Упрощено: типы турбокомпрессоров

Турбокомпрессоры-это критические компоненты, используемые для оптимизации производительности двигателей на Highway и Off-Highway. Они увеличивают мощность двигателя, повышают эффективность использования топлива и помогают сократить выбросы двигателей внутреннего сгорания (ICE). Cummins Inc. предлагает ряд турбокомпрессоров для поддержки широкого спектра требований двигателя, используемых в бесчисленных приложениях.

Основными типами турбокомпрессоров являются фиксированная геометрия турбокомпрессоров, турбокомпрессоров и турбокомпрессоров переменной геометрии. Производство двигателей рассматривает несколько факторов при выборе типа турбокомпрессора, который лучше всего подходит для их двигателя и применения. Эта статья поможет вам понять основные различия между этими типами турбокомпрессоров. Если вы заинтересованы, вы также можете прочитать о том, как Cummins добился успеха в холодном тестировании своих турбокомпрессоров.

Что такое турбокомпрессор и как он работает?

Турбокомпрессоры увеличивают поток воздуха к цилиндрам двигателя, что позволяет повысить плотность мощности двигателя, что улучшает сжигание. Турбокомпрессоры используют энергию в выхлопном газе двигателя, чтобы повернуть турбину на высоких скоростях. Вал соединяет колесо турбины к компрессору. Вращающийся компрессор увеличивает давление и поток свежего воздуха к двигателю.

Какие виды турбокомпрессоров?

Различия между типами турбокомпрессоров, описанных в этой статье, основаны на том, как манипулируют выхлопным газом до того, как он достигнет колеса турбины.

Фиксированная геометрия турбокомпрессоров

Выхлопной газ проходит через турбинный корпус турбокомпрессоров, прежде чем добраться до колеса турбины. Полость в корпусе турбины называется Volute. С фиксированной геометрией турбокомпрессоров, 100% выхлопного газа протекает через волют к колесу турбины. Колесо турбины и форма Volute влияют на турбокомпрессор и производительность двигателя. Корпус турбины и геометрии колес предназначены для оптимизации производительности на различных скоростях и нагрузках двигателя. Некоторые турбокомпрессоры с фиксированной геометрией также включают в себя форсунку с фиксированными лопастями для повышения производительности турбины в определенных условиях эксплуатации.

Преимущества фиксированных геометрических турбокомпрессоров, по сравнению с другими конструкциями, являются простотой дизайна, низкой стоимости и меньшего размера. Основным недостатком является отсутствие гибкости в оптимизации производительности двигателя. Учитывая его фиксированную геометрию, должны быть сделаны компромиссы между оптимальным переходным откликом двигателя, пиковой способностью крутящего момента, скоростью и мощностью двигателя.

Фиксированные геометрические турбокомпрессоры часто используются в двигателях, которые работают с постоянной скоростью двигателя. Это включает в себя двигатели, используемые в производстве электроэнергии и крупных промышленных и морских применений. Фиксированные геометрические турбокомпрессоры редко используются в приложениях на высоких местах.

Турбокомпрессоры отходов

Турбокомпрессор отходов похож на фиксированную геометрию турбокомпрессора с добавленной функцией в корпусе турбины: клапаном отходов. Когда клапан открыт, часть выхлопного газа отсоединяет колесо турбины и уменьшает его скорость. Это помогает регулировать воздушный поток от компрессора к двигателю. При турбокомпрессоре с отходами можно выбрать меньший корпус турбин для увеличения потока воздуха к двигателю при низких скоростях двигателя. Это улучшает реакцию двигателя и ускорение транспортного средства. Затем клапан отходов открывается на более высоких скоростях двигателя, чтобы предотвратить повышение двигателя и предотвратить превышение ограничения скорости вращения.

По сравнению с фиксированной геометрией турбокомпрессоров, большим преимуществом для турбокомпрессоров Wastegate является то, что они предлагают большую гибкость в оптимизации производительности двигателя. Одна из проблем состоит в том, что турбокомпрессоры Wastegate немного дороже и больше по размеру из -за добавления привода (компонента, который производит силу или крутящий момент) для управления клапаном поток. Приводы могут быть либо пневматическими (механическими), либо электрическими.

Турбокомпрессоры отходов в основном используются в приложениях, которые работают с различными скоростями двигателя и нагрузки. Эти двигатели используются в различных приложениях на Highway и Off-Highway.

Переменная геометрия турбокомпрессоров

Турбокомпрессоры с переменной геометрией более сложны, чем фиксированная геометрия и турбокомпрессоры с отходами. Турбокомпрессоры с переменной геометрией работают, варьируя область выхлопного прохода непосредственно перед тем, как выхлопный газ поступает во колесо турбины. Уменьшение площади увеличивает давление и скорость выхлопного газа, попадающего в турбинное колесо. Это, в свою очередь, увеличивает повышение давления и воздушного потока к двигателю при желании. Грузовики, работающие в разнообразных условиях с различными нагрузками, могут быть отличным примером, когда преимущества турбокомпрессателя переменной геометрии могут помочь.

Турбокомпрессоры с переменной геометрией могут быть дороже, чем другие типы турбокомпрессоров. Несмотря на то, что они дороги, турбокомпрессоры с переменной геометрией дают преимущество значительной оптимизации производительности двигателя в широком диапазоне скоростей и нагрузок двигателя. Эти турбокомпрессоры также могут быть использованы для улучшения торможения двигателя, привода рециркуляции выхлопных газов и поддержки теплового управления выхлопным обеспечением. Cummins запатентовал Holset Vgttmcontinues для обеспечения превосходной производительности турбокомпрессора и долговечности в коммерческих приложениях.

Турбокомпрессоры с переменной геометрией используются на широком спектре применений, чтобы помочь соответствовать наиболее строгим правилам выбросов. Они в основном находятся в приложениях на высоких и вне высоких пробелов с различными скоростями и нагрузками двигателя, потому что они помогают обеспечить оптимизированную производительность во многих приложениях и служебных циклах.

Производители двигателей рассматривают различные компромиссы при выборе турбокомпрессоров и архитектуры обработки воздуха. Некоторые двигатели используют один турбокомпрессор, в то время как другие используют более одного турбокомпрессора, расположенного в серии или в параллельных конфигурациях.

Cummins предлагает ряд продуктов турбокомпрессора для удовлетворения потребностей наших клиентов. В дополнение к проектированию турбокомпрессоров для дизельных двигателей, Cummins является технологическим лидером турбокомпрессоров для альтернативного топлива, включая природный газ и водород. Обратитесь к нам, чтобы узнать больше о наших продуктах.