Untersuchungen zum Potential eines Verbrennungsmotors mit Druckwellenlader

m Rahmen dieser Arbeit wurde sowohl das stationäre Potential als auch das Ansprechverhalten eines Ottomotors mit Druckwellenlader untersucht. Um die Effekte innerhalb des Druckwellenladers zu verstehen wurde zusätzlich ein Komponentenmodell auf Basis der eindimensionalen Gasdynamik aufgebaut. Da sich der Mischungsprozess darin nicht physikalisch abbilden lässt wurde dieser separat in der dreidimensionalen Strömungsmechanik untersucht. Um das Potential am Motor zu untersuchen, wurde ein aktueller Serienmotor mit Abgasturbolader aufgebaut und als Basis vermessen. Danach wurde das Serien-Aufladesystem durch einen Druckwellenlader ersetzt und erneut vermessen. Der Vorteil des Druckwellenladers offenbart sich bei hoher Motorleistung durch einen geringeren Abgasgegendruck, wodurch sich die Nennleistung steigern lässt. Auf der anderen Seite konnte das Eckdrehmoment bei niedriger Drehzahl nicht erreicht werden, da der Gesamtwirkungsgrad und das Ausspülen von Restabgas aus dem Zellenrad nicht ausreichend war. Mithilfe eines Gesamtmodells aus Motor und Komponente konnte gezeigt werden, dass sich durch Verringern der Leckage infolge kleinerer axialer Spaltmaße das gleiche Eckdrehmoment wie in der Basis erreichen lässt. Um das Ansprechverhalten zu verbessern wurde eine variable Flutenabschaltung mithilfe des Gesamtmodells untersucht. Es zeigte sich, dass im stationären Fall die Spaltmaße weniger stark reduziert werden müssten und dass die Katalysatorstarttemperatur signifikant gesenkt werden kann, um gleiches Ansprechverhalten wie der Turbolader-Motor zu erreichen.