Composants de turbines
Les technologies turbo de Cummins excellent dans l'élaboration de composants de turbocompresseur de suralimentation et répondent aux critères des fabricants de moteur diesel qui souhaitent réduire leurs émissions tout en conservant ou en améliorant la consommation de carburant, la densité de puissance et la fiabilité. Notre vaste expertise en ingénierie et en technologie turbo est née de nos humbles débuts Holset.
Depuis plus de 60 ans, nos créateurs de composants et nos ingénieurs élaborent des méthodologies de conception novatrices. Le résultat pour le client? Une consommation de carburant améliorée, une réduction des frais d'exploitation totaux, des turbocompresseurs de suralimentation réduits et des actionneurs plus intelligents. Les composants des technologies turbo de Cummins sont testés individuellement dans le sous-système de turbocompresseur de suralimentation et, finalement, dans l'ensemble du turbocompresseur de suralimentation.
Les technologies de composants en tête de l'industrie comprennent :
- Turbines usinées dans la masse pour les températures élevées de suralimentation et les applications très cycliques.
- Boîtiers de compresseurs en fonte pour les applications à haute température.
- Amélioration de la largeur de graphique du compresseur pour obtenir des cartes plus larges que celles des concurrents.
- Soupapes de décharge à vanne de commande permettant le fonctionnement des soupapes de décharge à un plus grand éventail de régimes et de charges du moteur.
- Soupape rotative et systèmes intégrés pour les systèmes en deux étapes fonctionnant ensemble pour optimiser l’efficacité du turbocompresseur.
- Roulements et boîtiers de turbine refroidis à l’eau pour les applications au gaz, les applications maritimes et les applications à haute température.
- Actionneurs électriques avec rétroaction pour une réponse rapide, la précision et des autodiagnostics.
- Turbines axiales et radiales pour turbines de travail afin de répondre aux exigences d’emballage et d’optimiser la technologie de turborécupération.
- Buses à géométrie variable assurant la gestion thermique des systèmes de post-traitement des gaz d’échappement, entraînant le recyclage des gaz d’échappement (RGE), fournissant une suralimentation plus élevée à des régimes de turbine plus bas, permettant le freinage moteur et augmentant la plage de performance du moteur.
- Systèmes de capteurs intégrés et discrets contrôlant la vitesse, les performances et l’usure, même à de basses vitesses.
Que sont les roulements turbo?
- Les roulements turbo sont des composants qui maintiennent l’efficacité et réduisent les émissions dans les turbocompresseurs de suralimentation.
- Ils garantissent le fonctionnement fiable et efficace des turbocompresseurs de suralimentation.
- Ils contrôlent la rotation à grande vitesse des roues de la turbine et du compresseur tout en minimisant le frottement et l’usure.
Quel est le rôle des roulements turbo dans les groupes moteurs à combustion interne (MCI)?
- Un turbocompresseur de suralimentation comporte deux composants principaux : une turbine et un compresseur.
- Les gaz d’échappement entraînent la turbine et le compresseur comprime l’air d’admission avant qu’il n’entre dans les cylindres du moteur.
- Les roulements turbo contrôlent le mouvement radial et axial des roues et minimisent les pertes par frottement, garantissant ainsi le bon fonctionnement de la turbine et du compresseur.
- Cela se produit à des vitesses élevées avec des huiles moteur à faible viscosité, une alimentation en huile élevée et des températures de gaz supérieures à 760 °C (1400 °F).
- Les technologies de roulements turbo d’aujourd’hui se répartissent en deux catégories principales : les roulements hydrodynamiques et les roulements à éléments roulants.
Rôle des roulements turbo dans les machines électriques
- Les véhicules électriques à batterie et les véhicules électriques à pile à combustible n’utilisent pas de roulements turbo comme les véhicules à moteur à combustion interne, mais des applications spécialisées peuvent tout de même en bénéficier indirectement.
- Dans les turbomachines à piles à combustible à hydrogène, il est préférable d’utiliser des roulements à feuilles d'air sans huile pour éviter la dégradation des piles à combustible en raison des fuites.
- Ces roulements à ventilateur hydrodynamiques utilisent de l’air au lieu de l’huile.
- Cela les rend idéaux pour les véhicules électriques à pile à combustible en formant un film d’air flexible qui s’adapte à la pression interne.
Roulements hydrodynamiques (roulements lisses) :
- Les roulements à anneaux flottants ou les roulements lisses sont également connus sous le nom de roulements hydrodynamiques.
- Il s’agit de la configuration la plus utilisée dans les turbocompresseurs de suralimentation modernes.
- Des roulements à anneaux flottants contrôlent le mouvement radial du rotor à l’aide de deux films d’huile aux diamètres interne et externe.
- Ils fonctionnent avec un palier de butée conique séparé pour contrôler le mouvement axial.
- Les turbocompresseurs de suralimentation plus petits peuvent utiliser différents roulements hydrodynamiques, tels que des roulements lisses monoblocs semi-flottants ou des roulements monoblocs semi-flottants intégrés avec des patins de butée sur les surfaces d’extrémité, pour supporter les forces axiales.
Roulements à éléments roulants :
- Ces roulements utilisent une seule cartouche avec deux rangées de roulements à billes à contact angulaire en céramique, contrôlant à la fois le mouvement radial et axial du rotor dans un assemblage.
- Un amortisseur d’huile entre le diamètre extérieur de la cartouche et le boîtier du roulement prolonge la durée de vie du roulement et contrôle le bruit en réduisant la contrainte exercée sur les composants.
- Les orifices dans la course extérieure de la cartouche régulent l’huile sous pression pour la lubrification.
Différence entre les roulements hydrodynamiques et les roulements à éléments roulants :
- Les roulements à éléments roulants peuvent être plus coûteux, mais offrent de meilleures performances.
- Ils réduisent les pertes de roulement et offrent un meilleur contrôle des mouvements radiaux et axiaux.
- Cela permet de réduire les dégagements aérodynamiques et de réduire les niveaux de mouvement afin d’améliorer l’efficacité aérodynamique des turbocompresseurs de suralimentation.
- Les roulements à éléments roulants permettent également de fonctionner lorsque les pressions d’alimentation en huile sont faibles.
- Ils fonctionnent avec des pompes pour moteur de plus petite puissance, tout en offrant un rendement moteur supérieur.
- Les fabricants peuvent choisir le bon roulement en considérant que le rendement du moteur peut compenser le coût initial plus élevé du roulement.