Einlasssystem für Turbomotoren

Einer der schwerwiegenderen Nachteile eines Turbomotors ist seine geringe Dynamik in Übergangszuständen.
Die Möglichkeit eines plötzlichen Lastanstiegs ist hier durch die Trägheit des Turboladerrotors begrenzt. Die Situation kann durch die Verwendung eines einfachen Kompressor-Bypass-Systems bei Teillast des Motors erheblich verbessert werden.
In herkömmlichen Systemen strömt die gesamte Luft, die den Motor versorgt, durch den Kompressor, und die Regulierung des Volumenstroms erfolgt durch Drosseln oder davor, oder nach dem Kompressor. In einem System, das schnell auf Laständerungen reagiert, wird Luft an der 1. Teillast des Motors über die Kompressor-Bypassleitung zugeführt.

Der Luftstrom wird durch die Klappe T1, die Klappe, gesteuert, T2 wird dann geschlossen. Bei höheren Lasten wird die Klappe T2 geöffnet und etwas Luft strömt durch den Kompressor. Bei voller Motorlast wird die gesamte Luft durch den Kompressor gedrückt, und die Drosselklappe schneidet die Bypassleitung ab. Die richtige Auswahl des T2-Drosselöffnungsmoments und des T1- und T2-Drosselöffnungsverhältnisses ermöglicht einen reibungslosen Übergang unter verschiedenen Motorbetriebsbedingungen.

Die Forschung wurde bei Callaway Turbosystems Inc. durchgeführt.. auf dem serienmäßigen BMW Vierzylindermotor 1,8 dm8 mit einem Rotomaster Y-4 Turbolader. Der Kompressor-Shunt bei Teillast des Motors führte zu einer signifikanten Erhöhung der Drehzahl der Turbine im Vergleich zum herkömmlichen System. In diesem System resultiert die Begrenzung der Turbinendrehzahl aus dem Abgasstrom und der Reibung in den Lagern. Turbulenzwiderstände spielen erst bei hohen Drehzahlen eine Rolle, über 60 000 Drehzahl und höhere Saugrohrdrücke. Die oben genannten Faktoren verhindern übermäßiges Laufen
unter Bedingungen aus dem Turbolader, wenn der Luftstrom zum Kompressor abgeschaltet ist, und die Drehzahl ist hoch. Messungen dynamischer Änderungen der Motorparameter mit scharfem Öffnen der Drosselklappe zeigen, Dank der hohen Drehzahl der Turbine bei Teillast des Motors reagiert das neue System viel schneller auf Lastwechsel als das herkömmliche System. Für die Ansaugkrümmerdrücke der Bestellung 0,07 MPa, die Fähigkeit, Volllast schnell zu erreichen, tritt bereits bei Motordrehzahl auf 2700 Drehzahl, und für Druck 0,053 MPa - von 3300 Bild/ /min. Straßentests zeigten auch die Vorteile des neuen Systems, indem sie die Beschleunigungszeiten des Autos reduzierten. Ein zusätzlicher Vorteil hierbei ist, dass die Turbinendrehzahl beim Schalten hoch gehalten wird.

Ein Nachteil des umgangenen Kompressorsystems ist die Gefahr eines instabilen Kompressorbetriebs, weil es die meiste Zeit mit hohen Geschwindigkeiten läuft, aber mit geringen Durchflüssen. Dem unter solchen Bedingungen gefährlichen Pumpphänomen kann entgegengewirkt werden, indem die T2-Drossel so weit wie möglich in die Nähe des Kompressors gebracht und zusätzliche Überdruckventile verwendet werden. Die Hauptbeschränkung des neuen Layouts, genau wie traditionelle Layouts, Aufgrund des geringen Abgasstroms ist die Leistung der Turbine bei niedriger Motordrehzahl jedoch gering, Dies verhindert, dass der Motor schnell die volle Leistung erreicht.