Turbochargers yuav luag thoob ntiaj teb siv nyob rau hauv nruab nrab thiab loj bore txoj kev diesel xyaw nyob rau hauv North America, thiab lawv kuj yuav luag tag nrho nrov nyob rau hauv me me bore engine. Lub ntsiab lus ntawm lub turbocharger yog lub twj tso kua mis centrifugal uas tau tsav los ntawm cov pa roj, uas tuaj yeem "rov qab" ib feem ntawm cov khib nyiab cua sov los ntawm lub tog raj kheej lub cav. Hauv kev sib tw cav tshwj xeeb, kev sib hloov ceev ntawm lub turbocharger tuaj yeem tshaj 200,000 revolutions ib feeb, tab sis nyob rau hauv diesel xyaw, nws qhov siab tshaj plaws kev sib hloov ceev feem ntau yog li 30% qis dua. Lub luag haujlwm tseem ceeb ntawm lub turbocharger yog muab cov cua nkag rau hauv lub tog raj kheej lub cav. Nyob rau hauv luv luv, nws tsub kom lub oxygen ceev nyob rau hauv cov cua kom tsawg. Tsis tas li ntawd, cov pa tso pa tawm-tsav turbine tuaj yeem tsav cov iav txo txuas nrog lub cav crankshaft los ntawm cov kua dej sib txuas. Lub sijhawm no, lub turbocharger tuaj yeem pab tsav lub crankshaft. Txoj kev no yog hu ua turbo composite technology thiab tam sim no siv nyob rau hauv lub cim tshiab ntawm Detroit diesel xyaw. Nws yuav qhia ntxiv nyob rau tom qab ntawm tshooj no. Daim duab 12-7 qhia txog txoj cai pom ntawm 2010 Cummins ISX cav, ntawm qhov chaw ntawm lub turbocharger yog cim.
Daim duab 12-7 Txoj cai saib ntawm Cummins ISX Cav (cim nrog Turbocharger txoj hauj lwm)
Txoj cai ua haujlwm
Lub turbocharger yog lub twj tso kua mis cua uas tau tsav los ntawm cov pa tawm, uas muaj lub cav thiab lub impeller ntsia ntawm tib lub ncej (saib daim duab 12-8). Cov ncej yog raug tshem tawm ntawm kev sib txhuam cov kabmob los ntawm cov roj lubricating siab (hydrodynamic suspension). Lub turbine impeller yog tsav los ntawm lub zog (kub) ntawm lub cav tso pa roj thiab rotates nyob rau hauv lub turbine vaj tsev nyob qhov twg cov pa pa ntws. Lub impeller yog nyob rau hauv ib tug ywj siab compressor casing thiab ua nyob rau hauv cov huab cua ntawm lub intake system, tso nws mus rau hauv lub pressurized sab ntawm lub intake system. Cov pa roj uas tsav lub turbine tsis tuaj yeem cuam tshuam nrog cov cua nkag ua haujlwm ntawm lub impeller. Daim duab 12-9 qhia txog txoj kev ntws ntawm cov roj thiab cov roj lubricating hauv ib qho yooj yim turbocharger.
Daim duab 12-8 Lub impeller ntawm lub turbocharger (los yog compressor log)
Daim duab 12-9 Hla-sectional saib ntawm lub turbocharger (nrog rau cov roj lubricating thiab roj ntws kev taw qhia)
Lub hauv paus ntsiab lus ua haujlwm ntawm compressor
Cov cua lim tau nkag mus rau hauv lub compressor casing thiab tsav los ntawm lub impeller ntawm lub turbine ncej compressor sab. Lub turbine tsav lub impeller tig mus rau lwm sab ntawm lub turbine ncej, yog li qhov tseeb kev sib hloov ceev ntawm lub impeller nyob ntawm qhov kev ua hauj lwm nyob rau hauv lub turbine vaj tse. Raws li lub impeller rotates, huab cua nyob rau hauv lub intake system yog ceev mus rau ib tug high speed. Siab - cua nrawm nkag mus rau lub diffuser radially sab nraud. Lub diffuser yog ib qho khoom siv throttling, uas nws lub hom phiaj tsim yog los hloov lub zog kinetic (lub zog txav) ntawm cov cua nkag mus rau hauv siab thaum cov cua nkag mus. Lub diffuser tuaj yeem yog hom volute (snail shape) lossis hom hniav (saib daim duab 12-9). Lub efficiency ntawm cov hniav diffuser yog siab dua.
Lub hauv paus ntsiab lus ua haujlwm ntawm lub turbine
Cov pa roj yog coj mus rau lub turbine vaj tse. Qhov ntau dua cov nqi hluav taws xob hluav taws xob ntawm lub cav (uas feem ntau nce nrog qhov nce ntawm lub zog tso zis hluav taws xob), qhov siab dua thermal zog ntawm cov pa tso pa tawm. Cov pa pa tawm radially nkag mus rau hauv lub turbine vaj tse thiab ces nkag mus rau hauv lub volute (qws -zoo li tus qauv nrog ib tug maj mam txo tus ntoo khaub lig-section). Lub volute sawv cev rau ib daim ntawv ntawm throttling. Tab sis thaum cov pa tso pa tawm ntawm lub volute, nws nthuav thiab ua rau ntawm cov turbine hniav, thiab ces nkag mus rau hauv lub pa system raws li axial kev taw qhia.
Qhov ntev npaum li cas cov pa roj hauv lub tsev turbine nthuav dav nyob ntawm qhov kub ntawm cov pa tso pa tawm. Nyob rau hauv qhov siab - tso zis ntawm lub cav, cov khib nyiab cua sov los ntawm lub cav nce, thiab cov nyhuv ntawm cov pa nthuav tawm ntawm cov turbine hniav yuav nce lub turbine ceev. Nws yuav tsum tau hais tias qhov kev sib hloov ceev ntawm lub turbocharger feem ntau yog nyob ntawm cov cua kub ntawm cov pa tawm es tsis yog nws lub siab. Qhov tseem ceeb ntawm lub volute yuav tsum tau to taub: qhov me me ntawm lub volute loj, lub zog throttling nyhuv ntawm lub airflow, tab sis ib tug me me - loj volute txhais tau hais tias cov pa pa nthuav dav dua thaum nws ntws tawm. Qhov kev daws teeb meem zoo tshaj plaws yog kom tswj tau qhov chaw ntws ntawm lub volute, uas yuav tau tham ntxiv hauv qab no. Daim duab 12-10 yog daim duab schematic ntawm cov roj ntws hauv lub turbocharger, qhia txog lub luag haujlwm tseem ceeb ntawm lub volute thiab diffuser: Thov xyuam xim rau cov lus qhia uas cov roj ntws mus rau hauv thiab tawm ntawm lub turbine vaj tse thiab cov vaj tsev compressor.
Airflow txoj kev
Raws li pom nyob rau hauv daim duab 12-10, lub airflow nkag mus rau hauv lub turbine vaj tse nyob rau hauv ib tug radial inflow thiab axial outflow yam. Cov cua ntws los ntawm lub impeller vaj tse nyob rau hauv ib qho kev taw qhia axial thiab tawm radially. Nyob rau hauv qhov yooj yim tshaj plaws turbocharger tsim, qhov nkag los yog caj pas ntawm lub turbine vaj tse tsis yog segmented, uas yog, lub tso zis ports ntawm tag nrho cov cylinders ua rau ib tug inlet channel. Txawm li cas los xij, qhov sib txawv geometry turbochargers tuaj yeem tswj cov cua ntws hauv thiab tawm ntawm lub tsev turbine. Qhov no yuav tau tham tom qab hauv nqe lus no.
Daim duab 12-10 Schematic daim duab ntawm lub hauv paus ntsiab lus ntawm airflow ntawm lub turbocharger, qhia txog lub zog ntawm lub volute thiab lub diffuser.
Hom turbocharger
Ua ntej tshaj plaws, nws yog ib qho tseem ceeb kom paub qhov txawv ntawm qhov ruaj khov -geometry turbochargers thiab sib txawv -geometry turbochargers. Kab lus no txhais nws raws li hauv qab no:
• Tsau -geometry turbocharger: Tag nrho cov pa pa ntws los ntawm lub turbine vaj tse tsis hais lub cav ua haujlwm li cas.
• Kev hloov pauv geometry turbocharger: Los ntawm kev tswj sab nraud lossis sab hauv, qhov chaw ntws hauv lub turbine vaj tse raug kho, lossis ib feem ntawm cov pa tso pa tawm los hla lub turbine vaj tse.
Raws li xyoo 2001, cov turbochargers siv nyob rau hauv feem ntau kev lag luam diesel xyaw ntawm txoj kev loj tseem koom nrog hom geometry ruaj khov. Tab sis qhov xwm txheej no tau hloov pauv. Niaj hnub no, thaum peb pom ib qho ruaj khov -geometry turbocharger ntawm lub tsheb diesel cav, nws feem ntau yog ib tug tswv cuab ntawm ib tug series turbocharging pairing los yog ib feem ntawm ib tug compound turbocharging system. Tam sim no, yuav luag tag nrho cov turbochargers tau txais qee yam thev naus laus zis los tswj (tswj) cov pa ntws ntawm cov pa tawm los ntawm cov turbine vaj tse, txawm tias los ntawm cov pa pa tawm los ntawm lub valve lossis los ntawm kev siv cov geometry sab hauv.
Tsau -geometry turbocharger
Cia peb pib piav qhia txog txoj hauv kev ua haujlwm ntawm qhov ruaj khov -geometry turbocharger. Tsau-geometry turbochargers yog tsim los kom ua tiav qhov kev ua tau zoo ntawm cov kev ceev tshwj xeeb thiab cov khib nyiab tshwj xeeb, uas txhais tau tias lawv tsis muaj ntau yam. Cov engineers yuav tsum xaiv lub sijhawm ua haujlwm thaum lub tshuab ua haujlwm siab tshaj plaws. Feem ntau cov cav tsheb uas siv tas -geometry turbochargers feem ntau ua tiav qhov ua tau zoo tshaj plaws ntawm lawv cov turbines ntawm tag nrho cov load thiab ncov torque ceev. Yog tias qhov kev khiav hauj lwm ntau dhau, qhov kev ua haujlwm yuav poob qis. Qhov ruaj khov -geometry turbocharger muaj cov qauv yooj yim. Daim duab 12-9 qhia txog nws cov qauv tsim.
Teem lub ncov turbine efficiency ntawm lub ncov torque ceev tshaj li qhov ntsuas ceev ua rau qhov ruaj khov -geometry turbocharger kom muaj tus kheej - tswj cov yam ntxwv: thaum lub cav ceev nce, lub sij hawm tiag tiag muaj rau pressurizing thiab txhaj roj rau hauv lub tog raj kheej yog luv. Yog tias qhov ruaj khov -geometry turbocharger ua haujlwm sab nraum qhov kev ceev ceev, lub cav torque nkhaus yuav poob sai, ua rau lub cav tawm tsam ntawm qhov ceev thiab siab loads. Thaum loaded ntawm high speeds, qhov ceev yuav poob sai heev, thiab roj kev lag luam kuj yuav deteriorate.
Ceeb toom:
Kev sib txuam tsis raug ntawm qhov ruaj khov -geometry turbochargers tuaj yeem ua rau lub tog raj kheej siab dhau, ua rau lub cav tsis ua haujlwm, lossis qhov sib txawv, ua rau lub zog tsis txaus, cov pa luam yeeb dub thiab cov pa phem ntau ntxiv.
Technical lus qhia:
Txawm hais tias lub tsheb diesel xyaw nrog ruaj -geometry turbochargers yog tsim los kom ua tiav cov roj ua haujlwm siab tshaj plaws ntawm lub siab tshaj plaws torque, feem ntau lwm cov cav siv diesel siv ruaj khov -geometry turbochargers (xws li tsis yog - cov khoom hnyav lossis cov tshuab hluav taws xob) feem ntau ua tiav qhov no ntawm qhov ntsuas ceev (siab tshaj plaws). Hauv cov ntawv thov no, ruaj khov-geometry turbochargers nyob twj ywm thiab feem ntau ua kom zoo rau tag nrho - lub zog siab - kev khiav hauj lwm ceev.
Variable geometry turbocharger
Lub hom phiaj ntawm qhov sib txawv geometry turbocharger tuaj yeem ua tiav raws li:
• Thaum lub cav load tsawg, ua kom lub turbine teb sai npaum li lub turbocharger me me.
• Thaum lub cav thauj khoom siab, ua kom lub turbine muab kev txhawb nqa txaus zoo li lub turbocharger loj.
Niaj hnub nimno turbochargers tswj los ntawm ECM tuaj yeem ua tiav tag nrho cov hom phiaj saum toj no thiab kev tswj xyuas meej ntawm txhua theem nruab nrab, yog li ua kom cov lus teb nrawm dua (txo turbo hysteresis) thiab qis dua emissions. Qee qhov tam sim no turbochargers tseem muab kev siv cov pa tawm sab nraud bypass li qub thiab cov geometries sib txawv hauv lub cev los tswj cov kev txhawb siab nyob rau hauv qhov dav tshaj plaws ntawm kev nrawm thiab thauj khoom.
• Cov pa hluav taws xob bypass valve tswj hom
Cov pa pa tawm bypass valve hom turbocharger tau siv ntau xyoo. Nws txoj hauv kev ua haujlwm yog: los ntawm "valve", tag nrho cov pa tso pa yog tswj kom ntws los ntawm lub turbine vaj tse, los yog ib feem ntawm cov pa pa tawm ncaj qha mus rau lub tso pa tawm. Tam sim no, feem ntau yog ob txoj kev tswj hwm:
• Pneumatic tswj: Kev khiav hauj lwm ntawm lub viav vias valve nyob ntawm qhov siab ntawm cov khoom siv manifold. Feem ntau, lub tank actuator nrog lub caij nplooj ntoos hlav tau txais yuav. Los ntawm lub neej ntawd, lub xeev kaw cia cov pa tso pa tawm tag nrho los ntawm lub turbine. Thaum lub manifold boost siab ncav cuag tus nqi teev, lub siab overcomes lub caij nplooj ntoos hlav quab yuam los thawb lub pas nrig, qhib lub valve kom bypass ib feem ntawm cov pa pa.
• Kev tswj hluav taws xob: Tswj los ntawm lub cav ECM. Piv txwv li, qee lub cav siv cov pa tawm bypass turbines nrog ob qhov chaw nres nkoj. ECM tswj xyuas qhov ua haujlwm siab ntawm tus actuator los ntawm solenoid li qub thiab manifold siab, ua tiav ntau- theem kev tswj hwm. Nws lub hauv paus ntsiab lus tswj tau muab sau ua ib qho kev tswj hwm kev sib txuas ntawm "electronic - hluav taws xob tswj - pneumatic".
• Volute tswj qhov sib txawv geometry turbine
Volute tswj qhov sib txawv geometry turbochargers tau dav siv nyob rau hauv niaj hnub diesel xyaw. Cov cav sib tw tau siv qhov sib txawv aperture nozzles los tswj qhov chaw ntws ntawm lub volute tau ntau xyoo, thiab cov cav diesel tau qiv cov thev naus laus zis no. Thawj lub volute tswj turbocharger siv rau cov cav tov diesel tau tshwm sim thaum xyoo 1990, nrog kev txwv thawj zaug. Tab sis tam sim no, feem coob ntawm cov tuam txhab diesel cav tau nyiam siv cov cuab yeej siv hluav taws xob sib txawv ntau dua li cov tsoos tso pa tawm bypass valve turbocharger. Piv txwv li, qhov sib txawv ntawm Geometry turbine (VGT) tau teeb tsa rau ntawm Paccar MX13 cav pom hauv daim duab 12-11 yog ib tus neeg sawv cev raug cai. Txhawm rau ua piv txwv txoj hauv kev ua haujlwm ntawm qhov sib txawv geometry turbine, peb yuav coj cov volute tswj turbocharger uas muaj nyob hauv daim duab 12-12 ua piv txwv rau kev ua piv txwv.
Daim duab 12-11 Variable Geometry Turbine (VGT) Siv rau ntawm lub cav Paccar MX13
Daim duab 12-12 Tshooj saib ntawm qhov sib txawv geometry turbine (VGT), nrog rau kev tsom mus rau nws cov actuator
Variable nozzle turbocharger
Daim duab 12-12 qhia txog qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv nozzle turbocharger. Thov xa mus rau daim duab 12-13 txhawm rau txheeb xyuas cov khoom tseem ceeb xws li turbine, pinion, nozzle blade thiab synchronous nplhaib.
Daim duab 12-13 Txoj Cai Ua Haujlwm ntawm Cheebtsam ntawm VN turbochargers.
Qhov sib txawv nozzle turbocharger tsim qhov yuav tsum tau ua kom muaj zog los ntawm kev kho cov hniav Lub kaum sab xis kom hloov qhov volute ntws cheeb tsam. Cov txheej txheem no yog ua tiav los ntawm cov roj siab ua haujlwm ntawm lub piston, uas meshes nrog CAM iav thiab crankshaft, yog li tsav lub nplhaib synchronous tig. Lub nplhaib synchronous txhawb nqa tag nrho cov hniav sib dhos. Txhua tus hniav yog nruab nrog helical zawj. Thaum txoj hauj lwm sib hloov ntawm lub nplhaib synchronous hloov, cov hniav tig nrog nws tus pin ncej raws li lub fulcrum, yog li ua tiav cov kev hloov kho synchronous ntawm cov hniav lub kaum sab xis. Los ntawm cov txheej txheem no, qhov chaw ntws ntawm lub volute (sab sab) tuaj yeem nce lossis txo qis, uas cuam tshuam ncaj qha rau cov roj ua haujlwm hauv lub turbine vaj tsev. Nyob rau hauv luv luv, qhov txaus cheeb tsam ntawm lub volute txiav txim lub turbine ceev thiab thaum kawg lub boost siab generated los ntawm lub turbine compressor.
Tsis paub meej nozzle tswj
Qhov sib txawv nozzle turbocharger yog tswj los ntawm qhov sib txawv nozzle tswj valve. Qhov no tswj valve yog ib tug proportional actuator tswj los ntawm lub cav tswj module, muaj peev xwm ntawm converting lub input tam sim no teeb liab mus rau ib tug tshwj xeeb piston nplhaib txoj hauj lwm. Thaum cov hniav nyob ze rau qhov chaw kaw (cov hniav yuav tsis raug kaw tag nrho), lub turbocharger ua rau lub zog siab tshaj plaws. Kev tswj cov huab cua siab yog nyob ntawm txoj hauj lwm ntawm cov hniav, raws li cov hniav Angle ncaj qha txiav txim siab txoj kev cov pa roj ua rau lub turbine. Daim duab 12-14 qhia tau hais tias yuav ua li cas roj siab tsav lub nplhaib piston los ua kom lub CAM thiab crank mechanism, ua rau lub nplhaib synchronous tig clockwise, yog li nthuav cov hniav thiab txo cov roj efficiency ntawm lub turbine.
Daim duab 12-14 VN Turbocharger: Ua kom cov hniav qhib kom txo tau cov turbine efficiency.
Thaum cov roj siab thawb lub piston txav mus rau sab laug (Daim duab 12-15), lub nplhaib synchronous rotates counterclockwise, kho cov hniav mus rau lub kaum sab xis nyob ze rau qhov chaw kaw, txhim kho lub turbine efficiency los muab kev txhawb siab tshaj plaws. Cov txheej txheem no tuaj yeem raug xa mus rau hauv daim duab 12-16.
Daim duab 12-15 VN Turbocharger: Txo cov hniav qhib kom ua tiav qhov siab tshaj plaws.
Daim duab 12-16 Lub luag haujlwm ntawm lub nplhaib synchronous hauv kev tswj cov hniav qhib.
Kev sib hloov ceev ntawm qhov sib txawv nozzle turbocharger yog pub rov qab mus rau lub cav tswj module los ntawm axial ceev sensor raws li lub hauv paus ntsiab lus ntawm induction mem tes generator. Nws lub teeb liab tshwm sim yog coj los ntawm cov qauv ntawm cov qauv ntawm ib qho chaw tshwj xeeb ntawm lub turbine ncej.
3. Slip nplhaib volute turbine
Lwm qhov sib txawv ntawm cov qauv siv los ntawm Cummins Honicell turbochargers: qhov chaw ntws tau hloov kho los ntawm kev txav lub nplhaib ntiv nplhaib los ntawm VG actuator. Nws lub hom phiaj yog tib yam li Caterpillar's VN turbine, tab sis txoj kev ua tiav nws txawv me ntsis. Daim duab 12-17 qhia tau hais tias ib tug raug VG actuator module siv rau xyaw tom qab 2010.
Daim duab 12-17: VG actuator module siv rau ntawm lub cav raug 10 xyoo tom qab.