Numerische und experimentelle Untersuchung des Betriebsverhaltens eines Abgasturboladerverdichters im Niederdruckabgasrückführbetrieb

Zur Einhaltung zukünftiger Emissionsgrenze bei PKW-Dieselmotoren ist die Niederdruckabgasrückführung ein geeignetes Mittel die Stickoxidemissionen zu reduzieren. Dafür wird ein Teil des Abgases hinter der Turbine des Abgasturboladers entnommen und stromauf des Verdichters mit der angesaugten Frischluft vermischt. Abhängig vom Massenstromverhältnis und der Einmischgeometrie hat diese Vermischung eine inhomogene Zuströmung des Verdichters bezüglich der Geschwindigkeits-, Totaldruck- und Temperaturverteilung zur Folge, die das aero- und thermodynamische Verhalten des Verdichters merklich beeinflusst. Die Entwicklung eines niederdruckabgasrückführtauglichen Turboladers muss daher mit einer eingehenden Analyse der Einmischgeometrie, der Zuströmbedingungen und deren Auswirkungen auf das thermo- und aerodynamische Verhalten des Turboladerverdichters einhergehen. Dazu wurden verschiedene Mischergeometrien entwickelt, die auf möglichst kurzer Strecke zu einer möglichst homogenen Vermischung der beiden Teilmassenströme bei kleinstmöglichen Totaldruckverlusten führen sollen. Drei dieser Mischergeometrien werden in dieser Arbeit numerisch wie auch experimentell untersucht. Diese Untersuchungen sollen dazu beitragen, die physikalischen Zusammenhänge zwischen der inhomogenen Zuströmung und den damit einhergehenden Auswirkungen auf das Betriebsverhalten des Abgasturboladerverdichters besser zu verstehen. Mithilfe dieser Ergebnisse wird erstmalig geklärt, welchen Einflüssen das Betriebsverhalten solcher Systeme unterliegt. Des Weiteren werden für zukünftige Anwendungen praxisorientierte Auslegungskriterien bereit gestellt