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Screw-Type Supercharger without Timing Gear – Simulation and Verification

Title: Screw-Type Supercharger without Timing Gear – Simulation and Verification
Autor(en): Prof. Dr.-Ing. K. Kauder, Dipl.-Ing. J. Temming
erschienen: 2006
in: VDI-Berichte 1932, S. 145 - 160, VDI-Verlag, Düsseldorf, 2006
Abstract Engine downsizing as a new combustion engine concept is leading to increased interest in mechanical superchargers. The screw-type supercharger is a tried and tested solution, but today only used as an add-on tuning component or in the high-price segment of the automobile industry.

This paper presents some new ideas in the design of screw-type superchargers. The aims are better thermodynamic performance and overall efficiency associated with less parts and simpler assembly which will reduce the complexity and costs of such a supercharger. Characteristic diagrams of the new supercharger without timing gear are presented and discussed.

The second main topic is the verification of the simulation tool KaSim. Comparisons between simulation and measurement are analysed. The influence of friction on seals and bearings and the possibility of reducing this friction is discussed. To take friction into account in the simulation a friction model is implemented. Furthermore the intake flow into the supercharger affects the performance and is analysed.

Zusammenfassung: Das Downsizing von Verbrennungsmotoren hat in letzter Zeit wieder ein verstärktes Interesse an mechanischen Verdrängerladern ausgelöst. Der Schraubenlader ist gerade in diesem Anwendungsbereich eine praktikable und erprobte Lösung, derzeit allerdings nur als Nachrüstsatz in Tuning-Bereich oder im Premiumsegment (z.B. AMG/Daimler Chrysler) der Automobilindustrie.

Dieser Beitrag stellt einige neue Ideen in der Konstruktion von Schraubenladern vor. Zielsetzungen sind neben der Verbesserung der thermodynamischen Energiewandlung und der Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades vor allem weniger Bauteile und eine einfachere Montage. Dies ermöglicht die Reduzierung der Komplexität und der Kosten eines Schraubenladers. Der Schraubenlader ohne Synchronisationsgetriebe ist ein Schritt in diese Richtung. Kennfelder dieses neuen Laders werden diskutiert.

Des weiteren ist die Verifikation des Simulationswerkzeuges KaSim Gegenstand dieses Beitrages. Simulierte und gemessene Kennfelder werden verglichen und analysiert. Der Einfluss der Reibung an Dichtungen und in Lagern und die Möglichkeit diese Reibung zu reduzieren werden diskutiert. Ein Model zur Berechnung der Lagerreibung wird vorgestellt. Weiterhin wird der Einfluss der Einlassströmung in den Schraubenlader auf sein Betriebsverhalten näher betrachtet.

 

 

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