2. VerdichterIm Bezeichnungssystem von 3K-BorgWarner wird neben der Turbine auch der Verdichter berücksichtigt.
Vor der Erklärung konkreter Bezeichnungen wieder vorab etwas Theorie.
Ich versuche die Sache mal GANZ EINFACH und ohne Gleichungen zu erklären.
Aus Strömungstechnischer Sicht besteht ein Verdichter aus einem Verdichterrad und einem Diffusor. Der Diffusor bildet den Übergang vom Verdichterrad in die Spirale des Verdichtergehäuses. Ganz allgemein setzt sich der Gesamtdruck (egal wo) immer aus zwei Komponenten zusammen. Eine Komponente ist der statische, die andere Komponente ist der dynamische Anteil. Die Summe beider Anteile muss immer gleich sein. Das heißt, wenn der dynamische Druck steigt muss der statische Druck sinken um wieder auf die gleiche Summe zu kommen.
Bewegt man ein Medium (z.B. Luft) so steigt in diesem Bereich lokal der dynamische Druck an, was ein Sinken des statischen zur Folge hat. Das kann man schön an einer Hauswand sehen. Wenn es ordentlich windig ist und man sich hier hinstellt….man bekommt keine Luft mehr (dynamischer Druck hoch, statischer Druck gering--->“Unterdruck“)
Nach diesem Prinzip funktioniert ein Verdichter. Das Verdichterrad wird angetrieben (hier von der Abgasturbine) und beschleunigt Luftmasse über die Verdichterschaufel. Das hat einen Anstiegt des dynamischen Druckes zur Folge. Der statische Druck sinkt, eine Saugwirkung stellt sich vor dem Verdichter ein. Diese beschleunigte Luft wird nun im Diffusor (Querschnitt wird größer im Verdichtergehäuse) abgebremst, die kinetische Energie der Bewegung wird in Druck umgewandelt (dynamischer Druck sinkt, statischer steigt). Der Verdichter hat Arbeit verrichtet.
Je nach Schaufelform des Verdichterrades kann dieses eine gewisse Luftmasse beschleunigen. Die Geometrie des Rades hat also
entscheidenden Einfluss auf den zu erreichenden Druck (Druckverhältnis) und Durchsatz (Luftmassenstrom) des Verdichters. Je länger der Weg der Luft über die Schaufeln, desto stärker kann diese beschleunigt werden. Daher sind effektive Schaufeln nach links gekrümmt. Der Weg der Luft in den Diffusor ist länger als bei einer geraden Schaufel. Je größer die Fläche der Schaufeln, desto mehr Luftmasse kann diese bewegen, der Durchsatz steigt.
Größere Räder besitzen größere Flächen und die Schaufeln sind länger, demnach steigt der Durchsatz mit der Radgröße, bis zu einen bestimmten Grad an.
Stark gekrümmte, breite Schaufeln sind demnach sehr effektiv und steigern das mögliche Druckverhältnis, sowie den maximalen Durchsatz eines Verdichters. Aber auch die Fähigkeit schon bei geringen ATL – Drehzahlen den Druck aufzubauen als bei weniger effektiven Schaufeln, da schon bei geringen ATL - Drehzahlen mehr Luftmasse (Motorschluckvolumen) bewegt wird.
Ein guter Verdichter unterscheidet sich also von einem weniger Guten, bei gleicher Baugröße:1. durch eine geringere Temperaturerhöhung des Luftdurchsatzes -> besserer Wirkungsgrad
2. früheren Ladedruckaufbau -> steile Pumpgrenze im Verdichterkennfeld
3. größeren Durchsatz -> Stopfgrenze im Verdichterkennfeld
4. höheres fahrbares Druckverhältnis -> im Verdichterkennfeld gezeigt als Drehzahlgrenze
Der Motor kann - im Vergleich - schon mit geringerer Abgasmenge den gewünschten Ladedruck bzw. Durchsatz liefern. Des Weiteren bringt ein besserer Verdichterwirkungsgrad mehr Luftmasse (höhere Dichte der Luft) und tiefere Ladelufttemperatur,
was sich in der geringeren Klopfneigung und auch niedrigeren Abgastemperatur wiederspiegelt. Die Ladelufttemperatur im Saugrohr ist vergleichsweise niedrig.Eine optimale Schaufelform kann natürlich nur mit entsprechend stabilen Materialien und Fertigungsverfahren realisiert werden, was ständig ein Entwicklungspotenzial darstellt.
Sehr wichtig für das Durchsatzverhalten eines Verdichters ist das Öffnungsverhältnis. Es ist das Verhältnis von Verdichterradeintritt im Durchmesser zu Verdichterradaustritt (großer Durchmesser).
Grundlegend kann man sagen:
Großes Öffnungsverhältnis ergibt:hoher Durchsatz möglich, jedoch geringeres Druckverhältnis bei kleinen Durchsätzen -> Pumpgrenze verläuft flach
Kleines Öffungsverhältnis ergibt:Druckverhältnis höher, jedoch geringerer Gesamtdurchsatz möglich -> Pumpgrenze ist steiler
--->Mögliche Druckverhältnisse und Durchsätze werden in dem sogenannten Verdichterkennfeld aufgetragen. Mehr dazu später.<---
Im Bezeichnungssystem vom KKK-BorgWarner werden die verschiedenen Geometrieformen der Verdichterräder mit Buchstaben beschrieben.
In den 70er Jahren wurde der G – Verdichter entwickelt. Er ist ein Mitteldruckverdichter und kam Anfang der 80er Jahre das erste Mal zum Einsatz (z.B. BMW 745 Turbo --> 1981 mit „3064 G“).
Auch der S2 (2470 G) und RS2 Lader (2672 G) haben solche Art Verdichter aber auch viele Porschemodelle.
Der Nachfolger des G – Verdichters war der M – Verdichter. Hier ist die Schaufelfläche (Schaufelanzahl erhöht siehe Tabelle!) schon stark erhöht worden, womit mit geringerer Größe mehr Luftmasse bei höheren Druckverhältnissen realisierbar war als mit G – Verdichter.
Gerne wurde dieser Verdichter auch für 5 Zylinder eingesetzt (z.B. 2970 M).
Als nächste Entwicklung kamen die „N“ bzw. „O“ Verdichter (Hochdruckverdichter). Dann die „X“ Verdichter, welche auf den O – Verdichter basieren. Bei kleineren Rädern wird aktuell auf „D“ Räder (Mitteldruckverdichter) zurückgegriffen, welche ebenfalls auf den O Rädern basieren.
Die Größenangabe und Angabe zur Verdichterart ist im KKK - Bezeichnungssystem folgendermaßen abgewickelt.
Beispiel RS2 (K24/7200) Verdichter. „K26
2672 GGC 6.12 GBARK“
26 = 2,6 Zoll = 66 mm = D = Verdichterradausgang
72 = „Öffnungsverhältnis“ in % = 72 % von 66 mm = 47,5 mm = d = Verdichterradeingang
Durch neuartige Schaufelformen konnte nicht immer diese Angabe eingehalten werden. Zum Beispiel misst der 3071 O Verdichter nicht 76 mm (3,0 Zoll) sondern 77 mm.
Das Erste
G in der Bezeichnung 2672
GGC beschreibt also das Verdichterrad. Der zweite Buchstabe (hier auch
G) beschreibt die Verdichtergehäusegeometrie (Spiralform). Der letzte Buchstabe beschreibt die „Trimform“ des Verdichters. Also die oben beschriebene Form der Kontur (d/D).
Hier einige Bilder vom S2 (2470 G), RS2 (2672 G) und 2877 X Verdichterrad. Schön ist der Unterschied der Geometrie des modernen 2877 X Verdichterrades im Vergleich der alten „G – Verdichter“ zu erkennen.
Der Unterschied des 2877 X Verdichters zum 2970 M (zwei Generationen älter als 2877 X) hat Tom schon ausführlich aufgezeigt DANKE NOCHMAL TOM! -->
http://auditurboforum.de/index.php?topic=842.0Das 2871 O stellt quasi den direkten Nachfolger zum 2970 M da und hat folgendes Erscheinungsbild. Es unterscheidet sich zu den X Rädern durch ein geringeres Öffnungsverhältnis.
Hier einige Verdichterräder mit ausgewählten Daten.
G – Verdichterräder:„K24“2470 GD: 60,6 mm
d: 42,4 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 2,9
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,22 m³/s
Schaufelanzahl: 12
„K26“2670 GD: 66 mm
D: 46,2 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 3,25
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,245 m³/s
Schaufelanzahl: 12
2672 GD: 66 mm
D: 47,5 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 3,6
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,27 m³/s
Schaufelanzahl: 12
„K27“3064 GD: 76,2 mm
d: 48,8 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 3,0
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,27 m³/s
Schaufelanzahl: 12
3070 GD: 76,2 mm
d: 53,3 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 3,5
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,315 m³/s
Schaufelanzahl: 12
3072 GD: 76,2 mm
D: 54,9 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 3,6
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,35 m³/s
Schaufelanzahl: 12
M – Verdichterräder:„K27“2970 MD: 73,5 mm
d: 51,5 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 4,05
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,31 m³/s
Schaufelanzahl: 14
„K29“3570 MD: 88,9 mm
d: 62,2 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 4,0
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,45 m³/s
Schaufelanzahl: 14
O, D und X – Verdichterräder„K24“2480 DD: 62 mm
d: 49,5 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 3,6
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,285 m³/s
Schaufelanzahl: 12
„K26“2871 OD: 71 mm
d: 50,5 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 4,35
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,31 m³/s
Schaufelanzahl: 14
2877 XD: 71 mm
d: 54,8 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 4,1
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,36 m³/s
Schaufelanzahl: 14
„K27“3071 OD: 77 mm
d: 54,7 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 4,3
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,355 m³/s
Schaufelanzahl: 14
3371 OD: 83,8 mm
d: 59,5 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 4,5
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,42 m³/s
Schaufelanzahl: 14
3375 XD: 83,8 mm
d: 62,8 mm
Maximales Druckverhältnis „p2/p1“: ca. 4,2
Max. Durchsatz „V-rd“: 0,47 m³/s
Schaufelanzahl: 14
Ich werde dann als nächstes noch ein paar weitere Bilder nachschieben und die "Wald und Wiesen Bezeichnungen" (z.B. "K26/27/29") erläutern (ist ja recht simpel).
Mit freundlichen Grüßen,
Richard.
Thema: Bezeichnungen/Bauteile und Übersicht von Ausführungen der KKK ATL (Gelesen 98403 mal)