P. Hoecker, F. Pflüger, Dr. J.W. Jaisle, Dr. S. Münz. Moderne Aufladekonzepte für PKW- Dieselmotoren. Academy

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1 P. Hoecker, F. Pflüger, Dr. J.W. Jaisle, Dr. S. Münz Moderne Aufladekonzepte für PKW- Dieselmotoren Academy

2 1. Anforderungen an zukünftige PKW- Dieselmotoren Die für die nächsten Jahre zu erwartenden Höchstwerte für die CO 2 Emission bei Kraftfahrzeugen bei eher steigenden Anforderungen an den Fahrkomfort stellt die Automobilindustrie vor neue Herausforderungen. Ein Lösungsansatz ist die Verkleinerung des Hubraumes des Verbrennungsmotors unter Beibehaltung der Charakteristik eines großvolumigen Aggregats. Diese Vorgehensweise wird oft mit dem Schlagwort Downsizing belegt und bedingt eine Aufladung des Motors um den resultierenden Leistungs- und vor allem den Drehmomentforderungen zu entsprechen. Es zeigt sich, daß ein einfaches Aufladeaggregat dazu alleine nicht ausreicht, sondern der Schritt zum komplexen Aufladesystem vollzogen werden muß. Die Entwicklungsziele hinsichtlich Thermodynamik und Betriebsverhalten von zukünftigen PKW-Dieselmotoren lassen sich im wesentlichen wie folgt zusammenfassen: Steigerung der Leistungsdichte des Motors. Hohes maximales Drehmoment bei niedrigen Motordrehzahlen über eine möglichst weite Drehzahlspanne Verbesserung des Fahrverhaltens in instationären Betriebsphasen (Anfahrverhalten und Elastizitätsverhalten) Gleichzeitig aber Senkung des Primärenergieverbrauchs im Testzyklus und im Straßenbetrieb Einhaltung der zukünftigen Abgasgrenzwerte, das heißt drastische Verringerung der heutigen Schadstoffemissionen Besonders beide letztgenannten Ziele lassen sich durch den Einsatz hubraumkleiner Motoren erreichen. Durch hubraumkleine Motoren ergeben sich auf der einen Seite deutliche Vorteile in den Testzyklen hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoss, auf der anderen Seite weisen hubraumkleine Motoren gegenüber grösseren Motoren eine ausgeprägte Drehmomentschwäche auf. Das Ziel ist deshalb durch geeignete Aufladeverfahren diese Drehmomentschwäche zu kompensieren. Dabei sollen die Leistungsmerkmale eines hubraumgrösseren Motors sowohl im Hinblick auf das stationäre als auch auf das instationären Verhalten erreicht werden. 1

3 2. Anforderungen an moderne Aufladesysteme Die thermodynamischen Anforderungen an moderne Aufladesysteme für Dieselmotoren in Personenwagen ergeben sich im wesentlichen aus den Zielgrössen des stationären und des instationären Leistungsverhaltens des aufgeladenen Motors. Dabei müssen die Abgasgrenzwerte eingehalten werden. Eine höhere Leistungs- und Drehmomentdichte bedeutet eine Verschiebung der stationären Leistungs- bzw. Mitteldruckkurve des Dieselmotors in vertikaler Richtung, wobei die höhere Nennleistung und der höhere effektive Mitteldruck grundsätzlich die Einbringung einer grösseren Kraftstoffmenge in die Zylinder und einen damit entsprechend höheren Luftmassendurchsatz, d.h. höheren Ladedruck, erfordern. Die erforderliche Erhöhung des Luftmassenstroms im gesamten Betriebsbereich des Dieselmotors entspricht in erster Näherung der realisierbaren Mitteldruck- bzw. Leistungssteigerung. Eine wichtige Anforderung an das Aufladesystem ist deshalb ein konstant hohes Ladedruckniveau über einen möglichst weiten Drehzahlbereich des Motors zur Verfügung zu stellen. Hohe Ladedrücke bei geringen Motordrehzahlen ermöglichen relativ früh hohe Mitteldrücke (stationär), die den Drehmomentüberschuss und damit das Beschleunigungsverhalten des Motors begünstigen. Der erforderliche hohe Luftdurchsatz für den Nennleistungsbereich kann grundsätzlich nur von einem entsprechend groß ausgelegten Aufladegerät erbracht werden. Der Wunsch nach einem hohen Ladedruck bei geringen Motordrehzahlen bedeutet jedoch dagegen, daß der Verdichter und die Turbine relativ klein dimensioniert werden müssen. Eine ideale, jedoch nicht zu realisierende Lösung dieses Zielkonfliktes ist ein für Verdicher und Turbine sowohl gehäuse- als auch läuferseitig stufenlos variables Aufladegerät. Eine reale Möglichkeit und bereits Stand der Technik ist die bekannte konstruktive Gestaltung der Aufladegeräte mit variablen Elementen. Einen weiteren deutlichen Fortschritt werden entsprechend optimierte mehrstufige Aufladesysteme ermöglichen. Diesem Themenkreis sind intensive Entwicklungsarbeiten bei BorgWarner Turbo Systems zuzuordnen. In enger Kooperation werden neben einstufigen Aggregaten zielgerichtet auch mehrstufige Systeme verschiedener Leistungsmerkmale zur Erfüllung der künftigen Anforderungen an Dieselmotoren für Personenwagen bereitgestellt. 2

4 3. Moderne Aufladekonzepte für PKW- Dieselmotoren 3.1 Einstufige Aufladesysteme Generell stellen moderne Dieselmotoren besonders hohe Anforderungen an das Aufladesystem hinsichtlich des erforderlichen Luftdurchsatzes. Die Kennfeldbreite eines Strömungsverdichters wird mit steigendem Druckverhältnis jedoch zunehmend kleiner, so daß insbesondere bei hoch aufgeladenen Turbomotoren die Problematik einer nicht ausreichend großen nutzbaren Verdichterkennfeldbreite entsteht. Bei den einstufigen Aufladeverfahren muß deshalb die Verdichterauswahl entweder für eine drehmoment- oder eine nennleistungsorientierte Motorvariante erfolgen. Im ersten Fall führt die Auswahl dazu, daß eine hohe Nennleistung nur eingeschränkt darstellbar ist während im zweiten Fall im unteren Drehzahlbereich kein ausreichendes stationäres Drehmoment zur Verfügung steht. Die begrenzte nutzbare Verdichterkennfeldbreite stellt damit eine wichtige und entscheidende Einschränkung für eine globale Verbesserung des Mitteldruckverlaufs dar, das heißt eine vollständige vertikale Verschiebung der Mitteldruckkurve des Dieselmotors zu höheren Werten ist mit diesen einfachen Aggregaten nicht möglich Variable Turbinengeometrie Als einstufige Aufladeaggregate kommen für PKW-Dieselmotoren neben modernen und kostengünstigen Turboladern mit Ladedruckregelorgan vor allem Turbolader mit variabler Turbinengeometrie in Frage. Speziell für die Aufladung kleiner Verbrennungsmotoren und abgestimmt auf die Erfordernisse variabler Turbinengeometrie wurde bei BorgWarner Turbo Systems die KP- Turbolader- Baureihe entwickelt. Die Lader dieser Baureihe können aber auch je nach Kundenanforderung mit Ladedruckregelungklappe ausgerüstet werden. 3

5 Bild 1 zeigt einen aus Serienanwendungen im PKW-Dieselmotor bekannten Turbolader mit Drehschaufeln (VTG). Bild 1 : Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG) Eine interessante Alternative zur VTG mit Drehschaufeln ist besonders bei hubraumkleinen PKW-Dieselmotoren der von BorgWarner Turbo Systems entwickelte Turbolader mit variabler Schieberturbine VST (Bild 2). Bei diesem Konzept ist eine Bypassregelung für den oberen Betriebsbereich des Motors im Turbinengehäuse integriert. Bild 2 : Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie (VST) 4

6 Im unteren Drehzahlbereich wird ausschließlich der linke Kanal des zweiflutigen Turbinengehäuses mit Abgas beaufschlagt (Bild 3). Dabei werden Wirkungsgrade entsprechend einem einflutig ungeregelten Gehäuse erreicht. Mit zunehmendem Abgasmassenstrom wird der rechte Kanal durch einen axial beweglichen Regelschieber kontinuierlich freigegeben. Im obersten Drehzahlbereich öffnet schließlich eine Steuerkante des Regelschiebers einen Bypass vom rechten Kanal des Turbinengehäuses zum Gehäuseaustritt. Eine Verstellgabel wandelt eine ausserhalb des Gehäuses eingeleitete Drehbewegung in die Axialbewegung des Regelschiebers um. Die Ansteuerung der Verstellgabel kann beispielsweise mit einer pneumatischen Steuerdose, die mit Überdruck versorgt wird, erfolgen. erste Flut offen beide Fluten offen beide Fluten und Bypass offen Bild 3 : Betriebszustände des VST-Abgasturboladers Elektrisch unterstützte Aufladung Zur elektromotorischen Unterstützung des Turboladers wird ein geeigneter Elektromotor auf der Turboladerwelle integriert, beispielsweise zwischen Turbinen- und Verdichterrad (Bild 4). Dieses Verbundsystem bewirkt trotz Erhöhung des Massenträgheitsmoments des Laufzeugs ein spürbar verbessertes transientes Verhalten in Betriebspunkten, in denen noch wenig Abgas zur Verfügung steht. Das Potential im transienten Betriebsverhalten hängt dabei in erster Linie von der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung und der elektrischen Infrastruktur des Fahrzeugs ab. Systembedingt durch die einstufige Prozeßführung sind diesem Ansatz Grenzen gesetzt, da Verbesserungen der stationären Drehmomentkurve nur innerhalb der gegebenen Verdichter-kennfeldgrenzen zu erreichen sind. Im Vergleich zu anderen Konzepten ist das Verbesserungspotential damit eingeschränkt. 5

7 Bild 4 : Elektrisch unterstützter Abgasturbolader (eu-atl) 3.2 Zweistufige Aufladesysteme Der wesentliche Vorteil von zweistufigen Aufladesystemen gegenüber einstufigen Aggregaten besteht darin, dass zwei verschieden große Verdichter in Reihe geschaltet werden können, so daß für jeden Luftdurchsatzbereich ein optimiertes Kennfeld zur Verfügung steht. Die Einschränkung der begrenzten nutzbaren Verdichterkennfeldbreite wird damit umgangen Elektrisch angetriebener Strömungsverdichter in Kombination mit Turbolader Dieses Aufladesystem wurde von BorgWarner Turbo Systems speziell zur Verbesserung des transienten Betriebsverhaltens im unteren Drehzahlbereich entwickelt und leistet so neben anderen Zielen einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung zukünftiger hubraumkleiner Motoren mit einem transienten Drehmomentverhalten, das dem von hubraumstärkeren Saugmotoren nahe kommt. Die Bilder 5 und 6 zeigen den prinzipiellen Aufbau. Der ebooster kann grundsätzlich vor oder nach dem Turbolader plaziert sein, wobei die Anordnung vor dem ATL-Verdichter (Bild 5) die grössere Flexibilität hinsichtlich der Einbauposition bietet, während die Anordnung nach dem ATL-Verdichter (Bild 6) die kürzeren Leitungswege ermöglicht. 6

8 LLK Absperr- / Umschalt- Einrichtung V E Elektromotor Bypass T V Umluftventil Bild 5 : Prinzipschaltbild ebooster vor Abgasturbolader LLK Bypass T V Umluftventil Absperr- / Umschalt- Einrichtung V E Elektromotor Bild 6 : Prinzipschaltbild ebooster nach ATL Das Konzept basiert auf einer geregelten zweistufigen Verdichtung, wobei ein elektrisch angetriebener Verdichter (ebooster) in Reihe mit einem Abgasturbolader geschaltet wird. In Betriebspunkten, in denen wenig Abgas zur Verfügung steht, wird durch die zweistufige Verdichtung ein insgesamt höheres Ladedruckniveau zeitlich früher erreicht. Die Trennung von Turbolader und elektrisch unterstütztem Lader als Kernpunkt dieses Konzeptes ergibt wesentliche Vorteile gegenüber anderen Ansätzen. Dank seines elektrischen Antriebs ist der ebooster völlig unabhängig vom Turbolader und der thermischen Energie der Abgase. Einzig das Bordnetz des Fahrzeugs bestimmt die maximal 7

9 zur Verfügung stehende Energie. Der erreichbare Vorteil des ebooster-systems im transienten Verhalten wird allein durch die kurzzeitig zur Verfügung gestellte elektrische Leistung begrenzt. Eine Erhöhung des stationären Drehmoments bei niedrigen Motordrehzahlen ist im Gegensatz zum elektrisch unterstützten Turbolader möglich, falls die erforderliche elektrische Leistung vom Bordnetz permanent zur Verfügung gestellt werden kann. Während unterhalb einer Motordrehzahl von 2000 U/min ebooster und Turbolader im Verbund für den notwendigen Ladedruck sorgen, geschieht dies oberhalb dieser Drehzahl durch den Turbolader alleine. Da bei diesem System zwei Radialverdichter kombiniert werden, lassen sich deren Kennfelder kombinieren und damit die Kennfeldbreite insgesamt deutlich vergrößern. Die Trennung von Elektromotor und Turbolader zieht eine erhebliche Verbesserung des transienten Verhaltens nach sich, da beim ebooster nur das Verdichterrad und der Rotor, nicht aber ein Turbinenrad vergleichsweise hoher Dichte und damit Massenträgheit, beschleunigt werden müssen. Numerische Simulationen zeigen, daß der Energiebedarf des ebooster-systems ca. 30% unter dem des elektrisch unterstützten Turboladers liegt. Der ebooster kann zudem so plaziert werden, daß er weder der thermischen Belastung durch die Turboladerturbine, noch mechanischen Belastung aus dem Betrieb des Verbrennungsmotors ausgesetzt ist. Bei der Entwicklung des eboosters stand von Anfang an die Forderung nach einem Verzicht auf Öl- und Kühlmittelanschlüsse (Bild 7). Neben dem saug- und druckseitigen Anschlußstutzen weist der ebooster lediglich Kabel zur Leistungsversorgung und Steuerung auf. Die gesamte Leistungselektronik ist im ebooster integriert, ein wichtiger Schritt zur elektromagnetischen Verträglichkeit. Bild 7 : Schnittbild des eboosters (Prototyp) 8

10 3.2.2 Zweistufige geregelte Aufladung Bei der zweistufigen geregelten Aufladung handelt es sich um eine Reihenschaltung zweier unterschiedlich großer Abgasturbolader (Bild 8). Der Vorteil dieses Aufladesystems gegenüber den einstufigen Verfahren ist die Steigerung der Nennleistung bei einer gleichzeitigen Verbesserung des stationären Drehmoments bei niedrigen Drehzahlen und dem Beschleunigungsverhalten des PKW-Dieselmotors durch schnellen Ladedruckaufbau. Dabei wird der gesamte Frischluftmassenstrom zunächst durch die Niederdruckstufe vorverdichtet. In der Hochdruckstufe erfolgt die weitere Verdichtung und die Kühlung der Ladeluft. Aufgrund der Vorverdichtung arbeitet der relativ kleine Hochdruck-Verdichter auf einem höheren Druckniveau, so daß er den erforderlichen Luftmassenstrom durchsetzen kann LLK Bypass Umluftventil V T HD V T ND Bild 8 : Prinzipschaltbild der zweistufigen geregelten Aufladung 9

11 Bild 9 : Konstruktive Ausführung einer zweistufigen geregelten Aufladung am PKW- Dieselmotor Durch eine abgasseitige Bypasseinrichtung, beispielsweise eine Wastegate- Klappe, besteht die Möglichkeit, entweder den gesamten Abgasmassenstrom über die Hochdruck-Turbine zu expandieren oder einen Teilmassenstrom zu der nachgeschalteten Niederdruck-Turbine umzuleiten. Bei kleinen Motordrehzahlen, also kleinen Abgasmassenströmen, bleibt der Bypass geschlossen und der gesamte Abgasmassenstrom expandiert zunächst vollständig über die kleine Hochdruck-Turbine. Dadurch ergibt sich ein sehr schneller und hoher Ladedruckaufbau. Mit zunehmendem Abgasmassenstrom wird die Expansionsarbeit durch zunehmende Freigabe der Bypassöffnung kontinuierlich zur Niederdruck-Turbine verschoben. Damit ermöglicht die zweistufige geregelte Aufladung eine stufenlos variable Anpassung sowohl der Turbinen- als auch Verdichterseite an die Erfordernisse des Motorbetriebs. Bild 10 zeigt den gemessenen Mitteldruckverlauf eines PKW- Dieselmotors mit zweistufiger geregelter Aufladung im Vergleich zu einem PKW-Dieselmotor, aufgeladen durch einen Turbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG) gleicher Nennleistung. 10

12 30 2- stufig pme [ bar ] Nm/L 60 kw/l V T G Motordrehzahl [ 1/min ] Bild 10 : PKW- Dieselmotor mit 2-stufiger geregelter Aufladung im Vergleich zu einer VTG mit gleicher Nennleistung Das Potential für Downsizing mit der zweistufigen geregelten Aufladung geht aus Bild 11 hervor. Aufgetragen ist der normierte Drehmomentverlauf zweier PKW-Dieselmotoren mit VTG-Turbolader im Vergleich zur zweistufigen geregelten Aufladung. Md / Md [ - ] 1,5 1,2 0,9 0,6 V T G : VH = 100 % VH ca. 123 % 2- stufige VH = 100 % Motordrehzahl [ 1/min ] Bild 11 : Normierter Drehmomentverlauf von PKW- Dieselmotoren : VTG im Vergleich zur zweistufigen geregelten Aufladung 11

13 4. Evaluierung der Aufladesysteme Ein Evaluierungsschema der verschiedenen Aufladekonzepten läßt sich aus den thermodynamischen Anforderungen erstellen. Diese ergeben sich im wesentlichen aus dem Stationärverhalten und dem und Instationärverhalten des aufgeladenen PKW-Dieselmotors. Bezüglich des Stationärverhaltens erfordert die angestrebte höhere Leistungsdichte des Motors eine parallele Vertikalverschiebung der gesamten stationären Leistungs- bzw. Mitteldruckkurve zu höheren Werten. Ein wichtiger Bewertungspunkt ist demnach, ob und wie weit ein Aufladesystem eine Verschiebung der gesamten Mitteldruckkurve zuläßt. Aus dem Instationärbetrieb ergeben sich als weitere wichtige Vergleichsgrössen die Höhe des Anfahrmoments des Motors bei /min, das Beschleunigungsvermögen von km/h und das Durchzugsvermögen in den oberen Gängen (Beschleunigung von km/h und von km/h) Nachfolgend (Tabelle 1) werden die beschriebenen Aufladesysteme hinsichtlich der genannten Kriterien qualitativ zur Basis eines Abgasturboladers mit integrierter Klappenregelung (LRK) bewertet und die Wertung im folgenden diskutiert. Verschiebung Mitteldruckkurve Anfahrmoment bei /min Beschleunigung km/h Beschleunigung in oberen Gängen (60 100) km/h (80 120) km/h ATL mit LRK O o O o VTG O o + + VST O o + + Eu-ATL O Ebooster + ATL Zweistufige geregelte Aufladung Legende : o : kein Verbesserungspotential + : Potential ++ deutliches : Potential Tabelle 1 : Evaluierung der Aufladesysteme 12

14 Verschiebung der Mitteldruckkurve Bei einstufiger Aufladung ist die Verschiebung der gesamten Mitteldruckkurve auf ein höheres Niveau nur innerhalb der vorgegebenen Verdichterkennfeldgrenzen möglich. Die mit VTG-, VST- oder eu- ATL aufgeladenen Motoren verfügen deshalb gegenüber dem Turbolader mit Ladedruckregelklappe (LRK) über kein nennenswertes Potential zur Anhebung der stationären Drehmomentwerte. Bei zweistufig arbeitenden Systemen ist das gesamte nutzbare Verdichterkennfeld deutlich breiter und damit das Potential zur Verschiebung der Mitteldruckkurve gegeben. Das System ebooster in Kombination mit Abgasturbolader gestattet prinzipiell als Variante einer zweistufigen Verdichtung eine Anhebung der Mitteldruckkurve unabhängig vom Abgasangebot, wobei das Potential durch das Bordnetz des Fahrzeuges begrenzt wird. Die zweistufige geregelte Aufladung ermöglicht eine Anhebung der Mitteldruckkurve im gesamtem Drehzahlband, wobei das höhere Drehmoment stationär zeitlich unbegrenzt zur Verfügung steht Anfahrmoment bei einer Motordrehzahl von 1000 min -1 Mit den VTG- bzw. VST-Abgasturboladern sind hinsichtlich einer Steigerung des Anfahrmomentes gegenüber der Basis keine wesentlichen Verbesserungen zu erwarten, während die zweistufige geregelte Aufladung bei entsprechend ausgelegter Hochdruckturbine ein befriedigendes Potential bietet. Hinsichtlich eines hohen Anfahrmoments haben die elektrisch unterstützen Konzepte gegenüber den rein mit Abgas beaufschlagten Aufladesystemen deutliche Vorteile. Der Eu- ATL ermöglicht dabei eine Verbesserung im Rahmen seiner Verdichterkennfeldgrenzen. Das größte Potential kommt dem hier dem ebooster Konzept zu. Der erzielbare Ladedruck hängt im wesentlichen nur von der eingespeisten elektrischen Leistung ab. Beschleunigung von 0 auf 100 km/h Das Beschleunigungsvermögen eines Fahrzeugs von 0 auf 100 km/h hängt überwiegend von der Nennleistung des Motors ab, die ihrerseits abhängig ist von der verfügbaren Luftmasse im Motor und damit vom Kennfeld des Turboladerverdichters. 13

15 Unter der Voraussetzung gleicher Verdichterräder im VTG- bzw. VST-Abgasturbolader, im eu-atl und im Abgasturbolader des ebooster-systems wird in erster Näherung bei allen so aufgeladenen Motoren die gleiche Motornennleistung erreicht. Damit besteht bei all den genannten Konzepten auch annähernd gleiches Potential hinsichtlich der Beschleunigung von 0 auf 100 km/h. Dabei muß berücksichtigt werden, daß das ebooster Aggregat in der gegenwärtigen Konzeption nur bei Motordrehzahlen unterhalb von etwa 2000 min -1 aktiv ist. Da bei der zweistufigen geregelten Aufladung die Begrenzung durch ein einziges Verdichterkennfeld entfällt, bietet dieses Aufladesystem insgesamt das größte Potential zur Erhöhung der Nennleistung und somit bei der Beschleunigung von 0 auf 100 km/h. Beschleunigung von 60 auf -100 km/h bzw. von 80 auf 120 km/h Ein sehr wichtiges Kriterium zur Beurteilung eines Motors ist dessen Elastizität, die üblicherweise durch das Beschleunigsvermögen von 60 auf 100 km/h bzw. und von 80 auf 120 km/h bewertet wird. Hier werden gegenüber dem Turbolader mit LRK durchaus befriedigende Verbesserungen durch Turbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG bzw. VST) erreicht. Ein deutlich größeres Potential an Elastizitätszuwachs jedoch bieten die elektromotorisch unterstützten Systeme und die zweistufig geregelte Aufladung, wobei der Vorteil der elektrischen Systeme mit der durch das Bordnetz kurzzeitig zur Verfügung stellbaren Leistung steigt. 5. Zusammenfassung Die thermodynamischen Anforderungen an ein modernes Aufladesystem für PKW- Dieselmotoren ergeben sich im wesentlichen aus den Kriterien Stationärverhalten und Instationärverhalten des aufgeladenen Motors. Dabei müssen die steigenden Anforderungen an zukünftige Abgasgrenzwerte eingehalten werden. Eine höhere Leistungs- und Drehmomentdichte führt zunächst zu der Forderung einer vollständigen Verschiebung der stationären Leistungs- bzw. der Mitteldruckkurve des aufgeladenen PKW- Dieselmotors zu höheren Werten. Grundsätzlich fordern eine höhere Nennleistung und der höhere effektive Mitteldruck die Einbringung einer grösseren Kraftstoffmenge in die Zylinder und dementsprechend einen 14

16 größeren Luftmassendurchsatz, bewerkstelligt durch höheren Ladedruck. Eine wichtige Anforderung an ein zukünftiges Aufladesystem ist demzufolge ein konstant hohes Ladedruckniveau über einen möglichst weiten Drehzahlbereich des Motors zur Verfügung zu stellen. Ein höherer Luftdurchsatz für den Nennleistungsbereich erfordert grundsätzlich einen entsprechend großen Turbolader, um die hohen Massenströme beim hohem Wirkungsgrad umzusetzen. Der Wunsch nach einem hohen Ladedruck schon bei geringen Motordrehzahlen bedeutet dagegen, daß der Verdichter und die Turbine vergleichsweise klein ausgelegt werden müssen. Um diesen gegenläufigen Forderungen Rechnung zu tragen werden bei BorgWarner Turbo Systems bestehende Laderkonzepte mit variabler Turbinengeometrie weiterentwickelt mit dem Ziel, einstufige Aggregate bis an die technisch möglichen Grenzen auszunützen. Weitereführende moderne Aufladekonzepte für PKW- Dieselmotoren führen zu komplexen Systemen im Vergleich zu dem heutigen Stand der Technik. Mit den zweistufigen Systemen ebooster in Kombination einem Abgasturbolader und der zweistufigen geregelten Aufladung lassen sich die bekannten Grenzen einstufiger Aufladeaggregate, die sich durch das Verdichterkennfeld eines einzigen Verdichters ergeben, erweitern. In Verbindung mit der Steigerung des Druckverhältnisses bieten diese Systeme eine wichtige Vorraussetzung um die hohen Anforderungen an zukünftige Dieselmotoren zu erfüllen. 15

17 BorgWarner Turbo Systems Worlwide Headquarters GmbH Marnheimer Strasse Kirchheimbolanden / Germany Phone: ++49 (0) Fax: ++49 (0) K-Warner Turbosystems GmbH Marnheimer Strasse 85/ Kirchheimbolanden / Germany Phone: ++49 (0) Fax: ++49 (0) BorgWarner Turbo Systems Ltd. Euroway Industrial Estate Bradford BD4 6SE West Yorkshire / UK Phone: Fax: BorgWarner Turbo Systems PO Box Asheville, NC 28813/USA Phone: Fax: BorgWarner Automotive Brasil Ltda. Estrada da Rhodia Km 15 P.O. Box Campinas-SP / Brasil Phone: Fax: Hitachi Warner Turbo Systems Ltd Higashi Ishikawa Saikouchi, Hitachinaka-shi Ibaraki-ken , Japan Phone: +81 (0) Fax: +81 (0)