Podzespoły układu turbodoładowania
Cummins Turbo Technologies wyróżnia się w opracowywaniu podzespołów turbosprężarek, spełniając wymagania producentów silników wysokoprężnych, którzy poszukują sposobów na zmniejszenie emisji zanieczyszczeń przy jednoczesnym utrzymaniu lub poprawie zużycia paliwa, gęstości mocy i niezawodności. Nasze rozległe doświadczenie w zakresie inżynierii i turbo miało swoje skromne początki w Holset.
Od ponad 60 lat nasi projektanci i inżynierowie podzespołów wprowadzają innowacje w dziedzinie metodologii projektowania. Efektem dla klienta jest mniejsze zużycie paliwa, obniżenie ogólnych kosztów operacyjnych, zmniejszenie wielkości turbosprężarek i bardziej inteligentne siłowniki. Komponenty Cummins Turbo Technologies są testowane indywidualnie, jako część podsystemu turbosprężarki oraz ponownie na poziomie całej turbosprężarki.
Wiodące w branży technologie w dziedzinie podzespołów obejmują:
- Wirniki Machined From Solid (MFS) do wysokich temperatur doładowania i zastosowań o dużej cykliczności.
- Osłony sprężarek żeliwnych do zastosowań wysokotemperaturowych.
- Rozszerzenie MWE (Compressor Map-Width Enhancement) zapewnia szersze mapy w porównaniu z konkurencją.
- Klapy upustowe z zaworem sterującym umożliwiają pracę zaworu upustowego w szerszym zakresie prędkości obrotowych i obciążeń silnika.
- Zawór obrotowy i zintegrowane systemy dla systemów dwustopniowych współpracują ze sobą w celu uzyskania optymalnej wydajności turbo.
- Obudowy łożysk i turbin chłodzone wodą do zastosowań gazowych, morskich i wysokotemperaturowych.
- Siłowniki elektryczne ze sprzężeniem zwrotnym zapewniającym szybką reakcję, dokładność i zapewnienie autodiagnostyki.
- Turbiny osiowe i promieniowe do turbin napędowych w celu dostosowania do wymagań w zakresie opakowań i optymalizacji technologii turbomieszanek.
- Dysze o zmiennej geometrii zapewniają zarządzanie temperaturą układów oczyszczania spalin, napędzają układ recyrkulacji spalin (EGR), zapewniają większe doładowanie przy niższych prędkościach obrotowych turbiny, umożliwiają hamowanie silnikiem i zwiększają zakres osiągów silnika.
- Zintegrowane, nieinwazyjne systemy czujników kontrolują prędkość, wydajność i zużycie, nawet przy niskich prędkościach.
Czym są łożyska turbo?
- Łożyska turbosprężarek to elementy, które utrzymują sprawność i zmniejszają emisję spalin w turbosprężarkach.
- Zapewniają one niezawodną i wydajną pracę turbosprężarek.
- Kontrolują one szybkie obroty kół turbiny i sprężarki, jednocześnie minimalizując tarcie i zużycie.
Jaka jest rola łożysk turbo w silnikach spalinowych (ICE)?
- Turbosprężarka składa się z dwóch głównych elementów: turbiny i sprężarki.
- Gazy spalinowe napędzają turbinę, a sprężarka wyciska powietrze wlotowe, zanim dostanie się ono do cylindrów silnika.
- Łożyska turbo kontrolują ruch promieniowy i osiowy kół oraz minimalizują straty wynikające z tarcia, zapewniając prawidłowe działanie turbiny i sprężarki.
- Dzieje się tak przy dużych prędkościach przy olejach silnikowych o niskiej lepkości, wysokim dopływie oleju i temperaturach gazu powyżej 760°C (1400°F).
- Dzisiejsze technologie łożysk turbo dzielą się na dwie główne kategorie: łożyska hydrodynamiczne i łożyska toczne.
Rola łożysk turbo w e-maszynach
- BEV i FCEV nie wykorzystują łożysk turbo jak pojazdy ICE, ale specjalistyczne aplikacje mogą nadal pośrednio z nich korzystać.
- W turbomaszynach napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi preferowane są bezolejowe łożyska z folią powietrzną, aby uniknąć degradacji ogniwa paliwowego w wyniku wycieków.
- Te hydrodynamiczne łożyska wentylatora powietrza (AFB) wykorzystują powietrze zamiast oleju.
- To sprawia, że idealnie nadają się do FCEV, tworząc elastyczną warstwę powietrza, która dostosowuje się do ciśnienia wewnętrznego.
Łożyska hydrodynamiczne (łożyska czopowe):
- Pierścienie pływające lub łożyska czopowe są również znane jako łożyska hydrodynamiczne.
- Są to najczęściej stosowane konfiguracje w nowoczesnych turbosprężarkach.
- Łożyska z pierścieniami pływającymi sterują ruchem promieniowym wirnika za pomocą dwóch warstw olejowych na średnicy wewnętrznej i zewnętrznej.
- Współpracują z oddzielnym łożyskiem stożkowym terenu oporowego w celu kontrolowania ruchu osiowego.
- Mniejsze turbosprężarki mogą przenosić siły osiowe z różnymi łożyskami hydrodynamicznymi, takimi jak półpływające, jednoczęściowe łożyska czopowe lub zintegrowane, jednoczęściowe, półpływające łożyska z klockami oporowymi na powierzchniach końcowych.
Łożyska toczne:
- Łożyska te wykorzystują pojedynczy wkład z dwoma rzędami ceramicznych łożysk kulkowych skośnych, sterujących zarówno promieniowym, jak i osiowym ruchem wirnika w jednym zespole.
- Tłumik oleju między średnicą zewnętrzną wkładu a obudową łożyska wydłuża żywotność łożyska i kontroluje hałas poprzez zmniejszenie naprężeń elementów.
- Otwory w zewnętrznym bieżni wkładu regulują olej pod ciśnieniem w celu smarowania.
Różnica między elementem tocznym a łożyskami hydrodynamicznymi:
- Łożyska toczne mogą kosztować więcej, ale oferują lepszą wydajność.
- Zmniejszają one straty łożyska i zapewniają lepszą kontrolę nad ruchem promieniowym i osiowym.
- Pomaga to zmniejszyć prześwity aerodynamiczne i obniżyć poziomy ruchu, aby zwiększyć wydajność aerodynamiczną turbosprężarek.
- Łożyska toczne umożliwiają również pracę przy niskim ciśnieniu zasilania olejem.
- Współpracują z pompami silnika o mniejszej mocy, zapewniając jednocześnie wyższą wydajność silnika.
- Producenci mogą wybrać właściwe łożysko, biorąc pod uwagę, że wydajność silnika może zrekompensować wyższy początkowy koszt łożyska.