Zastosowanie turbodoładowania w silnikach spalinowych jest niezbędne, aby spełnić najnowsze wymagania dotyczące mocy i emisji dla dużych silników wysokoprężnych i gazowych. Aby osiągnąć
wymaganą zmienność, turbosprężarkę można zaprojektować albo z obejściami i zasuwami odpadowymi, albo z całkowicie zmienną geometrią turbiny (VGT). Stosowanie zastawek wastegate ma szkodliwy wpływ na wydajność turbosprężarki, ale zapewnia ekonomiczne i solidne rozwiązanie w przypadku wymaganej zmienności. Konwencjonalne systemy VGT wymagają dużej liczby elementów, w których każda dysza jest poruszana niezależnie za pomocą pierścienia uruchamiającego, a czasami za pomocą ramienia dźwigni.
Pomimo swojej złożoności, turbodoładowanie VGT zapewnia znaczne korzyści w porównaniu z dopasowaną turbosprężarką o stałej geometrii
albo do pełnego obciążenia, pozostawiając lukę w zastosowaniach przy częściowym obciążeniu, albo dopasowywany przy częściowym obciążeniu i wymagający zasuwy. W publikacji opisano wymóg posiadania dyszy, która może przemieszczać się osiowo, aby uwzględnić obecność osadów i rozszerzalność cieplną, aby zapobiec utknięciu ostrza. Konwencjonalne układy VGT nie były szeroko stosowane w zastosowaniach, w których wymagana jest duża moc, wysoka niezawodność i długa żywotność ze względu na koszty i złożoność, dlatego też opracowano kilka udoskonaleń, aby uzyskać turbosprężarkę VGT o prostszej konstrukcji i mniejszej liczbie ruchomych elementów .
W pracy zaproponowano nową koncepcję dyszy turbosprężarki o zmiennej geometrii, którą można zastosować w konfiguracjach osiowych i promieniowych turbosprężarek. Koncepcja zapewnia znaczną redukcję części ruchomych i dlatego może obniżyć koszt turbosprężarki i zwiększyć jej niezawodność w porównaniu z konwencjonalnymi konstrukcjami VGT. Koncepcja składa się z dyszy głównej i dyszy tandemowej. Każda z tych dysz jest pierścieniem z wymaganą liczbą łopatek. Przesuwając jedną dyszę względem drugiej, możliwa jest modyfikacja kąta przepływu wylotowego dyszy i modyfikowanie powierzchni gardzieli w taki sposób, że można uzyskać zmianę przepływu masowego przechodzącego przez dyszę.
Odniesienie
P. Jacoby, H. Xu i D. Wang, „VTG Turbocharging – wartościowa koncepcja zastosowań trakcyjnych”, w dokumencie CIMAC nr 116, Szanghaj, Chiny, 2013.
Czas publikacji: 7 czerwca 2022 r