Innowacyjna turbosprężarka

Ciągłe innowacje w technologiach turbo

Firma Cummins, światowy lider w dziedzinie inżynierii technologii turbosprężarek, przedstawiła ostatnio sześć referatów na targach IMechE w Londynie. Ciągłe innowacje świadczą o zaangażowaniu firmy Cummins w poprawę trwałości, wydajności i produkcji turbosprężarek Holset.

Te najnowsze innowacje zostały podsumowane poniżej, a pełne wersje dokumentów są dostępne do pobrania.

Opracowanie ulepszonego dynamicznego uszczelnienia turbosprężarki - Trendy rynkowe wskazują, że w najbliższej przyszłości warunki pracy turbosprężarki będą stanowiły wyzwanie dla dzisiejszych systemów uszczelnień bocznych sprężarki. Zapotrzebowanie na ulepszone uszczelnienie końcówek sprężarek jest większe niż kiedykolwiek. Ta wiedza rynkowa skłoniła Cummins Turbo Technologies do opracowania solidnego systemu uszczelnień, który spełnia przyszłe wymagania naszych klientów. Stosowane obecnie systemy listew uszczelniających/uszczelek zbierających mają wiele zalet, a najnowocześniejsze analizy pomogły nam osiągnąć kolejny poziom zrozumienia niezbędny do zapewnienia jeszcze większej efektywności. Niniejszy raport daje wgląd w wymagania rynku i podejście do opracowania uszczelnienia spełniającego te potrzeby.
Optymalizacja ponownego wprowadzenia przepływu przez wastegate bypass w celu zwiększenia stopnia sprawności turbiny pozwala na zidentyfikowanie kilku kluczowych rozwiązań konstrukcyjnych, które po połączeniu pozwoliły uzyskać 6.5 procentowy wzrost wydajności otwartej turbiny wastegate, co pozwoliło klientowi zaoszczędzić średnio 300 USD rocznie. Ponieważ duża część nowoczesnych turbosprężarek zawiera w swojej konstrukcji system wastegate, badania te stwarzają możliwość dostarczenia znaczących korzyści w zakresie wydajności i emisji dla producentów OEM i użytkowników końcowych.
Zastosowanie wytwarzania przyrostowego w turbinach analizuje zalety i wyzwania związane z selektywnym topieniem laserowym (SLM) w kontekście produkcji kół turbin. Artykuł stwierdza, że technologia ta może poprawić wydajność turbosprężarki poprzez odblokowanie nowatorskich projektów koła turbiny, poprawę prototypowania poprzez skrócenie czasu realizacji i umożliwienie produkcji na miejscu, pod warunkiem, że wyzwania metalurgiczne związane z przetwarzaniem nadstopów na bazie niklu zostaną pokonane.
Rozwój bezołowiowego, odpornego na korozję systemu łożyskowego do zastosowań w turbosprężarkach. Ze względu na swoją toksyczność, stosowanie ołowiu w łożyskach jest coraz bardziej ograniczane przez ustawodawstwo dotyczące ochrony środowiska oraz producentów OEM. Dzięki kompleksowym badaniom laboratoryjnym oraz testom i analizom przeprowadzonym na turbosprężarce, opisanym w niniejszym artykule, firma Cummins oceniła właściwości korozyjne i trybologiczne szeregu materiałów bezołowiowych do zastosowań w turbosprężarkach. Bezołowiowe mosiężne materiały łożyskowe zapewniły najlepszą ogólną wydajność, przy czym zaobserwowano wysoki poziom korelacji pomiędzy testami laboratoryjnymi i testami przeprowadzonymi na turbosprężarce.
Stała i nieustalona sprzężona wymiana ciepła w turbosprężarce demonstruje zastosowanie obliczeniowej dynamiki płynów do modelowania turbosprężarki w warunkach nieadiabatycznych. To podejście analityczne umożliwia zatem lepsze przewidywanie wydajności etapu w celu poprawy dopasowania turbosprężarki do silnika. Ponadto możliwe staje się przewidywanie temperatur bezwzględnych podzespołów w szeregu scenariuszy stałych i nieustalonych, które mogą być wykorzystane do wspierania dalszych technik analizy, aby ostatecznie poprawić przewidywania dotyczące cyklu życia.
Optymalizacja stabilności układu wirnik-pierścień łożyska pływającego turbosprężarki: połączenie podejścia liniowego i nieliniowego Starając się opracować skuteczną metodę optymalizacji stabilności systemu łożyskowania pierścienia pływającego wirnika, w niniejszym artykule wykazano, że tradycyjna metoda liniowej analizy stabilności może być stosowana jako oszczędzające czas i jakościowe narzędzie analizy w celu zlokalizowania optymalnego obszaru projektowania w określonej przestrzeni parametrycznej. Połączenie opisanych metod liniowych i nieliniowych może znacznie zredukować wymagany czas i koszty eksperymentu podczas opracowywania systemów łożyskowania pierścieniowego wirnika turbosprężarki.
Charakterystyka tribologiczna materiałów powlekanych i niepowlekanych w środowiskach wysokotemperaturowych wykorzystuje solidny proces selekcji materiałów w celu zidentyfikowania odpowiednich powłok, które mogą zapewnić wymaganą wydajność zużycia i tarcia w szerokim zakresie temperatur, przy niższej cenie niż w przypadku wysokowydajnych materiałów niepowlekanych. Chociaż wymagane są dalsze testy z wykorzystaniem turbosprężarki, aby potwierdzić wyniki testów laboratoryjnych w praktyce, rozwój ten ma potencjał, aby zapewnić wysoką trwałość produktu przy obniżonych kosztach.