problems. Obwohl diese Technologie bei Dieselmotoren seit Jahrzehnten etabliert ist, hat sie sich im Massenmarkt für Ottomotoren noch nicht durchgesetzt. Grund hierfür sind die Herausforderungen in Bezug auf die hohen Abgastemperaturen und die Systemkosten. Hoch-effiziente Brennverfahren, wie das Miller-Brennverfahren haben in letzter Zeit große Vorteile der VTG-Technologie bei Ottomotoren mit moderater spezifischer Leistung und relativ niedrigen Abgastemperaturen unter 900°C gezeigt. Dennoch ermöglichen neue Designansätze und Materialentwicklungen den gewinnbringenden Einsatz dieser Technologie sogar bei Motoren mit hoher spezifischer Leistung (> 90 kW/l) und Abgastemperaturen bis zu 980°C auch in kostensensitiven Hochvolumenanwendungen. Der Beitrag stellt dieses VTG-Turboladerkonzept an einem 1,6-l-Ottomotor mit Direkteinspritzung vor und zeigt die Potentiale der Technologie hinsichtlich Effizienz, Ansprechverhalten und Fahrbarkeit.