Turbo-Komponenten
Cummins ist führend in der Entwicklung von Turboladerkomponenten und erfüllt die Anforderungen von Dieselmotorenherstellern, die Emissionen und gleichzeitig den Kraftstoffverbrauch reduzieren wollen und zugleich die Leistungsdichte und die Zuverlässigkeit verbessern möchten. Unser umfangreiches Engineering- und Turbo-Know-how basiert auf unseren einfachen Holset-Anfängen.
Seit mehr als 60 Jahren arbeiten unsere Komponentendesigner und Ingenieure an innovativen Konstruktionsmethoden. Für den Kunden ergeben sich daraus ein verbesserter Kraftstoffverbrauch, eine Reduzierung der Gesamtbetriebskosten, kleinere Turbolader und intelligentere Aktuatoren. Die Komponenten von Cummins Turbo Technologies werden einzeln, als Teil des Turbolader-Subsystems und nochmals im Zusammenhang des gesamten Turboladers getestet.
Zu den branchenführenden Komponententechnologien gehören:
- Aus dem Ganzen gefertigte Laufräder (MFS) für hohe Boost-Temperaturen und stark zyklische Anwendungen.
- Kompressorabdeckungen aus Gusseisen für Hochtemperaturanwendungen.
- Compressor Map-Width Enhancement (MWE) bietet breitere Maps im Vergleich zur Konkurrenz.
- Command-Valve-Wastegates ermöglichen den Wastegate-Betrieb in einem größeren Bereich von Motordrehzahlen und Lasten.
- Die Zellenradschleuse und die integrierten Systeme für zweistufige Systeme arbeiten zusammen, um einen optimalen Wirkungsgrad des Turbos zu erzielen.
- Wassergekühlte Lager und Turbinengehäuse für Gas-, Marine- und Hochtemperaturanwendungen.
- Elektrische Aktuatoren mit Rückmeldung für schnelle Reaktion, Genauigkeit und Selbstdiagnose.
- Axial- und Radialturbinen für Leistungsturbinen zur Anpassung an Verpackungsanforderungen und zur Optimierung der Turbocompound-Technologie.
- Düsen mit variabler Geometrie sorgen für das Wärmemanagement von Abgasnachbehandlungssystemen, treiben die Abgasrückführungssysteme (AGR-Systeme) an, liefern eine höhere Ladeleistung bei niedrigeren Turbinendrehzahlen, ermöglichen die Motorbremsung und erhöhen den Motorleistungsbereich.
- Integrierte, nicht-intrusive Sensorsysteme steuern Geschwindigkeit, Leistung und Verschleiß auch bei niedrigen Drehzahlen.
Was sind Turbolager?
- Turbolager sind Komponenten, die den Wirkungsgrad von Turboladern aufrechterhalten und die Emissionen reduzieren.
- Sie sorgen dafür, dass Turbolader zuverlässig und effizient arbeiten.
- Sie steuern die Hochgeschwindigkeitsrotation der Turbinen- und Verdichterräder und minimieren gleichzeitig Reibung und Verschleiß.
Welche Rolle spielen Turbolager in Verbrennungsmotoren (ICE)?
- Ein Turbolader besteht aus zwei Hauptkomponenten: einer Turbine und einem Verdichter.
- Abgase treiben die Turbine an, und der Kompressor drückt die angesaugte Luft zusammen, bevor sie in die Zylinder des Motors eintritt.
- Turbolager steuern die radiale und axiale Bewegung der Räder und minimieren Reibungsverluste, wodurch der ordnungsgemäße Betrieb von Turbine und Kompressor sichergestellt wird.
- Dies geschieht bei hohen Drehzahlen bei niedrigviskosen Motorölen, hoher Ölzufuhr und Gastemperaturen über 760 °C (1400 °F).
- Die heutigen Turbolagertechnologien lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: hydrodynamische Lager und Wälzlager.
Rolle von Turbolagern in E-Maschinen
- BEVs und FCEVs verwenden keine Turbolager wie Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, aber spezialisierte Anwendungen können dennoch indirekt von ihnen profitieren.
- In Wasserstoff-Brennstoffzellen-Turbomaschinen werden ölfreie Schaufellager bevorzugt, um eine Verschlechterung der Brennstoffzelle durch Leckagen zu vermeiden.
- Diese hydrodynamischen Luftlüfterlager (AFB) verwenden Luft anstelle von Öl.
- Dies macht sie ideal für FCEVs, indem sie einen flexiblen Luftfilm bilden, der sich dem Innendruck anpasst.
Hydrodynamische Lager (Gleitlager):
- Gleitringe oder Gleitlager werden auch als hydrodynamische Lager bezeichnet.
- Sie sind die am weitesten verbreitete Konfiguration in modernen Turboladern.
- Schwimmringlager steuern die radiale Bewegung des Rotors über zwei Ölfilme am Innen- und Außendurchmesser.
- Sie arbeiten mit einem separaten Kegelbohrlager, um die axiale Bewegung zu steuern.
- Kleinere Turbolader können unterschiedliche hydrodynamische Lager verwenden, wie z. B. halbschwimmende, einteilige Gleitlager oder integrierte, einteilige, halbschwimmende Lager mit Druckplatten an den Stirnflächen, um axiale Kräfte aufzunehmen.
Wälzlager:
- Diese Lager verwenden eine einzige Patrone mit zwei Reihen von Keramik-Schrägkugellagern, die sowohl die radiale als auch die axiale Rotorbewegung in einer Baugruppe steuern.
- Ein Öldämpfer zwischen dem Außendurchmesser der Patrone und dem Lagergehäuse verlängert die Lebensdauer des Lagers und kontrolliert die Geräuschentwicklung, indem er die Belastung der Komponenten reduziert.
- Öffnungen im Außenring der Patrone regulieren das unter Druck stehende Öl für die Schmierung.
Unterschied zwischen Wälzkörper- und hydrodynamischen Lagern:
- Wälzlager können mehr kosten, bieten aber eine verbesserte Leistung.
- Sie reduzieren den Lagerverlust und bieten eine bessere Kontrolle über radiale und axiale Bewegungen.
- Dies trägt dazu bei, das aerodynamische Spiel zu verringern und die Bewegungspegel zu verringern, um die aerodynamische Effizienz von Turboladern zu steigern.
- Wälzlager ermöglichen auch den Betrieb bei niedrigem Ölversorgungsdruck.
- Sie arbeiten mit kleineren Motorpumpen und bieten gleichzeitig einen höheren Motorwirkungsgrad.
- Hersteller können das richtige Lager auswählen, indem sie berücksichtigen, dass der Motorwirkungsgrad die höheren anfänglichen Lagerkosten ausgleichen kann.