Überdruckventil - regelbar?

alles, was nicht in die übrigen Technik-Kategorien passt

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unknow74
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Überdruckventil - regelbar?

#1 Beitrag von unknow74 » 2011-01-06 8:49:39

...etwas OT aber eigentl. auch nicht.

Ich suche ein regelbares Überdruckventil im Bereich von 0,1 bis 1bar für gasförmige Medien.

Hintergrund dazu, beim geplanten Kompressorumbau am Deutz will ich mich langsam dem optimalen Ladedruck nähren...

Hat jemand ne Idee, wo man solch Ventil beziehen kann?
Zuletzt geändert von unknow74 am 2011-01-06 8:50:15, insgesamt 1-mal geändert.
MfG Chrischan

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#2 Beitrag von OliverM » 2011-01-06 9:59:35

Hier z.B.


Grüße

Oliver

edit: Link entfernt , da nur im DL-Bereich möglich. Was du brauchst wäre ein Bypass der nicht nur den "Ladedruck" regelt , sondern auch in der Lage ist die 1.000de Liter Luft , die abgeführt werden muss zu Bewältigen.

Grüße

Oliver
Zuletzt geändert von OliverM am 2011-01-06 10:03:42, insgesamt 1-mal geändert.
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#3 Beitrag von OliverM » 2011-01-06 10:19:03

Du musst im Netz nach Popoff-Ventilen oder Bypassventilen suchen .

Grüße

Oliver
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#4 Beitrag von x-molich » 2011-01-06 11:13:01

Heißt das nicht: Einstellbares Wastegate?

Grüße

Sascha
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#5 Beitrag von Pirx » 2011-01-06 22:18:28

x-molich hat geschrieben:Heißt das nicht: Einstellbares Wastegate?

Grüße

Sascha
Nicht unbedingt ...

Zur Regelung des max. Ladedrucks bei Turboladern gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten: das Wastegate oder den Bypass. Man muß sich halt vorher überlegen, welche Regelung man verwenden möchte ...

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#6 Beitrag von unknow74 » 2011-01-06 22:34:13

Wastegate wär' schon ganz gut, weil Byepaß hab ich beim Kompressor nicht :cool:
MfG Chrischan

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#7 Beitrag von OliverM » 2011-01-07 0:50:11

unknow74 hat geschrieben:Wastegate wär' schon ganz gut, weil Byepaß hab ich beim Kompressor nicht :cool:
Den Byepaß müsstest du dir dann selber bauen.

Grüße

Oliver
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#8 Beitrag von x-molich » 2011-01-07 10:11:25

ok ok ok ich habe das Wörtchen Kompressor nicht richtig gelesen.
Da dürfte das Wastegate nix bringen.

Kannst Du den Kompressor nicht über die Größe der Riemenscheibe einstellen.

Ein Roots-Gebläse hat vielleicht nicht soviel Schlupf, d.h. pro Umdrehung fördert es ein bestimmtes Volumen. Dein Motor nimmt pro Umdrehung auch ein bestimmtes Volumen ab. Das Verhältnis zwischen den beiden Volumina könnte so etwas wie den Ladedruck darstellen.

Mal so als Denkanstoß.


Grüße

Sascha
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#9 Beitrag von unknow74 » 2011-01-07 11:22:53

...der Denkanstoß paßt schon soweit.

Gefördertes Luftvolumen über das Übersetzungsverhältnis als "Grundeinstellung", die Feineinstellung dann über ein entsprechendes federbelastetes Ventil und Unterlegplättchen ins freie oder wieder in den Ansaugtrakt vor dem Kompressor.

Hier gehts nicht um maximale Leistung sondern um einen Ladedruck irgendwo zw. 0,2 und vielleicht max. 0,5 bar über das gesamte Drehzahlband (deshalb auch Kompressor anstelle Turbolader). Das hatte ich irgendwo schon mal gedanklich durchgespielt und so'n Eaton M90 paßt von der Luftmenge recht perfekt.

Max. 2800 Kurbelwellenumdrehungen/min bei 0,5bar Ladedruck entsprechen rund 7,5m³/min Luftvolumen - da läuft der Kompressor nichtmal annährend in Drehzahlregionen, die ihm in irgendeiner Art und Weise schädlich wären oder den Verschleiß hoch treiben. Die hierzulande verbauten Kompressoren aus Benz und BMW-Mini bspw. sind einfach zu klein oder drehen dann eben irgendwo knapp unter 10.000U/min - der große Eaton vergleichbar bei ca. 5500U/min - also nichtmal im Bereich, wo er nennenswert Leistung schluckt...

Um mich dem brauchbaren Ladedruck anzunähren, kann ich erstmal nur über das Ventil arbeiten um dann später eine entsprechende Riemenscheibe zu drehen.

Nen Kollege von mir hat im Galopper mit Saugdiesel erstaunliche Motorcharackteristikveränderungen wahrgenommen, indem er ihm bloß den Ansaugtrackt vom Turbomotor verpaßt hat - d.h. annährend doppelter Ansaugdurchmesser mit nicht angeschlossenem Ladeluftkühler (also keine extra Kühlwirkung, weil direkt unter der Motorhaube ohne Lufthutzen, keine Änderungen im Bereich der Einspritzpumpe). Vorher erreichte der Wagen die 100km/h, danach gings gegen ein Gummiband bis zur V/max 120km/h - nach der Änderung läuft der Motor wesentlich spritziger und "stürmt" bis 120km/h vorwärts. Man merkt deutlich, dass der Motor ab 100km/h noch will und auch Leistung kommt.
MfG Chrischan

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#10 Beitrag von unihell » 2011-01-09 11:44:30

Hallo

ein Kompressor egal welcher Bauart und Schaltung, verbraucht immer äußere Energie, sprich er entnimmt dem Motor an der Kurbelwelle Antriebsleistung. Diese muss vorher durch Verbrennung von Kraftstoff erzeugt werden (immer Mehrverbrauch)
Ein Abgas-Turbo entnimmt im Abgas enthaltene Wärme-Energie, die sonst in die Umluft verpufft. Deshalb sollte der Turbo auch so nahe wie möglich an den Motor und mit möglichst heißem Abgas befeuert werden. Im Ansaugtakt (der dann richtig Einblastakt heißen müsste) wird positive Energie gewonnen statt für die Ansaugleistung diese von der Kurbelwelle zu ziehen. Das ist der eigentliche Gewinn des Turbos.
Für deine Ansprüche empfehle ich VTG-Lader. Die Liefermenge läßt sich einfach über den Ladedruck regeln und sind auch von niedrieger Liefermenge auf hohe Liefermenge schnell regelbar.
Zuletzt geändert von unihell am 2011-01-09 11:48:03, insgesamt 1-mal geändert.
Gruß Helmut

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#11 Beitrag von unknow74 » 2011-01-09 11:52:20

Das ist bekannt, für einen Turbo ist kein Platz! Es gibt zwar wenigestens einen Robur mit BF4L913, allerdings sitzt dort der Motor in der vorderen Einbauposition im Gegensatz zu der hinteren bei mir...

Der Turbo ist genau deswegen raus und die Verlustleistung zum Betrieb des Kompressors ist berücksichtigt.
MfG Chrischan

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#12 Beitrag von x-molich » 2011-01-09 12:54:09

Hi,

wenns da nix fertiges gibt, kannst Du nicht einfach so ne Art Weiche bauen, leidlich strömungsgünstig hinter den Kompressor, sodaß Du einen gewissen Luftanteil verstellbar wieder abbläst. Ich denke, bei sowas wird das Druckverhältnis im weiten Bereich konstant bleiben.


Grüße

Sascha
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#13 Beitrag von OliverM » 2011-01-09 13:00:15

unihell hat geschrieben:Hallo

ein Kompressor egal welcher Bauart und Schaltung, verbraucht immer äußere Energie, sprich er entnimmt dem Motor an der Kurbelwelle Antriebsleistung. Diese muss vorher durch Verbrennung von Kraftstoff erzeugt werden (immer Mehrverbrauch)
Ein Abgas-Turbo entnimmt im Abgas enthaltene Wärme-Energie, die sonst in die Umluft verpufft. Deshalb sollte der Turbo auch so nahe wie möglich an den Motor und mit möglichst heißem Abgas befeuert werden. Im Ansaugtakt (der dann richtig Einblastakt heißen müsste) wird positive Energie gewonnen statt für die Ansaugleistung diese von der Kurbelwelle zu ziehen. Das ist der eigentliche Gewinn des Turbos.
Für deine Ansprüche empfehle ich VTG-Lader. Die Liefermenge läßt sich einfach über den Ladedruck regeln und sind auch von niedrieger Liefermenge auf hohe Liefermenge schnell regelbar.
Hi Helmut , das mit der Wärmeenergieaufnahme durch den Turbolader musst du mir mal genauer Erklären . Ich habe dieses ein wenige anders gelernt . So wie ich das gelernt habe nutzt der Turbolader die Energie , die durch den vorhanden Abgasdruck vorhanden ist .
Wo ich dir Recht gebe ist daß ein VTG-Lader die bessere Lösung wäre , wenn der benötigte Platz dafür vorhanden wäre .

Grüße

Oliver
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#14 Beitrag von felix » 2011-01-09 14:14:59

Ähm...

Unsinn! Warum den Druck senken?

Wofür genau willst du den Ladedruck begrenzen? Der hat keinen direkten Bezug auf die Belastung des Motors. Wir sprechen hier doch von einem Diesel-Motor, der läuft immer mit Luftüberschuss. Das ist kein Benziner, du kannst nicht zu viel Luft im Zylinder haben.

Ein Wastegate ist Kraftstoff-Verschwendung, die mechanische Energie der Druckluft kann den Motor direkt antrieben. Das ist was für Vergasermotoren.


Mal etwas tiefer in die Thermodynamik eingestiegen:

Es gibt in fast allen Turbodieseln Bypass-Ventile, die haben jedoch einen ganz anderen Zweck: Je kleiner der Turbo, desto mehr Luft bei kleinen Drehzahlen (Und da ist hohes Drehmoment wichtig). Daher wird die Turbine so klein wie irgend möglich gewählt (Macht sie auch billiger...). Das bring bei kleinen Drehzahlen dann maximal früh Ladedruck. Bei hohen Drehzahlen würde die Sache jedoch an allen Fronten den Hitze- bzw. Drehzahltod sterben. Daher gibt es auf Abgasseite Bypassventile, welche die überflüssigen Abgase an der Turbine vorbei leiten. So bekommt der Turbo-Motor eine vernünftige Charakteristik. Dabei dient der Bypass jedoch dem Schutz der Technik und des Wirkungsgrades bei kleiner Turbine, ein recht konstanter Ladedruck ist nur ein Nebenprodukt.

Bypass selbst bauen wird nix, bei den Temperaturen ist das Werkstofftechnisch die ganz große elektrische Eisenbahn!


Also in knappen Worten: Zu viel Ladedruck kann der Motor nicht haben - rein damit.* Begrenzt wird am Regler der Einspritzpumpe: Diesel = Leistung = Volumenstrom = Druck = Drehmoment = Hitze.


* Theoretisch hat die Verdichtung des Motors einen Einfluss auf die Belastung des Motors. Je höher ich die Luft verdichte, desto höher ist die Temperatur der Luft im Zylinder vor der Verbrennung. Zusammen mit dem Temperaturanstieg beim Verbrennen ergibt sich die gesamte Belastung des Motors.

Also: Wenn du dem Motor vorverdichtete Luft fütterst und so das Verdichtungsverhältnis erhöhst, so erhöhst du die Belastung des Motors, noch ohne dass es eine Leistungssteigerung gegeben hat. Nun, die zusätzliche Verdichtungswärme entsteht jedoch im Kompressor und nicht im Brennraum, die kann man am Gehäuse auch fühlen.

Schiebst du diese Luft ungekühlt direkt vom Lader in den Motor, würde ich die Verdichtung des Motors um etwas weniger als die Vorverdichtung durch den Turbo herabsetzen. (Bei Deutz einfach: Scheiben unter die Zylinder). Besser ist es jedoch die Luft vorab zu kühlen. Neben besserem Anspringen wird der Wirkungsgrad (=Spritverbrauch) eines Motors umso besser, umso weiter ich die heißen Gase im inneren des Kolbens nutzbringend entspannen kann. Und je höher das Verdichtungsverhältnis umso länger kann ich die Entspannung der heißen Gase im Kolben an der Kubelwelle nutzen. Daher ist ein Herabsetzen der Verdichtung kein guter Weg. Deutz setzt jedoch bei ungekühlter Aufladung von 1:19 auf 1:17 herab. Wirkunsggradtechnisch ist man damit vom Direkteinspritzer wieder beim Vorkammermotor angelangt...

So baut man dann auch Renndiesel: Mit miserablen Verdichtungen (Motor braucht Vorheizung um überhaupt anzuspringen), Ladeluftkühlern und Wassereinspritzung wird irgendwie versucht die Temperaturen im Motor so klein zu halten, dass die Spezialkolben gerade so noch nicht schmelzen... :)

P.S: Das mit dem Druckverhältnis gilt auch für die Turbine des Laders: Je höher das Druckverhältnis, desto besser der Wirkunsggrad. Deshalb Stoßdruckaufladung: Lieber kurzzeitig hohe Drücke und dann Pause beim Stoß, als kontinuierlich einen geringeren Druck bei Staudruckaufladung. Staudruckladung taugt nur, wenn man man den Lader so klein macht, dass wieder hohe Druckverhältnisse anliegen. Das funktioniert aber nur bei einer bestimmten Drehzahl, wird die Drehzahl kleiner passt der Wirkungsgrad nicht, wird die Drehzahl größer geht die Geschichte kaputt.

Bei den Stößen ist das besser: Die Druckverhältnisse zum Zeitpunkt des Stoßes sind nicht von der Drehzahl abhängig. Nimmt die Drehzahl ab, werden die Pausen zwischen den Stößen länger, das Druckverhältnis bleibt jedoch ähnlich groß.

P.P.S: Druck ist bei Gasen proportional der Temperatur. Im Prinzip kannst du die beiden Begriffe oben jeweils austauschen. Thermische Belastung bedeutet immer auch mechanische Belastung durch Druck.

MlG,
Felix

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#15 Beitrag von felix » 2011-01-09 14:56:43

Hallo Oliver,
Hi Helmut , das mit der Wärmeenergieaufnahme durch den Turbolader musst du mir mal genauer Erklären . Ich habe dieses ein wenige anders gelernt . So wie ich das gelernt habe nutzt der Turbolader die Energie , die durch den vorhanden Abgasdruck vorhanden ist .
Wo ich dir Recht gebe ist daß ein VTG-Lader die bessere Lösung wäre , wenn der benötigte Platz dafür vorhanden wäre .
Ich versuche Helmut mal zu unterstützen:

Wir nehmen einen Motor der immer auf 1500 Touren mit gaspedal auf Bodenblech läuft. Also konstante Leistung und konstante Drehzahl.

Druck und Temperatur ist das selbe! Hast du schon mal das Ventil aus einem LKW-Reifen geschraubt? Die Luft wird bei entweichen so kalt, dass sich Eis am Rohr bildet. Genauso wenn man viel Gas aus einer Gasflasche entnimmt: Eis. Kühlschrank, Klimaanlage u.s.w.: Funktioniert genau so. Zu einem hohen Druck gehört immer auch eine hohe Temperatur.

Also: Wenn das Gas entspannt, wird es zwingend kälter, damit die Regel "Druck ~ Temperatur" weiter stimmt. Wenn der Turbo nun den Druck im Auspuff um ein halbes Bar senkt, sinkt auch die Temperatur der Abgase um das Maß für ein halbes Bar. Genau so, wie auch beim Ausströmen aus dem Reifen.

Einfacher ist immer die Betrachtung der Energien: Die Gesamtenergie muss immer gleich sein, der Satz der Energieerhaltung gilt immer und überall.
Der Motor pumpt ordentlich Energie in den Auspuff (etwa 70-120% der Motorleistung). Weiter pumpt der Motor eine feste Menge Gas durch den Auspuff (Hubraum * Drehzahl). Die Energie erhitzt das Gas auf eine bestimmte Temperatur, passend zur Menge des Gases und der Energie.
Nehme ich jetzt Energie aus dem System heraus, weil die Gase Arbeit an einer Turboladerschaufel verrichten, so sinkt die Temperatur des Gases da ja der Volumenstrom gleich bleibt.

Ähnliches gilt bei einem Hindernis im Auspuff: Je schneller ein Gas strömt, desto geringer ist sein Druck. (Flugzeugflügel) Sinkt der Druck, sinkt auch die Temperatur des Gases. Aus Sicht der Energien betrachtet: Es nimmt die thermische Energie ab, dafür liegt kinematische Energie im Luftstrom vor: Masse der Luft * Geschwindigkeit des Luftstroms.
Baue ich ein Hindernis in den Auspuff, erhöht sich der Druck. Das Gas kann nur noch langsam an dem Hindernis vorbei strömen, weil der Motor ja eine konstante Menge Luft fördert muss sich die Dichte und damit der Druck erhöhen, damit die selbe Menge Luft an dem Hindernis vorbei kommt. Mit dem Druck erhöht sich auch proportional die Temperatur vor dem Hindernis. Aus Sicht der Energien: Strömungsenergie kleiner, weil Strömungsgeschwindigkeit bei konstanter Gasmenge langsamer. Dafür thermische Energie größer, weil Druck höher und damit Temperatur höher.

Gruß,
Felix

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#16 Beitrag von felix » 2011-01-09 15:02:29

@Helmut.

VTG wäre zum empfehlen. Schön und gut, Pumpe-Düse wäre auch zu empfehlen...

Wie soll die VTG bei so einem Projekt geregelt werden? Ein Bypass kann man mit einer Druckdose proportional regeln. Druck an der Feder einstellen und gut.

VTG erfordert jedoch Elektronische Regelung, wie soll man ein Steuergerät für eine Nullserie entwickeln?

MlG,
Felix

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#17 Beitrag von OliverM » 2011-01-09 15:14:49

felix hat geschrieben:@Helmut.

VTG wäre zum empfehlen. Schön und gut, Pumpe-Düse wäre auch zu empfehlen...

Wie soll die VTG bei so einem Projekt geregelt werden? Ein Bypass kann man mit einer Druckdose proportional regeln. Druck an der Feder einstellen und gut.

VTG erfordert jedoch Elektronische Regelung, wie soll man ein Steuergerät für eine Nullserie entwickeln?

MlG,
Felix
..es gibt mechanisch geregelte VTG Lader . Ich habe einen bei meinem LR - Defender verbaut .

....den Bypass kann er auf der Druckseite(Ansaugseite) des Systems einbauen , damit wäre auch die thermische Belastung nicht Vorhanden.

Grüße

Oliver
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#18 Beitrag von felix » 2011-01-09 15:43:12

Hallo Oliver,

ok, das ist interessant. Ich kenne die nur mit Steuergerät.

Gruß,
Felix

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