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Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit
- – einem Ansaugsystem zum Zuführen von Ladeluft,
- – einem Abgasabführsystem zum Abführen von Abgas, und
- – mindestens einem zur Kompression einer Ladeluftströmung im Ansaugsystem angeordneten Verdichter, der ein in einem Verdichtergehäuse auf einer drehbaren Welle gelagertes und mit Laufschaufeln ausgestattetes Laufrad umfasst, wobei jede Laufschaufel eine der Ladeluftströmung zugewandte Eintrittskante aufweist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Laufrades einer derartigen Brennkraftmaschine.
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Eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.
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Die Bedeutung aufgeladener Brennkraftmaschinen nimmt ständig zu, wobei die Aufladung in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung ist, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozess benötigte Luft verdichtet wird, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden.
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Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Wird der Hubraum verringert, lässt sich so das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Durch Aufladung in Kombination mit einer geeigneten Getriebeauslegung kann auch ein sogenanntes Downspeeding realisiert werden, bei dem ebenfalls ein geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt werden kann.
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Die Aufladung unterstützt folglich das ständige Bemühen in der Entwicklung von Brennkraftmaschinen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.
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Häufig wird für die Aufladung ein Abgasturbolader eingesetzt, bei dem ein Verdichter und eine Turbine auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in der Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung der Zylinder erreicht wird.
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Vorteilhafterweise wird ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters im Ansaugsystem vorgesehen, mit dem die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in den mindestens einen Zylinder gekühlt wird. Der Kühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, so dass auch der Kühler zu einer besseren Füllung der Zylinder, d. h. zu einer größeren Luftmasse, beiträgt. Es erfolgt eine Verdichtung durch Kühlung.
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Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem mechanischen Lader besteht darin, dass ein Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase nutzt, während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb erforderliche Energie direkt oder indirekt von der Brennkraftmaschine bezieht. In der Regel ist eine mechanische Verbindung, wie beispielsweise ein Zugmitteltrieb, zur Leistungsübertragung zwischen dem Lader und der Brennkraftmaschine erforderlich.
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Der Vorteil eines mechanischen Laders gegenüber einem Abgasturbolader besteht darin, dass der mechanische Lader in der Regel den angeforderten Ladedruck unabhängig vom momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine generieren und zur Verfügung stellen kann, insbesondere auch bei niedrigen Drehzahlen der Kurbelwelle. Das gilt insbesondere für einen mechanischen Lader, der hilfsweise mittels Elektromaschine antreibbar ist.
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Nach dem Stand der Technik bereitet es nämlich Schwierigkeiten, die Leistung mittels Abgasturboaufladung in allen Drehzahlbereichen zu steigern. Es wird ein stärkerer Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis abhängt. Wird die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis, weshalb das Ladedruckverhältnis zu niedrigeren Drehzahlen hin ebenfalls abnimmt. Dies ist gleichbedeutend mit einem Drehmomentabfall.
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Die Drehmomentcharakteristik einer mittels Abgasturboaufladung aufgeladenen Brennkraftmaschine wird nach dem Stand der Technik durch unterschiedliche Maßnahmen zu verbessern versucht.
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Beispielsweise durch eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnittes und gleichzeitiger Abgasabblasung. Hierzu wird die Turbine mit einer Abblaseleitung ausgestattet, die stromaufwärts der Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und in der ein Absperrelement angeordnet ist. Eine derartige Turbine wird auch als Waste-Gate-Turbine bezeichnet. Überschreitet der Abgasmassenstrom eine kritische Größe, wird ein Teil des Abgasstromes im Rahmen der sogenannten Abgasabblasung via Abblaseleitung an der Turbine vorbei geführt, d. h. abgeblasen. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass das energiereiche abgeblasene Abgas ungenutzt bleibt und das Aufladeverhalten bei höheren Drehzahlen regelmäßig unzureichend ist.
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Eine Turbine mit variabler Turbinengeometrie gestattet eine weitergehende Anpassung an den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine durch Verstellen der Turbinengeometrie bzw. des wirksamen Turbinenquerschnittes, wobei in einem gewissen Umfang eine drehzahlabhängige bzw. lastabhängige Regelung der Turbinengeometrie erfolgen kann.
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Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann auch durch mehrere parallel angeordnete Turbolader, d. h. durch mehrere parallel angeordnete Turbinen von kleinerem Turbinenquerschnitt verbessert werden, wobei mit steigender Abgasmenge Turbinen sukzessive zugeschaltet werden; ähnlich einer Registeraufladung.
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Die Drehmomentcharakteristik kann auch mittels mehrerer in Reihe geschalteter Abgasturbolader vorteilhaft beeinflusst werden. Durch das in Reihe Schalten von zwei Abgasturboladern, von denen ein Abgasturbolader als Hochdruckstufe und ein Abgasturbolader als Niederdruckstufe dient, kann das Verdichterkennfeld in vorteilhafter Weise aufgeweitet werden und zwar sowohl hin zu kleineren Verdichterströmen als auch hin zu größeren Verdichterströmen.
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Zusätzlich zu einem Abgasturbolader kann grundsätzlich auch ein mechanischer Lader vorgesehen werden. Da eine Abgasturboaufladung insbesondere unter Verwendung mehrerer Abgasturbolader kostenintensiv ist, kann anstelle einer Abgasturboaufladung auch eine Aufladung mittels einem mechanischem Lader vorgenommen werden. Die Vorteile sind die oben bereits Genannten.
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Die aufgeladene Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt zwecks Aufladung über mindestens einen Verdichter, welcher ein mechanischer Lader oder der Verdichter eines Abgasturboladers sein kann.
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Probleme können sich stromaufwärts des Verdichters ergeben, wenn sich Kondensat bildet. Dabei sind mehrere Szenarien zu berücksichtigen.
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Zum einen kann sich Kondensat bilden, wenn rückgeführtes heißes Abgas mit kühler Frischluft zusammentrifft und gemischt wird. Das Abgas kühlt sich ab, wohingegen die Temperatur der Frischluft angehoben wird. Die Temperatur der Mischung aus Frischluft und rückgeführtem Abgas, d. h. die Ladelufttemperatur, liegt unterhalb der Abgastemperatur des rückgeführten Abgases. Im Rahmen der Abkühlung des Abgases können zuvor noch gasförmig im Abgas enthaltene Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, auskondensieren, wenn die Tautemperatur einer Komponente der gasförmigen Ladeluftströmung unterschritten wird.
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Es kommt zu einer Kondensatbildung in der freien Ladeluftströmung, wobei häufig Verunreinigungen in der Ladeluft den Ausgangspunkt für die Bildung von Kondensattröpfchen bilden.
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Zum anderen kann sich Kondensat bilden, wenn rückgeführtes heißes Abgas bzw. die Ladeluft auf die Innenwandung des Ansaugsystems bzw. auf die Innenwandung des Verdichtergehäuses trifft, da die Wandtemperatur in der Regel unterhalb der Tautemperatur der relevanten gasförmigen Komponenten liegt.
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Die vorstehend beschriebene Problematik verschärft sich mit zunehmender Rückführrate, da mit der Zunahme der rückgeführten Abgasmenge die Anteile der einzelnen Abgaskomponenten in der Ladeluft zwangsläufig zunehmen, insbesondere der Anteil des im Abgas enthaltenen Wassers. Nach dem Stand der Technik wird daher die mittels Niederdruck-AGR rückgeführte Abgasmenge häufig begrenzt, um das Auskondensieren zu unterbinden bzw. zu vermindern. Die notwendige Begrenzung der Niederdruck-AGR einerseits und die für eine deutliche Absenkung der Stickoxidemissionen erforderlichen hohen Abgasrückführraten andererseits führen zu unterschiedlichen Zielsetzungen bei der Bemessung der rückgeführten Abgasmenge. Die gesetzlichen Anforderungen an die Reduzierung der Stickoxidemissionen verdeutlichen die hohe Relevanz dieses Problems für die Praxis.
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Die vorstehend in Zusammenhang mit der Rückführung heißen Abgases beschriebenen Effekte gelten in analoger Weise auch für den Entlüftungsstrom, welcher üblicherweise dem Kurbelgehäuse entnommen und in das Ansaugsystem stromaufwärts des Verdichters eingeleitet wird.
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Kondensat und Kondensattröpfchen sind unerwünscht und führen zu einer erhöhten Geräuschemission im Ansaugsystem, gegebenenfalls zur Beschädigung der Schaufeln des mindestens einen Verdichterlaufrades. Letzteres ist mit einer Verminderung des Wirkungsgrades des Verdichters verbunden.
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Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aufgeladene Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden und mit der insbesondere der Problematik infolge Kondensatbildung entgegen gewirkt wird.
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Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Laufrades einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen.
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Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit
- – einem Ansaugsystem zum Zuführen von Ladeluft,
- – einem Abgasabführsystem zum Abführen von Abgas, und
- – mindestens einem zur Kompression einer Ladeluftströmung im Ansaugsystem angeordneten Verdichter, der ein in einem Verdichtergehäuse auf einer drehbaren Welle gelagertes und mit Laufschaufeln ausgestattetes Laufrad umfasst, wobei jede Laufschaufel eine der Ladeluftströmung zugewandte Eintrittskante aufweist,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass - – die Laufschaufeln des Laufrades zumindest bereichsweise zwecks Härtung oberflächenbehandelt sind, in der Art, dass die Laufschaufeln mit einer Oxidschicht versehen sind, wobei die Eintrittskante jeder Laufschaufel eines unbehandelten Laufrades eine gerundete Form aufweist.
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Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird nicht beabsichtigt, der Kondensatbildung im Ansaugsystem entgegen zu wirken oder aber das abgeschiedene Kondensat stromaufwärts des Verdichters zu sammeln und abzuführen. D. h. der Problematik infolge Kondensatbildung soll vorliegend nicht ursächlich begegnet werden.
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Vielmehr sollen die nachteiligen Effekte infolge Kondensatbildung durch geeignete Maßnahmen gemindert bzw. eliminiert werden, insbesondere die Beschädigung der Schaufeln des mindestens einen Verdichterlaufrades vermieden werden.
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Erfindungsgemäß werden hierzu die Laufschaufeln des Laufrades zumindest bereichsweise zwecks Härtung oberflächenbehandelt und zwar in der Art, dass die Laufschaufeln an der Oberfläche zumindest bereichsweise mit einer Oxidschicht versehen sind.
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Zur Ausbildung einer Oxidschicht ist grundsätzlich kein zusätzliches Material erforderlich, sondern lediglich die entsprechende Behandlung der Oberfläche, beispielsweise mittels anodischer Oxidation, dem sogenannten Eloxieren. Die anodische Oxidation ist ein elektrolytisches Verfahren, bei dem eine Oxidschicht an der Oberfläche der Laufschaufel erzeugt wird, welche sich durch eine wesentlich höhere Festigkeit auszeichnet.
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Bei der Oberflächenbehandlung wächst die Oxidschicht 12 von der Oberfläche 11 der unbehandelten Laufschaufel 13 lotrecht nach außen, so dass eine eckige Geometrie mit scharfer Kante zu einer Lücke 17 in der Oxidschicht 12 führen kann, wie in den 1a und 1b dargestellt, bei denen es sich um seitliche Projektionen senkrecht zur Welle des Verdichters handelt. Mit der ausgebildeten Oxidschicht 12 ist auch die Oberfläche 11a der oberflächenbehandelten Laufschaufel 13 lückenhaft.
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1a zeigt den eintrittskantenzugehörigen Übergangsbereich 15 einer Laufschaufel 13, d. h. den Bereich 15, in dem die Eintrittskante 14 der Laufschaufel 13 in eine die Laufschaufel 13 außen begrenzende Umfangskante 16 übergeht. Der Übergangsbereich 15 weist eine rechtwinklige Ecke auf, so dass eine lotrecht nach außen wachsende Oxidschicht 12 eine Lücke 17 hinterlässt. Pfeile versinnbildlichen das Wachsen der Oxidschicht 12. Die oberflächenbehandelte Laufschaufel 13 gemäß 1b verfügt dann über eine Oxidschicht 12 bzw. Oberfläche 11a, die im Übergangsbereich 15 eine Lücke 17 aufweist und keinen Schutz vor einschlagenden Kondensattröpfchen bietet.
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Aus diesem Grund weist die Eintrittskante jeder erfindungsgemäßen Laufschaufel eines unbehandelten Laufrades eine gerundete Form auf. Dieses konstruktive Merkmal ist die Voraussetzung für die Ausbildung einer lückenlosen schützenden Oxidschicht, insbesondere im eintrittskantenzugehörigen Übergangsbereich einer Laufschaufel, wie in den 2a und 2b dargestellt.
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Eine Beschädigung der Laufradschaufeln durch Kondensat und eine damit einhergehende Verminderung des Verdichterwirkungsgrades werden unterbunden.
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Eine Begrenzung der mittels einer gegebenenfalls vorgesehenen Niederdruck-AGR rückgeführten Abgasmenge ist nicht erforderlich, so dass hohe Rückführraten mittels Niederdruck-AGR realisiert werden können, um die Stickoxidemissionen deutlich zu reduzieren.
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Dadurch wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine aufgeladene Brennkraftmaschine bereitgestellt, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden und mit der insbesondere der Problematik infolge Kondensatbildung entgegen gewirkt wird.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Eintrittskante jeder Laufschaufel eines unbehandelten Laufrades abgerundet ist.
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Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Eintrittskante jeder Laufschaufel eines unbehandelten Laufrades einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Eintrittskante jeder Laufschaufel unter Ausbildung eines eintrittskantenzugehörigen Übergangsbereichs in eine die Laufschaufel außen begrenzende Umfangskante übergeht.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der Übergangsbereich ballig ausgebildet ist.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang ebenfalls Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der Übergangsbereich sphärisch ausgebildet ist, wobei sphärisch kugelförmig bzw. kugelformähnlich bedeutet.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Umfangskante jeder Laufschaufel eines unbehandelten Laufrades abgerundet ist. Es gilt das in Zusammenhang mit der Eintrittskante Gesagte in analoger Weise.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Laufschaufeln des Laufrades zumindest im Bereich der Eintrittskante zwecks Härtung oberflächenbehandelt sind.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Eintrittskante jeder Laufschaufel einen minimalen Krümmungsradius rmin aufweist mit rmin ≥ 0,1mm.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Eintrittskante jeder Laufschaufel einen minimalen Krümmungsradius rmin aufweist mit rmin ≥ 0,25mm.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Eintrittskante jeder Laufschaufel einen minimalen Krümmungsradius rmin aufweist mit rmin ≥ 0,35mm.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Eintrittskante jeder Laufschaufel einen minimalen Krümmungsradius rmin aufweist mit rmin ≥ 0,5mm.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Verdichter zu einem Abgasturbolader gehört, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und den Verdichter umfasst, wobei der Verdichter und die Turbine auf derselben Welle angeordnet sind.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen eine Abgasrückführung umfassend eine Rückführleitung vorgesehen ist, wobei die Rückführleitung stromaufwärts des mindestens einen Verdichters in das Ansaugsystem mündet. Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Abgasrückführung ein Absperrelement umfasst, welches der Einstellung der rückgeführten Abgasmenge dient.
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Die Abgasrückführung dient der Reduzierung der Stickoxidrohemissionen. Die Rückführrate xAGR bestimmt sich dabei zu xAGR = mAGR/(mAGR + mFrischluft), wobei mAGR die Masse an zurückgeführtem Abgas und mFrischluft die zugeführte Frischluft bezeichnet.
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Gemäß der in Rede stehenden Ausführungsform ist die aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung ausgestattet, wobei das Abgas stromaufwärts oder stromabwärts der Turbine aus dem Abgasabführsystem entnommen werden kann.
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Der wesentliche Vorteil einer Niederdruck-AGR gegenüber einer Hochdruck-AGR ist, dass der in die Turbine eingeleitete Abgasstrom im Falle einer Abgasrückführung nicht um die rückgeführte Abgasmenge vermindert wird. Es steht immer der gesamte Abgasstrom an der Turbine zur Generierung eines ausreichend hohen Ladedrucks zur Verfügung.
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Das auf die Einlassseite zurückgeführte und vorzugsweise gekühlte Abgas wird stromaufwärts des Verdichters mit Frischluft gemischt. Die auf diese Weise erzeugte Mischung aus Frischluft und rückgeführtem Abgas bildet die Ladeluft, die dem Verdichter zugeführt und komprimiert wird.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen eine Entlüftungsleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts des mindestens einen Verdichters in das Ansaugsystem mündet.
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Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich ein Verfahren zum Herstellen eines Laufrades einer Brennkraftmaschine einer vorstehend beschriebenen Art aufzuzeigen, wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem
- – die Laufschaufeln des Laufrades mit einer gerundeten Eintrittskante ausgebildet werden, und
- – die Laufschaufeln zumindest bereichsweise zwecks Härtung oberflächenbehandelt werden, wozu die Laufschaufeln mit einer Oxidschicht versehen werden.
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Das bereits für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine Gesagte gilt auch für das erfindungsgemäße Verfahren, weshalb an dieser Stelle im Allgemeinen Bezug genommen wird auf die vorstehend hinsichtlich der aufgeladenen Brennkraftmaschine gemachten Ausführungen. Die verschiedenen Brennkraftmaschinen erfordern teils unterschiedliche Verfahrensvarianten.
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Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen die Laufschaufeln mittels einer anodischen Oxidation oberflächenbehandelt werden, wobei eine Oxidschicht auf der Oberfläche erzeugt wird.
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Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen das Laufrad einteilig mitsamt den Laufschaufeln gegossen wird.
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Vorteilhaft können auch Verfahrensvarianten sein, bei denen das Laufrad einteilig mitsamt den Laufschaufeln spanabhebend ausgebildet wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen und gemäß den 1a, 1b, 2a, 2b, 2c und 3 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
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1a schematisch den eintrittskantenzugehörigen Übergangsbereich einer Laufschaufel gemäß dem Stand der Technik vor der Oberflächenbehandlung,
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1b schematisch den in 1b dargestellten eintrittskantenzugehörigen Übergangsbereich nach der Oberflächenbehandlung,
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2a schematisch den eintrittskantenzugehörigen Übergangsbereich einer Laufschaufel gemäß einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine vor der Oberflächenbehandlung,
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2b schematisch den in 2b dargestellten eintrittskantenzugehörigen Übergangsbereich nach der Oberflächenbehandlung,
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2c geschnitten und in einer perspektivischen Darstellung ein Fragment der Eintrittskante der in den 2a und 2b dargestellten Ausführungsform, und
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3 schematisch den eintrittskantenzugehörigen Übergangsbereich einer Laufschaufel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Brennkraftmaschine nach der Oberflächenbehandlung.
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Die 1a und 1b wurden bereits im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben.
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2a zeigt schematisch und gemäß einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine den eintrittskantenzugehörigen Übergangsbereich 5 einer Laufschaufel 3 vor der Oberflächenbehandlung. Im sphärisch ausgebildeten Übergangsbereich 5 geht die Eintrittskante 4 der Laufschaufel 3 in eine die Laufschaufel 3 außen begrenzende Umfangskante 6 über.
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Bei der Oberflächenbehandlung wächst die Oxidschicht 2 von der Oberfläche 1 der unbehandelten Laufschaufel 3 lotrecht nach außen. Die Eintrittskante 4 eines unbehandelten Laufrades 3 weist eine gerundete Form auf, wodurch eine lückenlose schützende Oxidschicht 2 ausgebildet werden kann, wie aus 2b ersichtlich, die den eintrittskantenzugehörigen Übergangsbereich 5 nach der Oberflächenbehandlung zeigt. Mit der ausgebildeten Oxidschicht 2 ist auch die Oberfläche 1a der oberflächenbehandelten Laufschaufel 3 lückenlos.
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2c zeigt schematisch in einer perspektivischen Darstellung ein Fragment der Eintrittskante 4 der in den 2a und 2b dargestellten ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine vor der Oberflächenbehandlung.
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Die Eintrittskante 4 jeder Laufschaufel 3 eines unbehandelten Laufrades ist abgerundet und weist vorliegend einen halbkreisförmigen Querschnitt auf.
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3 zeigt schematisch den eintrittskantenzugehörigen Übergangsbereich 5 einer Laufschaufel 3 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Brennkraftmaschine nach der Oberflächenbehandlung. Im Übergangsbereich 5 geht die Eintrittskante 4 der Laufschaufel 3 in eine die Laufschaufel 3 außen begrenzende Umfangskante 6 über.
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Bei der Oberflächenbehandlung wächst die Oxidschicht 2 von der Oberfläche 1 der unbehandelten Laufschaufel 3 lotrecht nach außen. Da die Eintrittskante 4 des unbehandelten Laufrades 3, insbesondere im ballig ausgebildeten Übergangsbereich 5, eine gerundete Form aufweist, bildet sich eine lückenlose schützende Oxidschicht 2, weshalb auch die Oberfläche 1a der oberflächenbehandelten Laufschaufel 3 lückenlos ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Oberfläche der unbehandelten Laufschaufel
- 1a
- Oberfläche der oberflächenbehandelten Laufschaufel
- 2
- Oxidschicht
- 3
- Laufschaufel
- 4
- Eintrittskante
- 5
- Übergangsbereich
- 6
- Umfangskante der Laufschaufel
- 11
- Oberfläche der Laufschaufel
- 11a
- Oberfläche der oberflächenbehandelten Laufschaufel
- 12
- Oxidschicht
- 13
- Laufschaufel
- 14
- Eintrittskante der Laufschaufel
- 15
- Übergangsbereich
- 16
- Umfangskante der Laufschaufel
- 17
- Lücke
