ISBN 9783843906753

978-3-8439-0675-3, Reihe Ingenieurwissenschaften

Oliver Kleppa
Blow-By in Abgasturboladern

171 Seiten, Dissertation Universität Hannover (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die weltweit steigende Nachfrage an Mobilität und die gleichzeitige Verknappung von Energieressourcen ist eine der treibenden Kräfte für die Weiterentwicklung von Verbrennungs-motoren. Hinzu kommen zukünftig sinkende Grenzwerte für Schadstoffemissionen, die die Fahrzeugindustrie zwingt, das Gesamtsystem „Antrieb“ stetig zu optimieren. Hierzu zählen nicht nur der Verbrennungsmotor, sondern auch die Subsysteme, wie der Abgasturbolader.

Im Abgasturbolader sorgen Kolbenring-Dichtungen dafür, dass die gasführenden Gehäuseteile gegen das Lagergehäuse gedichtet werden. Diese Dichtungen lassen prinzipbedingt immer kleine Anteile von Abgas und Luft ins Lagergehäuse zu. Diese Leckage wird allgemein als Blow-By bezeichnet. In der hier vorgelegten Arbeit werden die Einflüsse unterschiedlicher Dichtungsvarianten auf der Verdichterrespektive Turbinenseite auf das Blow-By-Verhalten untersucht und bewertet. Damit die Dichtungen gezielt weiterentwickelt und die physikalischen Wirkmechanismen für den Blow-By detektiert werden können, muss der Blow-By auf der Turbinen- und Verdichterseite getrennt gemessen werden. Eine These dieser Arbeit ist es, dass die Separierung über eine CO2-Analyse des Blow-Bys und des Abgases vor der Turbine möglich ist. Diese These konnte in der hier vorgelegten Arbeit mit Hilfe eines Abgas-Analysegeräts der Firma Testo und eines Massenspektrometers des Instituts für Messtechnik der technischen Universität Hamburg-Harburg bewiesen werden.

Des Weiteren wird auf Basis von empirischen Gleichungen für Labyrinthdichtungen ein Ersatzmodell zur Berechnung des Blow-Bys durch Kolbenring-Dichtungen entwickelt. Mit einem maßstabgetreuen Plexiglasmodell der Turbinenseite werden die Durchflusszahl und der Durchflussfaktor bei unterschiedlichen Kolbenringpositionen in der Nut untersucht. Mit Hilfe der Durchflusszahlen und der Durchflussfaktoren werden die empirischen Gleichungen an die Strömungsbedingungen in der ATL-Dichtung angepasst.

Nicht zuletzt wird mit der numerischen Strömungssimulation die Abgasturboladerdichtung berechnet und mit Simulationsergebnissen von Labyrinthdichtungen verglichen. Die Auswer-tung zeigt, dass die Strömungsvorgänge denen in der Labyrinthdichtung ähneln.