ターボ構成部品
Cummins Turbo Technologiesはターボチャージャーコンポーネントの開発に優れ、燃料消費、出力密度、信頼性を維持し、向上させながら排出を抑える方法を探しているディーゼルエンジン製造業者からの要件を満たしています。当社の広範に及ぶエンジニアリングとターボの専門知識はHolsetのささやかなスタートから培われてきたものです。
60年以上にわたり、当社のコンポーネント設計者とエンジニアは設計手法に革新を起こしてきました。その革新は、燃料消費の向上、運用コスト全体の削減、ターボチャージャーの小型化、インテリジェントアクチュエーターの性能向上というお客様にとっての利点に結び付いています。Cummins Turbo Technologiesのコンポーネントは、ターボチャージャーサブシステムの一部として、さらにはフルターボチャージャーレベルで一つ一つ検査されています。
業界をリードするコンポーネントテクノロジー
- 高ブースト温度、高サイクルといった用途に対応する固体から機械加工した（MFS）羽根車
- 高温環境の用途をカバーする鋳鉄製コンプレッサー
- コンプレッサーマップ幅拡張（MWE）により競合製品に比べてより広いマップを実現
- コマンドバルブウェイストゲートにより、より広い範囲のエンジン回転と負荷でのウェイストゲートの操作が可能に
- 2ステージシステム用のロータリーバルブと統合システムを連動させることで、最適なターボ効率を実現
- ガス、マリン、高温環境での用途に最適な水冷ベアリング・タービンハウジング
- 迅速な応答と精度を担保し、セルフ診断を提供するフィードバック付き電動アクチュエータ
- パッケージング要件を満たし、ターボコンパウンド技術を最適化するパワータービン用軸流タービンとラジアルタービン
- 可変ジオメトリーノズルにより、排気後処理システムの温度管理、排気ガス再循環（EGR）の駆動、より低いタービン速度域でのより高いブースト圧、エンジンブレーキ、エンジン性能の向上を実現
- 統合型非侵入センサーシステムにより、低回転域でも速度、パフォーマンス、摩耗を制御
ターボベアリングとは何か
- ターボベアリングは、効率維持と排出ガス削減を担う、ターボチャージャーのコンポーネントです。
- ターボチャージャーの確実かつ効率的な動作を担保します。
- 高回転で動作するタービンとコンプレッサーホイールを制御すると同時に、摩擦や摩耗を最小限に抑えます。
内燃機関（ICE）におけるターボベアリングの役割
- ターボチャージャーには、タービンとコンプレッサーの2つの主要コンポーネントがあります。
- 排気ガスがタービンを駆動し、エンジンのシリンダーに入る前にコンプレッサーが吸気を絞ります。
- ターボベアリングがホイールの円方向と軸方向の動きを制御し、摩擦損失を最小限に抑え、タービンとコンプレッサーの適切な動作を担保します。
- これは、エンジンオイルが低粘度、かつオイル供給が多く、排気温度が760℃（1400℉）を超えた状態の高回転域で動作します。
- 今日のターボベアリング技術は、流体軸受と転動体軸受の2つの主要なカテゴリーに分類できます。
電動車におけるターボベアリングの役割
- BEVやFCEVではICE車に見られるターボベアリングは使用されませんが、特殊な用途において間接的に恩恵を受けることがあります。
- 水素燃料電池ターボ車では、オイル漏れによる燃料電池の劣化を防ぐために、オイルフリー型のエアフォイルベアリングが好まれて使用されます。
- これらの流体力学エアファンベアリング（AFB）は、オイルの代わりに空気を使用します。
- こうすることで内圧に適応する柔軟な空気膜を形成し、FCEVに最適化します。
流体軸受（ジャーナル軸受）：
- フローティングリングおよびジャーナルベアリングは、流体力学的ベアリングとしても知られています。
- こういった構成は、最新のターボチャージャーに最も広く見られる仕様となります。
- フローティングリングベアリングは、内径と外径の2つの油膜を使ってしてローターの円方向の動きを制御します。
- これらは別に設けたテーパーランドスラストベアリングと連動することで軸方向の動きを制御します。
- 小型のターボチャージャーでは、セミフローティング、シングルピースジャーナルベアリング、または端面にスラストパッドを備えた一体型のシングルピースセミフローティングベアリングなど、さまざまな流体力学的ベアリングを使用して軸にかかる力を処理することができます。
転動体ベアリング：
- これらのベアリングは、2列のセラミックアンギュラコンタクトボールベアリングを備えた単一のカートリッジを使用し、1つのアセンブリでラジアルローターとアキシャルローターの両方の動きを制御します。
- カートリッジの外径とベアリングハウジングの間のオイルダンパーは、コンポーネントのストレスを軽減することでベアリングの寿命を延ばすと同時にノイズを制御します。
- カートリッジのアウターレースのオリフィスは、加圧されたオイルを制御することで潤滑を担います。
転動体と流体軸受の違い：
- 転動体ベアリングは比較的高価になることが考えられる一方、パフォーマンスに優れています。
- ベアリング損失を低減し、回転方向および軸方向の動きをより適切に制御します。
- これにより空力クリアランスを低減し、モーションレベルを下げることでターボチャージャーの空力特性を高めることができます。
- 転動体ベアリングは、オイル供給圧力が低い場合でも動作が可能です。
- より小型の出力のエンジンポンプでの動作が可能になると同時に、より高いエンジン効率を実現します。
- エンジン効率が高い初期ベアリングコストを相殺できる点を考慮し、適切なベアリングを選択することができます。