Erstellung, Simulation und Auswertung eines Abgasturbolader-Konzepts an einem Formula-Student-Rennmotor, mit dem Simulationstool GT-Power (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Die Automobilindustrie benötigt sehr gut ausgebildete Ingenieure, um den wachsenden Anforderungen hinsichtlich Abgasnormen, Kraftstoffverbrauch, Crashsicherheit und Motorleistung gerecht zu werden.
Um angehende Ingenieure so früh wie nur möglich für das Aufgabengebiet des Ingenieurs vorzubereiten, wurde im Jahre 2006 die ¿Formula-Student-Germany¿ durch den Verein Deutscher Ingenieure (kurz VDI) ins Leben gerufen.
Die Hochschule Ulm nimmt dieses Jahr zum 4. Mal an dem Event, welcher auf dem Hockenheimring ausgetragen wird, teil. Um das bisher erfolgreichste Jahr 2008 nochmals zu verbessern, soll der Zweizylinder - Motor mit einer Aufladung betrieben werden, um das Leistungsdefizit gegenüber den japanischen Vierzylindermotoren auszugleichen.
Nach sorgfältiger Abwägung der verschiedenen Aufladekonzepte (Kompressor, Abgasturbolader, Resonanzaufladung, usw¿) wurde hinsichtlich Manpower, Konstruktionsaufwand, Leistungssteigerung und Kosten beschlossen, die Abgasturboaufladung näher zu betrachten.
Die Betrachtung erfolgt mit dem bei Motorherstellern weit verbreiteten Simulationstool GT-Power der Firma Gammatech. Das Simulationsprogramm erlaubt eine Abschätzung hinsichtlich Leistungs- / Drehmomentpotential, ebenfalls liefert das Programm beispielsweise Daten wie Einspritzmengen oder Luftmassenströme, die als Iterationspunkt für die Applikation des Turbosystems genutzt werden können.
Zielsetzung:
Der Zweizylinder Motorradmotor des aktuellen Fahrzeugs soll mit einer Abgasturboaufladung versehen werden. Wie bereits oben erwähnt soll dieses Konzept aufgrund der bereits genannten Aspekte näher untersucht werden. Ziel dieser Studienarbeit soll es sein, mit Hilfe des Simulationstools GT-Power ein Simulationsmodell des gesamten Systems (Motor, Abgasturbolader, Ansaugsystem, Abgassystem, etc.) zu erstellen, und folgende Punkte zu ermitteln:
- ein geeignetes Ladedruckregelsystem;
- notwendige Verdichtungsreduktion hinsichtlich max. Zylinderdruck;
- die optimalen Krümmerquerschnittsdurchmesser.
Darüber hinaus sollen zwei in Frage kommende Abgasturbolader miteinander verglichen werden. Hierbei werden die Lader hinsichtlich nachfolgender Punkte untersucht:
- Verbrauchskennfeld / spez. Kraftstoffverbrauch.
- Temperaturkennfeld Turbineneintritt.
- Effizienzvergleich Antriebsaggregat.
- Beschleunigungsverhalten der Turbolader.
- Drehmoment- & Leistungskurve des aufgeladenen Motors.
Mit der schriftlichen Ausarbeitung dieser [...]