DE4223777C1 - Verfahren zur motorunabhängigen, vergleichenden Überprüfung von baugleichen Abgasturboladern - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur motorunabhängigen, vergleichenden Überprüfung von baugleichen Abgasturboladern nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise in einer verbreiteten Prüfpraxis auf diesem Sachgebiet geübt wird und so­ mit hier als bekannt unterstellt werden kann. Nachfolgend werden auch einige druckschriftliche Belege über eine motorunabhängige Laderprüfung kritisch gewürdigt.

Bei dem hier als bekannt unterstellten Prüfverfahren wird ein zu testender Abgasturbolader für sich auf einen speziellen Prüfstand eingebaut und turbinenseitig mit heißen Gasen aus einer Brennkam­ mer beaufschlagt. Die an dem von der Turbine angetriebenen Ver­ dichter geförderte, verdichtete Luft wird als Frischluft in die Brennkammer geleitet, dort mit Kraftstoff angereichert und gezün­ det. Um über den Abgasturbolader und seine Leistungsfähigkeit eindeutige Daten zu gewinnen, mußte man nach dem bekannten Ver­ fahren sowohl turbinenseitig als auch verdichterseitig jeweils mindestens eine aus mehreren Betriebspunkten zusammengesetzte Kennlinie der Turbine bzw. des Verdichters ermitteln; erst aus den beiden separaten Kennlinien konnte eine Aussage über den Ab­ gasturbolader gewonnen werden. Nachteilig an dem bekannten Ver­ fahren ist der hohe Zeitbedarf für einen solchen Test, der da­ durch sehr teuer wird und die Fabrikationskosten eines serienmä­ ßig hergestellten Abgasturboladers weit übersteigt. Deswegen hat man das bekannte Testverfahren nur zu Zwecken der Entwicklung oder Optimierung von Abgasturboladern eingesetzt, weil nur in diesem Zusammenhang die Kosten vertretbar sind. Zur Überprüfung etwaiger Kundenreklamationen bezüglich der Leistungsfähigkeit eines individuellen Abgasturboladers in der Hand des Kunden wäre ein solcher Testlauf - wie gesagt - aus wirtschaftlichen Gründen nicht vertretbar.

In-der DE-Z MTZ Motortechnische Zeitschrift 43 (1982), Seiten 530 bis 532 wird ein neuer Prüfstand für große Abgasturbolader beschrie­ ben, bei dem ebenfalls ein zu testender, auf einen Prüfstand auf­ genommener Abgasturbolader turbinenseitig mit heißen Gasen aus einer Brennkammer beaufschlagt wird. Die entspannten Turbinenab­ gase werden ins Freie entlassen; ebenso wird auch die vom turbi­ nengetriebenen Verdichter geförderte, verdichtete Luft ins Freie geleitet, obwohl gerade bei großen Abgasturboladern bei dieser Verfahrensweise sehr viel Prüfstandsenergie nutzlos verpufft wird. Auch das mit diesem Prüfstand ausübbare, jedoch in der Li­ teraturstelle nicht näher beschriebene Prüfverfahren, welches im Prinzip mit dem zuvor erwähnten Verfahren übereinstimmen dürfte, ist sehr aufwendig und nur für Erprobungen im Zusammenhang mit der Entwicklung von Abgasturboladern vertretbar, nicht jedoch für eine Endabnahme bei der Produktion, eine Wareneingangskontrolle, eine Kundenreklamation wegen angeblicher Minderleistung des La­ ders o. dgl.

In den beiden offengelegten japanischen Patentanmeldungen JP-A 61-228328 und JP-A 60-227149 werden Prüfstände für Abgasturbola­ der beschrieben, bei denen die Turbine durch verdichtete Luft be­ aufschlagt ist, die zuvor in einem gesonderten Verdichter erzeugt wurde. Der Verdichter des Abgasturboladers fördert in einem ge­ schlossenen Kreislauf gegen eine regelbare Drossel. Vor dem Wie­ deransaugen der im Kreislauf geführten Luft wird diese auf Raum­ temperatur abgekühlt; außerdem wird saugseitig mittels einer Un­ terdruckpumpe in dem Kreislauf ein einem beliebigen Umgebungs­ luftdruck entsprechender Druck künstlich hergestellt. Dadurch können beliebige Umgebungsbedingungen auf der Saugseite des La­ deverdichters geschaffen werden. Auch dieses Verfahren ist nur für grundsätzliche Leistungstests von Abgasturboladern geeignet. Rasche, preisgünstige und hochgenaue Vergleichsuntersuchungen zwischen baugleichen Abgasturbolader sind damit nicht durchführ­ bar.

In der DE-OS 27 42 080 ist ein Diagnoseverfahren für Abgasturbo­ lader beschrieben, bei dem jedoch der Abgasturbolader mit allen Anschlüssen und Funktionen an der zugehörigen Brennkraftmaschine integriert bleibt; es handelt sich also um eine in-situ-Diagnose des Laders und nicht um eine motorunabhängige Diagnose. Und zwar wird eine sprunghafte Beschleunigung der Brennkraftmaschine ver­ anlaßt, wobei diese nur durch die Reibungswiderstände und Massen­ trägheiten der Brennkraftmaschine und der zugehörigen Nebenaggre­ gate belastet ist; es wird also praktisch eine sprungartige Leer­ lauf-Beschleunigung durchgeführt. Als Vergleichsindikator für die Diagnose wird die Anstiegsgeschwindigkeit des Ansaugleitungsdruc­ kes während der Beschleunigung herangezogen. Abgesehen davon, daß mit diesem Diagnoseverfahren lediglich das Ansprechverhalten, nicht aber die Verdichterleistung bzw. der Ladegrad des Abgastur­ boladers - insbesondere nicht bei Vollast - getestet werden kann, gehen bei diesem Testverfahren auch laderunabhängige, nämlich motorabhängige Größen in das Diagnose-Ergebnis ein. In diesem Zusammenhang sind beispielsweise zu nennen: mechanische Reibungs­ widerstände der Brennkraftmaschine und/oder der Nebenaggregate, die je nach Alterungs- und/oder Betriebszustand recht unterschied­ lich ausfallen können; ferner die pneumatischen Widerstände in den Frischluftleitungen, im Luftfilter und in der Abgasleitung bis zur Turbine des Laders; auch diese pneumatischen Widerstände können recht unterschiedlich sein. Darüber hinaus unterliegen selbst bei baugleichen Brennkraftmaschinen die drehträgen Massen, die bekanntlich durch gegossene oder geschmiedete Teile gebildet sind, von Maschine zu Maschine einer gewissen Streuung, die eben­ falls mit in das Diagnose-Ergebnis eingeht und es mit einer Un­ sicherheit belastet.

Die DE-OS 30 21 333 offenbart ein Verfahren zum Prüfen des Ant­ wortverhalten eines Turboladers, wobei auch hier der Lader bei der Prüfung voll mit der zugehörigen Brennkraftmaschine inte­ griert ist; es handelt sich also ebenfalls um eine in-situ-Prü­ fung. Auch hier wird eine sprunghafte Leerlaufbeschleunigung - ausgehend von einer bestimmten Ausgangsdrehzahl - bis zu der von einem Drehzahlregler bestimmten Maximaldrehzahl der Brennkraftma­ schine durchgeführt. Es wird der Druck in der Luftansaugleitung gemessen und die Druckwerte zum Zeitpunkt des Erreichens der ma­ ximalen Motordrehzahl zum einen und der maximalen, stabilisierten Laderdrehzahl zum anderen festgehalten. Die Zeitdifferenz zwi­ schen diesen beiden Ereignissen und/oder der Unterschiedsbetrag zwischen den beiden festgestellten Druckwerten werden als Indika­ toren für das Antwortverhalten des Abgasturboladers verwendet. Auch für dieses Prüfverfahren gelten die im Zusammenhang mit dem zuvor gewürdigten in-situ-Prüfverfahren genannten Kritikpunkte. Weder das eine noch das andere Diagnoseverfahren erlaubt es, eine motorunabhängige, hochgenaue Vergleichsuntersuchung zwischen bau­ gleichen Abgasturboladern auf rasche und preisgünstige Weise durchzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäß zugrundegelegte Verfahren dahingehend auszugestalten, daß es zum einen kostengün­ stig ist und daß es zum anderen eine eindeutige und reproduzierge­ nau verifizierbare Bewertungszahl für die thermodynamische Gesamt­ qualität eines Abgasturboladers liefert, die diesbezüglich einen einfachen Zahlenvergleich zwischen unterschiedlichen Individuen einer baugleichen Serie von Abgasturboladern ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei Zugrundelegung des gattungsgemäßen Verfah­ rens erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von An­ spruch 1 gelöst. Da der Abgasturbolader turbinenseitig mit "kalter" Druckluft beaufschlagt wird, werden die temperaturmä­ ßigen Beharrungszustände sehr schnell erreicht; auch nach Beendi­ gung des Tests braucht der Abgasturbolader nicht lange abzuküh­ len, sondern kann sofort berührt und demontiert werden. Da nur ein einziger Betriebspunkt angefahren zu werden braucht, ist auch diesbezüglich nur ein kurzer Prüflauf erforderlich. Dank der ins­ gesamt kurzen Testzeit sind die Kosten des Prüflaufes entspre­ chend gering. Da ferner in dem Prüflauf zum einen der Verdichter stets bei gleichbleibenden und mit einer einfachen Meßtechnik reproduziergenau anfahrbaren Bedingungen betrieben wird und zum anderen die Turbine mit einem meßtechnisch leicht und reprodu­ ziergenau erfaßbaren Massenstrom, der die verdichterseitigen Be­ dingungen hervorruft, beaufschlagt wird, ist der solcherart er­ mittelte, turbinenseitig erforderliche Massenstrom durchaus eine für die thermodynamische Gesamtqualität des Abgasturboladers repräsentative Bewertungszahl, die eindeutig in ihrer Aussage, leicht vergleichbar und hinreichend genau ist, um kleine, ferti­ gungsbedingte Unterschiede zwischen Abgasturboladern derselben Serie offenzulegen.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Prüfverfah­ rens liegen in folgenden Punkten:

• - Die Prüfung kann in einer im Vergleich zu bisherigen Prüfver­ fahren wesentlich geringeren Zeit und mit geringerem Aufwand durchgeführt werden, so daß das Prüfverfahren sehr kostengüns­ tig durchführbar ist. Als grobe Orientierungsmarke in dieser Hinsicht mögen die Herstellungskosten dienen; ein kostengün­ stiges Prüfverfahren sollte normalerweise nicht die Herstel­ lungskosten des Prüflings übersteigen.
• - Dank kostengünstiger Prüfung können vom Kunden, beispielswei­ se wegen angeblicher Minderleistung des Abgasturboladers, geltend gemachte Garantieansprüche entweder auf wirtschaftli­ che Weise als nachweisbar unbegründet abgelehnt oder - wenn die Ladergüte außerhalb eines garantierten Toleranzbereiches liegt - als berechtigt anerkannt werden.
• - Dank kostengünstiger Prüfung kann auch eine auf die thermody­ namische Qualität des Laders ausgerichtete Wareneingangskon­ trolle durchgeführt werden.
• - Baugleichen Abgasturboladern einer bestimmten Losgröße kann jeweils eine eindeutig quantifizierbare, praxisgerechte Be­ wertungszahl hinsichtlich der Ladergüte eines jeden Abgas­ turboladers aus der Losgröße zugeordnet werden.
• - Es kann eine Streubreite hinsichtlich der Ladergüte bauglei­ cher Abgasturbolader nachgewiesen und quantifiziert werden.
• - Darüberhinaus kann gezielt den Ursachen für eine geringe bzw. für eine hohe Ladergüte nachgegangen werden und es können so die Abgasturbolader optimiert werden.
• - Bezüglich eines individuellen Einzelexemplars eines Abgastur­ boladers einer bestimmten Baureihe, für die zuvor nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Streubreite der Ladergüte ermittelt worden war, kann die Ladergüte und seine Lage in­ nerhalb des Streubereiches ermittelt werden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprü­ chen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; dabei zeigt die einzige Figur den schematischen Prüfstandsaufbau unter Verwendung von Schaltsymbolen der Pneuma­ tik bzw. Hydraulik.

Der zu überprüfende Abgasturbolader 11 besteht im wesentlichen aus einer Turbine 12 und einem Verdichter 13, deren Laufräder beide mittels einer Welle 14 miteinander verbunden sind. Die Wel­ le 14 ist in Lagern 15 gelagert. Derartige Abgasturbolader werden serienmäßig in gleichbleibender Ausführung gefertigt, wobei je­ doch fertigungsbedingt gewisse kleine Unterschiede auftreten kön­ nen, die jedoch in der Regel tolerierbar sind. Aufgrund solcher fertigungsbedingter Unterschiede ist die thermodynamische Gesamt­ qualität, d. h. die Förderleistung des Verdichters 13 bei einer bestimmten turbinenseitigen Beaufschlagung, nicht für alle Ab­ gasturbolader gleich, sondern die Qualitäten der individuellen Abgasturbolader liegen in einem gewissen Streubereich, wobei die Häufigkeit der einzelnen Qualitäten sich nach einer Gauß′schen Verteilung um einen Mittelwert gruppieren.

Um die thermodynamische Gesamtqualität eines individuellen Ein­ zelstückes eines Abgasturboladers aus einer solchen Serie über­ prüfen und die Lage der Gesamtqualität innerhalb eines Streuban­ des rasch und ohne großen Kostenaufwand prüfen zu können, muß der zu überprüfende Abgasturbolader in einen Prüfstandsaufbau aufge­ nommen bzw. angeschlossen werden.

Nachdem die Turbine während des Prüflaufes in einem zum Vergleich der heißen Motorabgase relativ kalten Gas, nämlich Druckluft be­ aufschlagt werden soll, ist ein Anschluß des Prüfstandes an ein übliches Druckluftnetz 1 vorgesehen. Über ein Absperrventil 2, mit dem die zugeführte Druckluft notfallweise rasch abgeschaltet werden kann, gelangt diese zu einem Druckminderventil 3, mit wel­ chem die zugeführte Druckluft feinfühlig auf ein konstantes Ni­ veau abgeregelt werden kann. Da es bei einer Beaufschlagung der Turbine mit gespanntem Gas zu einer Entspannungsabkühlung um min­ destens 30 bis 40 Grad der Kelvin-Skala kommt und da eine Unter­ schreitung des Gefrierpunktes am Turbinenauslauf wegen Vereisungs­ gefahr vermieden werden sollte, ist eine Anwärmung der Druckluft mittels eines Wärmetauschers 4 vorgesehen. Dieser ist als ein heißwasserdurchströmter Wasser/Luft-Wärmetauscher ausgebildet. Das in einem Kreislauf durch eine regelbare Pumpe 5 geführte Heiz­ wasser wird mittels einer Heizstrecke 6 auf eine definierte Tempe­ ratur aufgeheizt und gelangt durch die Wärmetauscherschlangen des Wärmetauschers 4. Als Stellgröße zum Einregeln einer konstanten Lufttemperatur wird die Wasserdurchlaufmenge verwendet, wobei die Wasserzulauftemperatur in den Wärmetauscher annähernd konstant ist bzw. gehalten wird. Die luftseitig durch ihn hindurchströmen­ de Druckluft kann dadurch auf einen Wert von bspw. 60°C angewärmt werden, wobei es wichtig ist, daß eine konstante Temperatur der Druckluft von ±0,2 Grad der Kelvin-Skala im Turbinenzulauf ein­ gehalten wird. Eine so exakte Temperaturerfassung und Tempera­ tureinhaltung ist notwendig, weil die je Zeiteinheit durch die Turbine hindurchgeleitete Luftmasse maßgebend auch durch die Luft­ temperatur bestimmt ist, so daß vergleichbare Bedingungen nur dann gegeben sind, wenn auch die Temperatur sehr exakt und re­ produziergenau eingehalten wird. Für die Überprüfung größerer Abgasturbolader mit hohem Luftdurchsatz beispielsweise im Bereich von mehr als 500 g/s kann es zweckmäßig sein, die Luft aus Ener­ giegründen auf höhere Temperaturwerte, z. B. auf 90 oder auf 100°C zu erwärmen, damit am Verdichter der gewünschte Arbeitspunkt sicher erreicht werden kann.

Im Anschluß an den Wärmetauscher 4 ist eine Massendurchfluß-Meß­ einrichtung 21 vorgesehen, die neben einer Temperaturmeßstelle 8 und einer Druckmeßstelle 9 vor allem einen das Luftvolumen er­ fassenden Durchflußmesser 7 enthält. Aus dem Volumenstrom sowie aus den gemessenen Druck- und Temperaturwerten kann der Luftmas­ senstrom ermittelt werden. Im Anschluß an die Massendurchfluß- Meßeinrichtung ist eine motorisch betreibbare Drosselklappe 10 angeordnet, mit der der Druckluftstrom mehr oder weniger stark geöffnet und dementsprechend die Turbine 12 mehr oder weniger stark beaufschlagt werden kann. Im Turbinenauslauf ist noch ein Schalldämpfer 16 angeordnet, der die Geräuschentwicklung des Prüf­ standes während des Prüflaufes reduziert. Außerdem sind sowohl im Turbinenzulauf als auch im Turbinenauslauf jeweils noch Tempera­ tursensoren 17 bzw. 19 und Drucksensoren 18 bzw. 20 vorgesehen.

Das aus der Turbine austretende Gas tritt keinesfalls in den Ver­ dichter 13 des zu überprüfenden Abgasturboladers ein; vielmehr saugt dieser aus einer vom Turbinenauslauf entfernt liegenden Stelle aus der freien Atmosphäre an, wobei jedoch die angesaugte Luft über einen Luftfilter 22 gereinigt und über einen Wärmetau­ scher 23 auf gleichbleibende Temperatur, bspw. 20°C± 0,5 Grad gekühlt bzw. angewärmt wird. Der Verdichter kann auch aus einem Raum ansaugen, dessen Raumatmosphäre durch eine Klimaanlage auf gleichbleibende Temperatur mit geringen Temperaturschwankungen erwärmt ist. Auch verdichterseitig sind sowohl auf der Zulaufsei­ te als auch auf der Auslaufseite Meßstellen für Druck 24 bzw. 26 und für Temperatur 25 bzw. 27 angeordnet, mit denen sowohl die Temperaturdifferenz als auch das Druckverhältnis des Verdichters bestimmt werden können. Ein bestimmtes Druckverhältnis - bspw. 1,8 - verdichterseitig mit hoher Genauigkeit z. B. ±0,6 Promille anzufahren, ist ein wesentlicher Bestandteil bei dem erfindungs­ mäßen Testverfahren. Mittels der Temperaturdifferenz bzw. deren Konstantbleiben kann festgestellt werden, ob der Abgasturbolader stationär arbeitet. Solange die Temperaturdifferenz verdichter­ seitig sich noch ändert, obwohl möglicherweise an der Versuchs­ einstellung nichts mehr verändert wird, dürfen Meßwerte noch nicht festgehalten werden. Erst bei Konstanz der Temperaturdifferenz auf der Verdichterseite liegen stationäre Verhältnisse vor, so daß Meßwerte festgehalten werden können. Auch im Verdichteraus­ lauf ist eine Durchflußmeßeinrichtung 28 zur Ermittlung des durch­ tretenden Luftvolumens angeordnet, wobei unter Verwendung der festgestellten Druck- und Temperaturwerte der hindurchtretenden Luft der Luftmassenstrom laufend errechnet werden kann. Als we­ sentliches Bauteil des Prüfstandsaufbaues ist die im Verdichter­ auslauf angeordnete Festdrossel 29 zu sehen. Diese ist in ihrer Drosselwirkung so bemessen, daß sich ein dem Zentrum der Wirkungs­ gradlinien des Verdichterkennfeldes entsprechender Arbeitspunkt des Verdichters einstellt. Über einen weiteren Schalldämpfer 30 wird die verdichterseitig austretende Luft dann ebenfalls in die Atmosphäre entlassen. Um nicht nur thermodynamisch gleichbleiben­ de Verhältnisse, sondern auch mechanisch vergleichbare Bedingun­ gen für den Prüflauf des Abgasturboladers zu schaffen, werden die Lager 15 des Abgasturboladers während des Prüflaufes unter gleich­ bleibenden, praxisnahen Bedingungen geschmiert, wobei ein auch in der Praxis verwendetes Schmieröl verwendet und dieses unter pra­ xisentsprechenden Temperaturen, vorzugsweise im Bereich zwischen 85 und 90°C und unter praxisgerechten Lagerzulaufdrücken, bspw. im Bereich von 4,7 bis 5 bar, den Lagern zugeführt wird.

Nachdem ein zu überprüfender Abgasturbolader in den beschriebenen Prüfstand aufgenommen und angeschlossen worden ist, wird die Tur­ bine 12 - ausgehend vom Lagerstillstand - zunehmend stärker durch Öffnen der Drosselklappe 10 beaufschlagt, wobei laufend das Druck­ verhältnis von Hoch- zu Niederdruck des Verdichters 13 beobachtet wird. Die Beaufschlagung der Turbine wird solange gesteigert, bis das Druckverhältnis des Verdichters einen vorgegebenen, praxisna­ hen Wert, z. B. 1,8±0,0005 angenommen hat. Bei Annäherung an das gewünschte Verdichterverhältnis wird der turbinenseitige Luft­ massenstrom so lange fein nachgeregelt bzw. festgehalten, bis die Temperaturdifferenz von Hoch- und Niederdruckseite des Verdich­ ters 13 konstant bleibt. Der für die Turbinenbeaufschlagung dazu erforderliche Luftmassenstrom wird dann festgehalten und auf Be­ dingungen eines normierten Umgebungsluftdruckes umgerechnet. Wich­ tig ist, daß bei einer unveränderten turbinenseitigen Einstellung und bei unverändert bleibenden Verdichterbetrieb turbinenseitig in zeitlichen Abständen nacheinander mehrere Sätze von Meßdaten übernommen und zu Meßwerten verarbeitet werden, aus denen dann ein Mittelwert gebildet werden kann. Bei solcherart wenigsten zehnmaliger Wiederholung der Messung und Mittelwertbildung da­ raus kann ein hinreichend genauer End-Meßwert ermittelt werden, der zu einer späteren Zeit auch mit einer Genauigkeit von fünf Promille wiederholt werden kann. Als Vergleichszahl für die Ge­ samtbewertung des Abgasturboladers wird der ermittelte bzw. auf normierte Werte umgerechnete Luftmassenstrom verwendet. Bei einem guten Abgasturbolader wird ein nur vergleichsweise geringer Luft­ massenstrom erforderlich, wogegen bei einem schlechten Abgastur­ bolader ein höherer Luftmassenstrom erforderlich ist, um die ver­ dichterseitig festgeschriebenen Testbedingungen zu erreichen.

Die Erfahrungen mit diesem Testverfahren haben gezeigt, daß damit nicht nur reproduzierbare Aussagen, sondern vor allen Dingen auch Aussagen mit einer sehr hohen, zumindest bisher nicht erreichten Differenzierung bzw. Auflösung erreicht werden können, d. h. es können sehr feine Abstufungen von Laderqualitäten innerhalb einer Serie baugleicher Lader bzw. innerhalb des Qualitäts-Streubandes reproduziergenau ermittelt werden. Das Verfahren konnte bisher an etwa tausend Abgasturboladern praktisch und erfolgreich erprobt werden, wobei Losgrößen von etwa 60 oder von etwa 120 baugleichen Prüflingen vorlagen. Dabei haben sich Streubänder von etwa 4 bis 6% des Mittelwertes des turbinenseitig ermittelten Luftmassen­ stromes ergeben. Bei praxisgerechter Ausgestaltung des Prüfver­ fahrens mit den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen kann jedoch ein Meßwert von etwa fünf Promille des genannten Mittel­ wertes reproduziert werden, so daß eine hohe Prüfgenauigkeit im Rahmen der Streubreite der Losgrößen gegeben ist. Darüberhinaus ist ein kostengünstiger und sehr rascher Prüflauf möglich, der nur eine einzige Vergleichszahl für die thermodynamische Gesamt­ qualität des Abgasturboladers liefert. In praktisch ausgeführten Testläufen dauerte der Versuch einschließlich Ein- und Ausbauen des zu überprüfenden Abgasturboladers in den Prüfstand etwa 30 Minuten, wobei der eigentliche Prüflauf weniger als zehn Minuten betrug.

Claims (8)

1. Verfahren zum motorunabhängigen, vergleichenden Überprüfen mehrerer baugleicher, für die Aufladung von Brennkraftmaschinen vorgesehener Abgasturbolader (11) , wobei jeder der Abgasturbola­ der (11) jeweils aus einer Turbine (12) und aus einem mit ihr so­ wohl gehäuseseitig als auch rotorseitig starr verbundenen Ver­ dichter (13) besteht, in welchem Verfahren der Abgasturbolader (11) turbinenseitig definiert mit einem gespannten Gas beauf­ schlagt und die sich dabei einstellende Förderleistung des Ver­ dichters (13) erfaßt wird, gekennzeichnet durch die Gemeinsamkeit folgender Merkmale:

• - die Turbine (12) wird mit in der Temperatur konstant einge­ regelter, im Vergleich zum Abgas "kalter" Druckluft verän­ derlicher Menge beaufschlagt, wobei laufend - zumindest mit­ telbar - der Luftmassenstrom erfaßt wird und wobei die aus der Turbine (12) austretende Luft ungehindert in die Atmo­ sphäre an eine vom Verdichterzulauf entfernt liegende Stelle entlassen wird,
• - der zulaufseitig widerstandsfrei aus der Atmosphäre ansaugen­ de Verdichter (13) fördert gegen eine Festdrossel, die in ihrer Drosselwirkung derart ausgewählt ist, daß sich ein dem Zentrum der Wirkungsgradlinien des Verdichterkennfeldes ent­ sprechender Arbeitspunkt des Verdichters (13) einstellt, wo­ bei laufend das Druckverhältnis von Hoch- zu Niederdruck des Verdichters (13) mit erfaßt wird,
• - die Turbine (12) wird - ausgehend vom Laderstillstand - zu­ nehmend stärker beaufschlagt, bis das Druckverhältnis des Verdichters (13) einen vorgegebenen, praxisnahen Wert, z. B. 1,8 angenommen hat, wobei bei Annäherung an das gewünschte Verdichterverhältnis der turbinenseitige Luftmassenstrom so lange fein nachgeregelt bzw. festgehalten wird, bis die Tem­ peraturdifferenz von Hoch- und Niederdruckseite des Verdich­ ters (13) konstant bleibt,
• - der für die Turbinenbeaufschlagung dazu erforderliche Luft­ massenstrom wird - nach Umrechnung auf Bedingungen eines nor­ mierten Umgebungsluftdruckes - als Vergleichszahl für die Ge­ samtbewertung des jeweiligen Abgasturboladers (11) genommen, wobei ein vergleichsweise höherer Luftmassenstrom einen in­ nerhalb der Losgröße der Prüflinge schlechteren Abgasturbola­ der (11) bedeutet und umgekehrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die temperierte Druckluft, mit der die Turbine (12) beauf­ schlagt wird, auf einen genauen Temperaturwert von ±0,2 Grad der Kelvinskala im Turbinenzulauf eingeregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperieren der die Turbine (12) beaufschlagenden Druck­ luft mittels eines Heißwasser-durchströmten Wasser/Luft-Wärme­ tauschers erfolgt, wobei als Stellgröße zum Regeln einer konstan­ ten Lufttemperatur die Wasserdurchlaufmenge bei annähernd kon­ stanter Wasserzulauftemperatur verwendet und die Wasserdurchlauf­ menge bedarfsweise angehoben bzw. abgesenkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die temperierte Druckluft, mit der die Turbine (12) beauf­ schlagt wird, auf eine konstante Temperatur im Bereich zwischen 40 und 100°C angewärmt wird, wobei die höheren Temperaturwerte für Abgasturbolader mit größerem Luftmassendurchsatz verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Ladegüter in Form der Ermittlung des genann­ ten turbinenseitigen Luftmassenstromes für ein und denselben Ab­ gasturbolader (11) mehrfach, vorzugsweise wenigstens zehn mal wiederholt und aus den mehreren Meßwerten ein Mittelwert gebildet wird, wobei bei einer gleichbleibenden verdichterseitigen Prüf­ lingseinstellung in zeitlichen Abständen turbinenseitig nachein­ ander mehrere Sätze von Meßdaten erfaßt und datenmäßig zu einem Meßwert verarbeitet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der vom Verdichter (13) angesaugten Luft mit einer Genauigkeit von etwa ± 0,5 Grad der Kelvinskala konstant gehalten und dabei vorzugsweise auf etwa 20°C gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungsverhältnis auf wenigstens ± 1 Promille genau, vorzugsweise auf etwa ±0,5 Promille genau eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Lager (15) des Abgasturboladers (11) während des Prüflaufes unter gleichbleibenden, praxisnahen Bedingungen be­ züglich

• - Ölqualität,
• - Öltemperatur, vorzugsweise zwischen 85 und 90°C und
• - Lager-Zulaufdruck, vorzugsweise im Bereich von 4,7-5 bar des Schmieröles geschmiert werden.