Die Erfindung betrifft eine Prüfanordnung für Turbolader, umfassend eine Brennkammer mit Brennereinsatz, welcher Brennereinsatz mit einer Brennstoffquelle verbindbar ist, und von welcher Brennkammer eine Heissgasleitung zum Turbolader ausgeht, sowie mit einer vom Turbolader ausgehenden Auslassleitung mit vorzugsweise einem Drosselventil, sowie ein Prüfsystem für Turbolader, umfassend eine Brennkammer zur Aufnahme eines Brennereinsatzes, welcher Brennereinsatz mit einer Brennstoffquelle verbindbar ist, und von welcher Brennkammer eine Heissgasleitung zum Turbolader ausgeht, sowie mit einer vom Turbolader ausgehenden Auslassleitung mit vorzugsweise einem Drosselventil.

Antriebssysteme moderner Fahrzeuge enthalten Komponenten und Aggregate, welche im Verbund mit dem Motor wesentlich zu Effizienz, Funktionalität und Qualität des Gesamtsystems beitragen. Die funktionale Entwicklung unter Sicherstellung der gewünschten Komponenteneigenschaften erfordert eine adäquate Prüfung z.B. an Turboladerprüfständen. In der Praxis sind Prüfanordnung und Prüfsysteme wie eingangs beschrieben bekannt geworden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Weiterentwicklung derartiger Anordnungen und Systeme, um damit in flexibler Art und Weise eine Vielzahl von Aggregaten unter den dafür optimierten Bedingungen erproben zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs beschriebene Prüfanordnung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Brennereinsatz auswechselbar in der Brennkammer verankert ist. Mittels dieser Ausführung kann der Brenner und damit auch die Prüfanordnung alternativ mit unterschiedlichen, für den Prüfling am besten passenden Brennstoffen betrieben werden.

Wenn gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eine Kaltgasleitung zum Turbolader führt, die zumindest alternativ zur Heissgasleitung mit dem Turbolader verbindbar ist, können hohe Temperaturgradienten ohne permanentes Ein- und Ausschalten des Brennerbetriebes dargestellt werden, was die Lebensdauer des Brenners deutlich verlängert.

Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass eine Kaltgasleitung zum Turbolader führt, wobei über Regelventile in Heissgas- und Kaltgasleitung das Mischungsverhältnis stufenlos einstellbar ist. Damit lassen sich genau definierte Temperaturverläufe selbst mit hohen Temperaturgradienten sehr genau und nachfahren.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfanordnung ist weiters dadurch gekennzeichnet, dass sich die Heissgasleitung in zwei Teilleitungen verzweigt, die zu jeweils einem von zwei angeschlossenen Turbolader führen, und dass eine Kaltgasleitung vorgesehen ist, die sich in zwei Teilleitungen verzweigt, die ebenfalls zu je- weils einem von zwei angeschlossenen Turbolader führen, wobei jeder Turbolader zumindest alternativ mit einer Teilleitung der Heissgasleitung oder einer Teilleitung der Kaltgasleitung verbindbar ist.

Auch dabei ist es von Vorteil, wenn über Regelventile in allen Teilleitungen jeder Turbolader in stufenlos einstellbarem Mischungsverhältnis mit jeweils einer Teilleitung der Heissgasleitung und einer Teilleitung der Kaltgasleitung verbindbar ist.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch für das eingangs erläuterte Prüfsystem dadurch gelöst, dass zumindest zwei Brennereinsätze für unterschiedliche Brennstoffe vorgesehen und alternativ in die Brennkammer einsetzbar sind.

Wenn jeweils ein Brennereinsatz für Erdgas bzw. für Dieselkraftstoff vorgesehen ist, können damit für sämtliche handelsübliche Kraftfahrzeugturbolader optimale Bedingungen beim Prüflauf hergestellt werden.

In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen und bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

Dabei zeigt die Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Prüfsystems in einer einfachen Ausführungsform, Fig. 2 zeigt eine erweiterte Ausführungsform mit Möglichkeit der Mischung von Heiss- und Kaltgas, und Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Das in einer einfachen beispielhaften Ausführungsform in Fig. 1 dargestellte Prüfsystem eines Turbolader-Prüfstands wird beispielsweise für die Kennfeldermittlung (thermody- namische Charakterisierung) und für spezifische thermomechanische Belastungstests von Abgasturboladern eingesetzt. Dazu beaufschlagt der Turboladerprüfstand, weit über die realen Fahrzeugverhältnisse hinausgehend, beide Seiten des Laders mit frei wählbaren, stationären Druck- und Temperaturverhältnissen. Unter anderem können damit Prüfläufe zur vollautomatisierten Aufzeichnung kompletter Turbinen- und Verdichterkennfelder, zur automatisierten Stopf- und Pumpgrenzenerkennung am Verdichter, zum manuellen Kontrolle und Vermessung einzelner Betriebspunkte, zur Lagerhaltbarkeitsbeurteilung bei einstellbaren Öldruck- und Temperaturverhältnissen oder für Burst Containment- Versuche der Verdichterund Turbinengehäuse gefahren werden. Der Testablauf kann sowohl voll automatisiert, teil- oder auch völlig manuell ausgeführt werden. Während des vollautomatisierten Testbetriebs wird weder ein manueller Eingriff in den Prüfablauf, noch eine Änderung der Prüfparameter benötigt.

Die Turbinenseite Ia des Turboladers 1 wird über die Leitung 2 mit Heißgas beaufschlagt. Die Druckluftversorgung des Prüfstandsbrenners 3 erfolgt über die Leitung 4 und vorzugsweise durch einen Industriekompressor (nicht dargestellt). Der Brenner 3 wird durch das Brennstoffversorgungssytem des Prüfstands geregelt. Vorteilhafterweise ist der Prüfstandsbrenner 3 derart ausgeführt, dass dessen Brennkammer wechselweise mit zwei unterschiedlichen, schnell wechselbaren Brennereinsätzen 3a ausgestattet werden kann, so dass unterschiedliche Brennstoffe zur Anwendung kommen können, vorzugsweise handelsüblicher Dieselkraftstoff und CNG (Erdgas). Der Heißgasmas- senstrom, Druck und Temperatur werden in engen Toleranzen stabil gehalten, die Regelung erfolgt über das Automatisationsystem des Prüfstandes.

Die Verdichterseite Ib des Turboladers 1 wird mit einer Drosselklappe 5 gedrosselt, um den im Realbetrieb von der Verbrennungskraftmaschine verursachten Ladeluftgegendruck zu simulieren. Die Drosselklappe 5 wird ebenfalls durch das Automatisationsystem des Prüfstandes geregelt. Druck und die Temperatur werden im Gasstrom vor und nach dem Verdichter Ib gemessen, wobei der Massenstrom nur nach dem Verdichter Ib gemessen wird.

Die Lager des Turboladers 1 werden mit Öl geschmiert. Ein Konditioniersystem 6 regelt die Temperatur, den Druck und bei Bedarf auch den Durchfluss des Öls. Das Gehäuse des Turboladers 1, zumindest aber der Verdichterseite Ib, wird mit temperatur- und mengengeregeltem Kühlmittel durchströmt.

Die Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Anlage zur vollautomatisierten und paarweisen Lebensdauerprüfung von vorzugsweise identischen Turboladern 1 mittels automatisierten Thermozyklen. Das in Fig. 1 dargestellte und oben erläuterte System kann durch Anbau der zusätzlichen Komponenten zum Abgasturbolader-Prüfsystem gemäß Fig. 2 erweitert werden. Das gezielte Fahren von thermischen Gradienten während des Prüflaufes könnte über einen alternierenden Betrieb des Brenners 3 auch für einen Prüfstand mit nur einem Turbolader realisiert werden, was aber nachteilige Auswirkungen auf das Brennerverhalten und die Standzeit der Brennkammer hätte. Darüber hinaus sind die erzielbaren Temperaturgradienten aufgrund der grossen an der Temperaturänderung beteiligten thermischen Massen (Brenner, Brennkammer, Rohrverbindungen) relativ klein und führen in den meisten Fällen nicht zu den gewünschten Prüfergebnissen.

Daher werden gemäß der in Fig. 2 dargestellten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung immer paarweise montierte Lader wechselseitig mit Heissgas und/oder Kaltluft beaufschlagt. Damit kann der Brenner 3 leistungsseitig im quasistationären Betrieb befeuert werden, was die lange Lebensdauer des Brennersystems absichert. Die Kaltluft wird teilweise über die Leitung 4 zum Brenner 3 und teilweise über die Leitung 4a am Brenner 3 vorbeigeführt und auf zwei Leitungen 4b, 4c aufgeteilt, in welchen Umschaltventile 7 eingebaut sind. Der Ausgang 8 des Brenners 3 wird ebenfalls in zwei Leitungen 8b, 8c aufgeteilt, in welchen Umschaltventile 9 eingebaut sind und die hinter den Umschaltventilen 7 der Kaltgasleitungen 4b, 4c in diese einmünden. Daraus ergeben sich zwei geteilte Massenströme mit unterschied- licher Temperatur und unterschiedlichem Massenfluss, die der Turbinenseite Ia der beiden Turbolader 1 zugeführt wird.

Die Massenströme werden durch das Drosselventil 17 so justiert, dass die im Strom befindliche Energie über die Turbolader-Turbine Ia auf beiden Seiten weitestgehend identisch ist. Somit kann eine Umschaltung zwischen heiss und kalt (d.h. Umschaltung des Heissgases von einer Turbine auf die andere Turbine und gleichzeitig eine gegensinnige Umschaltung des Kaltgases) quasi frei von unerwünschten Zustandsänderungen der beiden Turbolader 1 erfolgen.

Die Luftströme beiden Verdichterseiten Ib werden über Abblasleitungen 10 und allenfalls durch Ölabscheider in die Prüfstandsabsaugung 11 geführt, wobei Vorkehrungen getroffen werden, dass sie sich nicht gegenseitig in den ungewünschten Pumpbetrieb treiben.

Durch die oben erläuterte Art der Umschaltung können mit der Ausführungsform der Fig. 2 höchstmögliche Temperaturgradienten realisiert werden. Zudem wird die statistische Aussagefähigkeit der Prüfung durch die Anhebung der Losgröße auf zwei Lader lverbessert. Der Ablauf der Umschaltvorgänge wird vorzugsweise vollautomatisiert über das Automatisierungssystem des Prüfstandes abgefahren. Eine Ersetzung eines der Lader 1 durch eine Drosselblende wäre allenfalls möglich, wobei dann aber Massenstromspreizungen zu erwarten sind.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, welche sich vorvorteil hafterweise für den Volllast-Stop Betrieb eignet. Ziel dieser Test-Sequenz ist, dass die aufgeheizten Wellenlager des heissen Turboladers 1 nicht mehr konditioniert werden, d.h. keine Wärmeabfuhr erfolgt. Das hat zur Folge, dass sich der Laderkörper über die noch im System enthaltene Wärme weiter aufheizt und die Ölfüllung im Lager möglicherweise schädigt. Somit können zum einen Zeitstandsverhalten von Turbolader-Lagerungen unter ungünstigen Betriebsbedingungen dargestellt werden, zum anderen können thermische Schädigungsmechanismen der Lagerung antizipiert bzw. nachgebildet und untersucht werden (verschä rfter VoI last-Abscha Itbetrieb) .

Der Ausgang 8a des Brenners 3 wird wiederum in zwei Leitungen 8b, 8c aufgeteilt, wobei die Leitung 8b zur Turbinenseite Ia des Turboladers 1 führt. Über Umschaltventile 9 in den Leitungen 8b, 8c kann die Leitung 8b geschlossen und die Leitung 8c geöffnet werden, die einen schaltbaren Bypass um die Turbinenseite Ia des Turboladers 1 darstellt und in die Abgasleitung 12 der Turbinenseite Ia mündet, vorzugsweise hinter einem allfälligen Druckregelventil 13.

Der installierte Lader 1 ist für die Durchführung des Volllast-Stop Betriebs stationär am Sollbetriebspunkt eingeregelt und ist komplett durchwärmt. Dann wir der Brenner 3 spontan weggeschaltet, was bedeutet, dass durch die Turbine Ia kein Heissgas und durch den Verdichter Ib kein Luftmassenstrom mehr gefördert wird. Die Konditioniersysteme (Wasser/ Schmieröl) 6 werden abgeschaltet. Dabei wird der Brenner 3 wird mit dem schnellstmöglichen Gradienten auf minimale Leistung gefahren, die Brennertemperatur wird möglichst beibehalten. Der Heissgasmassenstrom wird auf das systemisch mögliche Minimum reduziert und im Bypass an der Turbine Ia vorbeigeführt. Dieser abgeschaltete Zustand wird für eine im Prüflauf zu definierende Zeit beibehalten. Das Wiederanfahren des zu prüfenden Turboladers 1 wird über eine vordefinierte Routine durchgeführt, der vorige Sollbetriebspunkt wieder angefahren.

Ansprüche: