2 9 F o c u s Die Auflösung der von den Herstellern bereitgestellten Turboladerkennfelder ist nur teilweise zufriedenstellend. Daher wurde AVL BOOST mit detaillierten, auf physikalischen Modellen basierenden Inter- und Extrapolationsroutinen versehen, welche das Erstellen erweiterter Laderkennfelder ermöglicht. Die Verwendung dieser erweiterten Kennfelder ist eine wichtige Voraussetzung für die Optimierung des Gesamtsystems. Das Kompressorkennfeld zeigt die Untersuchung der Motorbetriebspunkte während eines US06- Zyklus. Für die Systemsimulation wurde das AVL BOOST RT Motormodell in ein AVL CRUISE Fahrzeugmodell integriert, mit den Spezifikationen eines Mittelklassewagens ausgerüstet mit einem aufgeladenen 1,6-l-Direkteinspritzer. Thermische Belastung der TurboladeRkomponenten Der thermodynamische Grundabgleich des Turboladers wird für den stationären Betriebszustand durchgeführt. Anschließend erfolgt die Optimierung des transienten Verhaltens durch Verwendung von AVL BOOST und AVL FIRE®. Insbesondere bei Volllastbetrieb sind die Komponenten des Turboladers sehr hohen Abgastemperaturen ausgesetzt. AVL FIRE® ermöglicht eine hochgenaue, ortsaufgelöste Berechnung des instationären Gastemperaturfeldes und des Wärmeüberganges zwischen dem Abgas und den Bauteilen des Turboladers. Diese Informationen fließen in die Untersuchung der thermischen Belastung ein, die mithilfe einer Koppelung von FIRE® und einem Strukturanalysetool durchgeführt wird. Turbolader Rotordynamik und Lag eranalyse Die Untersuchung der dynamischen Stabilität des Systems Rotor-Rotorlagerung ist ein wichtiges Analyseziel zur Auslegung von Turboladern für Kraftfahrzeuge und industrielle Motoren. Dies erfordert eine flexible Mehrkörperdynamik- Lösung einschließlich nicht-linearer Modelle für die Schwimmbuchsenlager, welche in der Lage ist, das dynamische Verhalten des Systems für Rotordrehzahlen bis zu 250.000 U/min zu berechnen. Die korrekte Berücksichtigung von Trägheits- und gyroskopischen Kräften sowie die Wechselwirkung zwischen dem Ölfilm und dem Rotor sind Voraussetzungen für die Erzielung genauer rotordynamischer Ergebnisse für diese hohen Drehzahlen. AVL EXCITE berücksichtigt alle diese Effekte in unterschiedlichen Detaillierungsgraden. Die Hochlaufsimulation unterstützt effektiv die Ermittlung von kritischen Drehzahlen, die durch Torsions- und Biegeresonanzen hervorgerufen werden. Die Anwendung des elasto-hydrodynamischen Gleitlagermodells berücksichtigt den Einfluss von Schwimmbuchsenlagern mit rotierender oder feststehender Buchse inklusive der Bohrungen in der Buchse, um den inneren und äußeren Ölfilm des Lagers zu verbinden. Die mit AVL EXCITE erzielten Ergebnisse ermöglichen dem Ingenieur die optimale Abstimmung von Konstruktionsparametern hinsichtlich Dämpfung des Rotorsystems, des Ölvolumenstroms und der Resonanzempfindlichkeit. breites Spektrum an Simulationstools für die TurboladerAnalyse Mit AVL BOOST, CRUISE, EXCITE und FIRE® steht somit eine breite Palette an Simulationswerkzeugen zur Verfügung, die einen wertvollen Beitrag bei der Analyse und Weiterentwicklung von Turboladern leisten kann. Dies spielt bei der Weiterentwicklung des Verbrennungsmotors eine wichtige Rolle, die wohl weiterhin ein Hauptaugenmerk der Automobilindustrie in Bezug auf CO2- Reduktion und verbesserter Effizienz bleiben wird. < > Links: Rotordynamik – Anregung erster Ordnung und subharmonische Schwingungen Rechts: Schwimmbuchsenlager – innerer und äußerer Schmierfilmdruck bei 100.000 U/min
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