Η χρήση υπερσυμπίεσης σε κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι απαραίτητη για την κάλυψη των πιο πρόσφατων απαιτήσεων ισχύος και εκπομπών για μεγάλους κινητήρες ντίζελ και αερίου. Προκειμένου να επιτευχθεί
με την απαιτούμενη μεταβλητότητα, ο στροβιλοσυμπιεστής μπορεί να σχεδιαστεί είτε με παρακάμψεις και πύλες απορριμμάτων είτε με πλήρως μεταβλητές γεωμετρίες στροβίλου (VGT). Η χρήση πυλών απορριμμάτων είναι επιζήμια για την απόδοση του υπερσυμπιεστή, αλλά παρέχει μια οικονομικά αποδοτική και στιβαρή λύση για την απαιτούμενη μεταβλητότητα. Τα συμβατικά συστήματα VGT απαιτούν μεγάλο αριθμό εξαρτημάτων στα οποία κάθε ακροφύσιο κινείται ανεξάρτητα από έναν δακτύλιο ενεργοποίησης και μερικές φορές από έναν μοχλό βραχίονα.
Παρά την πολυπλοκότητά τους, ο υπερσυμπιεστής VGT παρέχει σημαντικά οφέλη σε σύγκριση με έναν υπερσυμπιεστή σταθερής γεωμετρίας που ταιριάζει
είτε σε πλήρες φορτίο, αφήνοντας ένα κενό σε εφαρμογές μερικού φορτίου, είτε ταιριάζουν σε μερικό φορτίο και απαιτούν πύλη απορριμμάτων. Η δημοσίευση περιγράφει την απαίτηση ύπαρξης ακροφυσίου που να μπορεί να μετατοπίζεται αξονικά για να εξυπηρετεί την παρουσία εναποθέσεων και τη θερμική διαστολή για να αποτρέπεται η κόλληση της λεπίδας. Τα συμβατικά συστήματα VGT δεν έχουν εφαρμοστεί εκτενώς σε εφαρμογές όπου απαιτείται υψηλή ισχύς, υψηλή αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής λόγω κόστους και πολυπλοκότητας, και για το λόγο αυτό έχουν σχεδιαστεί αρκετές εξελίξεις για την επίτευξη ενός στροβιλοσυμπιεστή VGT με απλούστερο σχεδιασμό και λιγότερο κινούμενα εξαρτήματα .
Αυτή η εργασία προτείνει μια νέα ιδέα του ακροφυσίου στροβιλοσυμπιεστή μεταβλητής γεωμετρίας που μπορεί να εφαρμοστεί σε αξονικές και ακτινικές διαμορφώσεις υπερσυμπιεστή. Το concept προσφέρει σημαντική μείωση στα κινούμενα μέρη και ως εκ τούτου έχει τη δυνατότητα να μειώσει το κόστος του υπερσυμπιεστή και να αυξήσει την αξιοπιστία του σε σύγκριση με τα συμβατικά σχέδια VGT. Η ιδέα αποτελείται από ένα κύριο ακροφύσιο και ένα διπλό ακροφύσιο. Κάθε ένα από αυτά τα ακροφύσια είναι ένας δακτύλιος με τον απαιτούμενο αριθμό πτερυγίων. Μετατοπίζοντας το ένα ακροφύσιο σε σχέση με το άλλο, είναι δυνατό να τροποποιηθεί η γωνία ροής εξόδου του ακροφυσίου και να τροποποιηθεί η περιοχή του λαιμού με τρόπο ώστε να μπορεί να επιτευχθεί μια μεταβολή της ροής μάζας που διέρχεται από το ακροφύσιο.
Αναφορά
P. Jacoby, H. Xu και D. Wang, "VTG Turbocharging – διαθέσιμη ιδέα για εφαρμογή έλξης", στο CIMAC Paper No. 116, Shangai, Κίνα, 2013.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-07-2022