BMW N57 35d 313 PS Turboinlet – CFD-optimierte Luftführung für den 313-PS-Diesel
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Das neue RevDop Turboinlet für den BMW N57 35d mit 313 PS ist das Ergebnis eines konsequent datenbasierten Entwicklungsprozesses.
Von der Erfassung der OEM-Geometrie über die Topologieoptimierung und CAD-Konstruktion bis zum direkten CFD-Vergleich wurde das Bauteil Schritt für Schritt auf eine effizientere Luftführung vor dem Turbolader ausgelegt.
Das Ergebnis unserer CFD-Auswertung ist deutlich: ca. 20 % weniger Druckverlust und ca. 10 % mehr Fluidvolumen gegenüber dem untersuchten OEM-Inlet.
Dabei geht es uns nicht darum, ein Bauteil einfach nur größer zu machen. Entscheidend ist die Frage, wie die Luft tatsächlich durch das Bauteil strömt.
Wir entwickeln nicht nach Bauchgefühl. Wir entwickeln nach Daten.
Das neue Turboinlet für den BMW N57 35d 313 PS
Der BMW N57 35d mit 313 PS gehört zu den leistungsstärksten Ausbaustufen der N57-Dieselmotoren. Mit der hohen spezifischen Leistung steigen auch die Anforderungen an die Luftführung auf der Ansaugseite des Turboladers.
Das Turboinlet sitzt dabei an einer besonders wichtigen Stelle: unmittelbar vor dem Verdichtereinlass des Turboladers.
Hier muss die angesaugte Luft möglichst effizient und kontrolliert in Richtung Verdichter geführt werden.
Schon kleine geometrische Veränderungen können das Strömungsbild beeinflussen. Deshalb betrachten wir ein Turboinlet bei der Entwicklung nicht einfach als Verbindungsrohr zwischen zwei Komponenten.
Für uns ist es ein strömungsführendes Bauteil.
Und genau deshalb beginnt die Entwicklung nicht mit einem Drucker, sondern mit Daten.
Warum die Geometrie vor dem Turbolader entscheidend ist
Beim Blick auf ein originales Turboinlet wirkt die Funktion zunächst simpel: Luft kommt hinein und wird zum Turbolader geführt.
Strömungstechnisch ist dieser Bereich allerdings deutlich komplexer.
Die Luft muss Richtungsänderungen durchlaufen, Querschnitte verändern sich und die Strömung wird schließlich in den vergleichsweise kleinen Einlassbereich des Turboladers geführt.
Dabei können unter anderem entstehen:
- Strömungsablösungen
- Verwirbelungen
- ungleichmäßige Geschwindigkeitsverteilungen
- zusätzliche Druckverluste
Diese Effekte sind besonders dann interessant, wenn sie direkt vor dem Verdichtereinlass auftreten.
Denn genau dort möchte man die Strömung möglichst kontrolliert und gleichmäßig an den Turbolader übergeben.
Das OEM-Inlet des N57 35d
Bei der Analyse des OEM-Inlets des N57 35d 313 PS ist uns insbesondere der Bereich direkt vor dem Turbolader aufgefallen.
Vor allem im oberen Bereich befinden sich scharfe Kanten und relativ harte Geometrieübergänge.
Diese Geometrie beeinflusst das Strömungsfeld unmittelbar vor dem Lader und kann Strömungsablösungen begünstigen.
Das bedeutet nicht, dass das originale Bauteil für seine eigentliche Serienaufgabe ungeeignet ist. Ein OEM-Bauteil muss eine große Anzahl verschiedener Anforderungen erfüllen – darunter Fertigung, Bauraum, Kosten, NVH, Dauerhaltbarkeit und die Integration in das komplette Fahrzeug.
Unser Entwicklungsziel ist ein anderes:
Wir können die Geometrie gezielt auf eine möglichst effiziente Luftführung optimieren.
Und dafür nutzen wir Methoden aus der technischen Entwicklung, die weit über simples Vergrößern von Querschnitten hinausgehen.
3D-Scan: Die Basis für unsere Entwicklung
Bevor wir die Geometrie verändern, muss zunächst einmal klar sein, wie das originale Bauteil tatsächlich aussieht.
Dafür erfassen wir die relevante OEM-Geometrie mit einem 3D-Scan.
So können wir nicht nur Außenkonturen betrachten, sondern auch die für die Entwicklung wichtigen Übergänge und Einbausituationen digital erfassen.
Das daraus entstehende CAD-Modell bildet die Basis für die nächsten Entwicklungsschritte.
Denn unser Anspruch ist nicht, irgendein Turboinlet zu konstruieren.
Wir wollen ein Bauteil entwickeln, das sich präzise in den vorhandenen Bauraum integrieren lässt und gleichzeitig eine optimierte Innengeometrie besitzt.
Topologieoptimierung: Wo die bionische Geometrie entsteht
Ein zentraler Bestandteil unserer Entwicklung ist die Topologieoptimierung.
Dabei wird anhand definierter Randbedingungen ermittelt, wie sich Material und Strukturen aus technischer Sicht sinnvoll anordnen lassen.
Das Ergebnis ist eine organisch wirkende Struktur, die stark an Formen aus der Natur erinnert.
Genau daraus entsteht die bionische Geometrie, die für viele RevDop-Produkte charakteristisch ist.
Wichtig dabei: Die Topologieoptimierung liefert uns nicht einfach ein fertiges Bauteil, das anschließend 1:1 gedruckt wird.
Sie liefert vielmehr die Grundlage dafür, wie eine technisch sinnvolle Strömungsstruktur aussehen kann.
Diese Geometrie wird anschließend von uns konstruktiv weiterentwickelt und in ein nutzbares CAD-Bauteil überführt.
Dabei müssen selbstverständlich auch reale Anforderungen berücksichtigt werden:
Bauraum, Anschlüsse, Montage, Fertigung und die Schnittstellen zum Fahrzeug.
So wird aus einer optimierten Topologie ein tatsächlich einsetzbares Bauteil.
Von der Topologie zum RevDop Turboinlet
Nach der Topologieoptimierung wird die Struktur abkonstruiert und in eine fertigungsgerechte CAD-Geometrie überführt.
Dieser Schritt ist besonders wichtig.
Denn eine theoretisch optimale Struktur ist noch lange kein fertiges Produkt.
Wir müssen die Geometrie so umsetzen, dass sie:
- in den vorhandenen Bauraum passt,
- mit den vorhandenen Schnittstellen kompatibel ist,
- gefertigt werden kann,
- montierbar ist
- und ihre strömungstechnischen Vorteile möglichst gut beibehält.
Erst jetzt haben wir ein konkretes RevDop Turboinlet, das wir gegen das OEM-Bauteil antreten lassen können.
Der direkte CFD-Vergleich: OEM gegen RevDop
Jetzt kommt einer der wichtigsten Schritte unseres Entwicklungsprozesses:
Der direkte CFD-Vergleich zwischen OEM-Inlet und RevDop Inlet.
Wir simulieren dabei nicht nur unser eigenes Bauteil und sagen anschließend, dass die Geometrie „besser aussieht“.
Wir wollen einen objektiven Vergleich.
Dabei betrachten wir unter anderem das Strömungsfeld und den Druckverlust.
Besonders interessant ist die Situation direkt vor dem Turbolader.
Während das OEM-Inlet in diesem Bereich aufgrund seiner schärferen Geometrie stärkere Störungen des Strömungsfeldes zeigt, weist die optimierte RevDop-Geometrie eine deutlich harmonischere Strömungsführung auf.
Die Luft wird kontrollierter in Richtung Verdichtereinlass geführt.
Unsere Entwicklungsregel: mindestens 10 % weniger Druckverlust
Bei RevDop gibt es dabei eine klare technische Vorgabe.
Eine neue Geometrie wird nicht deshalb weiterentwickelt, weil sie interessant aussieht oder weil sie sich im CAD gut darstellen lässt.
Im direkten CFD-Vergleich muss das entwickelte Inlet gegenüber dem OEM-Bauteil einen Druckverlustvorteil von mindestens 10 % erreichen.
Erst wenn diese technische Hürde erreicht wird, gehen wir mit der Geometrie in die finale Weiterentwicklung.
Das sorgt dafür, dass unsere Entwicklung nicht vom subjektiven Eindruck abhängt.
Nicht:
„Das sieht strömungsoptimiert aus.“
Sondern:
„Die Simulation zeigt einen messbaren Vorteil gegenüber dem OEM-Bauteil.“
Beim neuen BMW N57 35d 313 PS Turboinlet konnten wir dieses Ziel deutlich übertreffen.
Das Ergebnis: ca. 20 % weniger Druckverlust
Unsere CFD-Auswertung des neuen RevDop Turboinlets zeigt gegenüber dem OEM-Inlet:
ca. 20 % weniger Druckverlust
Zusätzlich zeigt die Simulation:
ca. 10 % mehr Fluidvolumen
und ein deutlich harmonischeres Strömungsfeld.
Besonders sichtbar wird der Unterschied in dem Bereich direkt vor dem Turbolader.
Während die OEM-Geometrie dort durch schärfere Kanten und ungünstigere Übergänge stärkere Strömungsstörungen erzeugt, ist die Strömung im RevDop Inlet deutlich gleichmäßiger ausgebildet.
Damit wird genau das erreicht, worauf unsere Entwicklung abzielt:
eine effizientere Luftführung vor dem Turbolader.
Was bedeuten 20 % weniger Druckverlust eigentlich?
Eine wichtige Frage, denn eine technische Zahl sollte nicht aus dem Zusammenhang gerissen werden.
20 % weniger Druckverlust bedeutet nicht automatisch 20 % mehr Motorleistung.
Die tatsächliche Leistungsentwicklung eines Turbomotors hängt von zahlreichen weiteren Faktoren ab – beispielsweise vom Turbolader, Ladedruck, der Motorsteuerung, der gesamten Ansaug- und Ladeluftstrecke sowie vom jeweiligen Betriebszustand.
Deshalb übersetzen wir unsere CFD-Ergebnisse nicht einfach in eine frei erfundene PS-Zahl.
Unser Anspruch ist ein anderer:
Wir wollen zeigen, dass das Bauteil die Strömungsbedingungen nachweisbar verbessert.
Der Vorteil des neuen N57 35d 313 PS Turboinlets liegt daher zunächst in der strömungstechnischen Optimierung.
Das ist der Unterschied zwischen einer technischen Entwicklung und einem reinen Marketingversprechen.
Warum wir nicht einfach ein größeres Rohr bauen
Ein häufiges Missverständnis bei Turboinlets lautet:
Je größer der Querschnitt, desto besser.
So einfach ist Strömungsoptimierung nicht.
Ein größerer Querschnitt kann zwar grundsätzlich Einfluss auf die Strömungsgeschwindigkeit und den Druckverlust haben. Gleichzeitig müssen aber Übergänge, Richtungsänderungen, lokale Strömungszustände und der Einlass des Turboladers berücksichtigt werden.
Eine möglichst große Öffnung allein garantiert deshalb noch keine optimale Strömung.
Bei RevDop geht es vielmehr darum, die gesamte Innengeometrie als Strömungsweg zu betrachten.
Genau hier kommt die Kombination aus Topologieoptimierung und CFD ins Spiel.
Die Geometrie wird nicht nur nach optischen Kriterien gestaltet.
Sie wird anhand ihrer strömungstechnischen Wirkung entwickelt.
Bionische Geometrie – Technik statt Show
Die charakteristische Form unserer Bauteile ist deshalb kein Selbstzweck.
Die bionische Geometrie entsteht aus unserem Entwicklungsprozess.
Ausgehend von der Topologieoptimierung entstehen organische Strukturen und fließende Übergänge, die anschließend technisch konstruiert und mithilfe von CFD überprüft werden.
Das bedeutet:
Bionik bei RevDop ist kein Designtrend.
Sie ist das Ergebnis eines technischen Optimierungsprozesses.
Die Form soll nicht nur interessant aussehen.
Sie soll einen funktionalen Zweck erfüllen.
Warum additive Fertigung für diese Geometrie ideal ist
Die komplexen Geometrien, die aus unserem Entwicklungsprozess entstehen, lassen sich mit klassischen Fertigungsverfahren nicht immer wirtschaftlich oder sinnvoll umsetzen.
Die additive Fertigung bietet hier einen entscheidenden Vorteil.
Strukturen mit organischen Übergängen und komplexen Innenkonturen lassen sich direkt aus dem CAD-Modell fertigen.
Das neue N57 35d 313 PS Turboinlet wird deshalb aus PA12 gefertigt.
So können wir die entwickelte Geometrie möglichst direkt in ein funktionierendes Bauteil überführen.
Für RevDop ist die Fertigung dabei kein vom Entwicklungsprozess getrenntes Thema.
CAD, Simulation und Fertigung müssen zusammenpassen.
Vom OEM-Bauteil zum RevDop Inlet
Der komplette Entwicklungsprozess lässt sich deshalb vereinfacht so darstellen:
3D-Scan → CAD → Topologieoptimierung → Abkonstruktion → CFD-Vergleich → Prototyp → Weiterentwicklung
Und genau darin liegt unser Anspruch.
Wir wollen nicht einfach vorhandene Tuningteile nachbauen oder einen Querschnitt vergrößern.
Wir wollen verstehen, warum eine Geometrie so funktioniert, wie sie funktioniert – und anschließend gezielt verbessern.
Einbau des BMW N57 35d 313 PS Turboinlets
Bei der Entwicklung haben wir nicht nur die Strömungsgeometrie berücksichtigt, sondern auch die reale Einbausituation am Fahrzeug.
Beim BMW N57 35d 313 PS ist der Einbau allerdings nicht als einfacher Plug-and-Play-Tausch innerhalb weniger Minuten ausgelegt.
Für die Montage muss unter anderem der Kühlerlüfter ausgebaut werden. Zusätzlich muss eine Wasserleitung entfernt werden, um ausreichend Zugang zum Turboinlet zu erhalten.
Daher empfehlen wir den Einbau durch eine qualifizierte Werkstatt mit entsprechender Erfahrung am BMW N57.
Gerade bei Arbeiten in diesem Bereich sollte auf eine saubere, spannungsfreie Montage und die korrekte Wiederherstellung aller angeschlossenen Komponenten geachtet werden.
Für wen ist das neue N57 35d Turboinlet interessant?
Das RevDop Turboinlet richtet sich an Fahrer des BMW N57 35d mit 313 PS, die Wert auf eine technisch optimierte Ansaugung legen und nicht einfach nur ein optisch größeres Bauteil suchen.
Besonders interessant ist das Inlet für Fahrzeuge, bei denen die Luftführung auf der Ansaugseite gezielt optimiert werden soll.
Dabei steht nicht eine pauschale Leistungsversprechung im Vordergrund.
Sondern eine messbar optimierte Geometrie.
Weniger Druckverlust.
Harmonischere Strömung.
Effizientere Luftführung.
Unser Anspruch an Tuning
Tuning muss für uns nicht laut oder spektakulär sein.
Ein gutes Bauteil muss zunächst einmal technisch sinnvoll sein.
Deshalb analysieren wir originale Komponenten, erfassen ihre Geometrie, entwickeln neue Strukturen, simulieren deren Verhalten und vergleichen das Ergebnis mit dem Serienbauteil.
Und wenn eine neue Geometrie die technische Zielvorgabe nicht erfüllt, wird sie weiterentwickelt.
Oder verworfen.
Denn genau darum geht es bei RevDop:
Wir entwickeln nicht nach Bauchgefühl. Wir entwickeln nach Daten.
Das neue RevDop Turboinlet für den BMW N57 35d 313 PS
Mit dem neuen Turboinlet für den BMW N57 35d 313 PS bringen wir eine weitere CFD-optimierte Ansaugkomponente auf den Markt.
Die Entwicklung basiert auf 3D-Scan, Topologieoptimierung, CAD-Konstruktion und CFD-Vergleich.
Die aktuelle CFD-Auswertung zeigt:
ca. 20 % weniger Druckverlust
ca. 10 % mehr Fluidvolumen
harmonischeres Strömungsfeld
bionisch optimierte Geometrie
PA12-Fertigung
Unser Ziel war dabei nie, einfach nur ein größeres Inlet zu bauen.
Unser Ziel war eine effizientere Luftführung zwischen Ansaugung und Turbolader.
Das ist RevDop Engineering.
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CFD-optimierte Geometrie für den BMW N57 35d mit 313 PS.
Ca. 20 % weniger Druckverlust · ca. 10 % mehr Fluidvolumen