Bosch Mahle Turbo Systems - Zweistufige Aufladung für Nutzfahrzeugmotoren


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Zweistufiger Nfz-Turbolader

Die zweistufige Turboaufladung von Bosch Mahle Turbo Systems ermöglicht die Erfüllung der Anforderungen an eine höhere Motordynamik und geringere Emissionen.

Bildquelle: BMTS


 

Hannover, September 2012 – Die Weiterentwicklung zukünftiger Nutzfahrzeugmotoren stellt aufgrund der Forderung nach einer Minderung von Schadstoffemissionen bei gleichzeitiger Steigerung des effektiven Gesamtwirkungsgrads eine große Herausforderung dar. Bosch Mahle Turbo Systems (BMTS) hat daher eine geregelte, zweistufige Aufladung entwickelt, die über das gesamte Motordrehzahlband sowohl ein wesentlich höheres Ladedruckniveau als auch eine erhöhte Dynamik bereitstellt. Im Fahrzeug spürbar wird das durch ein deutlich verbessertes Anfahrdrehmoment und Instationärverhalten; der effektive Kraftstoffverbrauch und der Emissionsausstoß werden reduziert.

Seit 2010 ist BMTS im Bereich der Abgasturboaufladung für Nutzfahrzeugmotoren aktiv. Die Spanne zwischen dem größten und kleinsten BMTS-Turbolader für Nutzfahrzeuge reicht heute von 2,9 bis 16 Liter Hubraumvolumen der aufgeladenen Motoren. 2012 wird das komplette Modellprogramm abgeschlossen und alle Projekte von Light- bis Heavy-Duty werden bedient – auch der Zwischenbereich ist mittlerweile mit Projekten gefüllt.

Steigende Anforderungen
Wie auch im Pkw-Sektor befindet sich im Nutzfahrzeugbereich die Gesetzgebung in einem kontinuierlichen Wandel. Neben einer weiteren Verschärfung der Stickoxid- und Partikelemissionen (ab 2013 mit EURO VI zusätzlich Partikelanzahl) sowie dem Anteil an unverbrannten bzw. teiloxidierten Kohlenwasserstoffen, steht auch die gesetzliche Limitierung des effektiven Kraftstoffverbrauchs zur Debatte. Außerdem führen Änderungen im Zertifizierungsverfahren, das heißt neue Fahrzyklen und Testbedingungen, zu neuen Entwicklungstrends bei der Entwicklung von Nutzfahrzeugmotoren.

Zweistufige Aufladung
Eine Schlüsseltechnologie zur Erreichung der anspruchsvollen Ziele stellt hierbei die von BMTS entwickelte, geregelte, zweistufige Abgasturboaufladung dar. Hierbei werden zwei unterschiedlich dimensionierte Abgasturbolader (Hochdruck- und Niederdruckstufe) in Serie hintereinander geschaltet. Bereits bei geringen Motordrehzahlen stellt die Hochdruckstufe durch das kleine Laufzeug trotz geringem Massendurchsatz ein hohes Druckverhältnis zur Verfügung. Dies äußert sich in einem hohen Anfahrdrehmoment sowie einem hohen Verbrennungsluftverhältnis, was sich positiv auf den Ruß- und Stickoxidausstoß auswirkt.

Zudem wird im Gegensatz zur einstufigen Aufladung durch die geringe Massenträgheit des Laufzeugs in der Hochdruckstufe ein wesentlich schnellerer Ladedruckaufbau realisiert. Dies hat einen deutlich schnelleren Drehmomentaufbau bei Anfahr- sowie nach Schaltvorgängen zur Folge.

Bei steigenden Motordrehzahlen wird über ein Bypass-Ventil ein Teil des zugleich ansteigenden Abgasmassenstroms auf die Niederdruckstufe geleitet. Verdichterseitig wird die dem Motor zugeführte Luft dabei zunächst in der Niederdruckstufe vorverdichtet und schließlich in der Hochdruckstufe das Druckverhältnis weiter erhöht. Zum Schutz vor thermischer Überbelastung des Hochdruckverdichters sowie zur Steigerung des Gesamtwirkungsgrades kommt eine effektive Ladeluftkühlung zwischen den beiden Stufen zum Einsatz. Durch eine effiziente Regelung und Nutzung der zwei unterschiedlichen Aufladestufen wird im gesamten Motorbetriebskennfeld ein deutlich höherer Ladedruck bei gleichzeitig effizienterem Ladungswechsel erzielt. Dies wirkt sich positiv auf den gesamten Emissionsausstoß, Volllastdrehmomentverlauf, Instationärbetrieb und vor allem den effektiven Kraftstoffverbrauch aus.

Über BMTS
Bosch Mahle Turbo Systems, 2008 gegründet, ist ein Gemeinschaftsunternehmen von Bosch und MAHLE – zwei renommierte, traditionsreiche Mütter, die für hohe Standards und höchste Qualität stehen. Bosch Mahle Turbo Systems entwickelt und produziert maßgeschneiderte Abgasturbolader für Pkws sowie Nutzfahrzeuge. Das Unternehmen beschäftigt derzeit etwa 350 Mitarbeiter an Standorten in Stuttgart, Blaichach und St. Michael (Österreich).

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Ruben Danisch
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