Anwendung der Infinite-Tube-Technique zur instationären Druckmessung in der Radialturbine eines Abgasturboladers

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Qualifikation instationärer Druckmesstechnik für

den Einsatz unter den extremen Bedingungen in einer Radialturbine mit variabler Turbinengeometrie

(VTG) eines Abgasturboladers. Hierfür wurden Sonden nach dem Prinzip der Infinite-

Tube-Messtechnik ausgelegt, kalibriert und erfolgreich appliziert.

Die Kalibrierung erfolgte jeweils im Stoßrohr und am Turbolader im kalten Betriebszustand.

Während im Stoßrohr nur akustische Signale vorliegen, setzt sich im Turbolader das Signal

aus hydrodynamischen und akustischen Anteilen zusammen. Es zeigte sich, dass die ITTMesstechnik

reibungsbedingte, hydrodynamische Fluktuationen vollständig dämpft und akustische

Effekte von diesen isoliert. Der Einsatz beider Kalibriermethoden ermöglichte es unter

Ausnutzung dieser besonderen Eigenschaft der ITT-Sonde im ersten Schritt ein sog. ¿Indirektes

Verfahren¿ zu entwickeln. Dadurch gelang es erstmalig, allein aus den Signalen von

zwei gegenüber bisher hierfür drei erforderlichen Sensoren (bekannt als 3-Mikrophon-

Methode) den akustischen und den hydrodynamischen Signalanteil zu separieren. Im Hinblick

auf den Einsatz der Messtechnik im heißen Betriebszustand und vor dem Hintergrund,

dass die im kalten Betriebszustand des Turboladers ermittelte Charakteristik nur auf einen

eingegrenzten Frequenzbereich und damit einen Teil des Kennfeldes beschränkt ist, wurde

des Weiteren das ¿Direkte Verfahren¿ entwickelt. Durch Einführung der Reibungskraft und

Verknüpfung der experimentell ermittelten Charakteristika mit dem Geschwindigkeitsdreieck

konnte durch diese Arbeit erstmals eine formelmäßige Beschreibung in Form einer Exponentialfunktion

geliefert werden, die eine Extrapolation des Verhaltens in Abhängigkeit der Frequenz

und somit die Beschreibung des gesamten Kennfeldbereichs ermöglicht.