Arskama.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики турбокомпрессора с двигателем

Использование характеристик турбокомпрессора при расчете неустановившихся режимов работы дизельных двигателей Текст научной статьи по специальности « Механика и машиностроение»

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Д. С. Минчев, Ю. Л. Мошенцев, А. В. Нагорный, А. С. Дьяконов

Рассмотрены особенности интеграции экстраполированных и интерполированных характеристик турбокомпрессора в математическую модель рабочего цикла комбинированного дизельного двигателя для расчета неустановившихся режимов работы. Показано, что корректное моделирование переходных процессов в системе наддува невозможно без адекватного определения параметров компрессора и турбины турбокомпрессора в тех диапазонах режимах их работы., которые, как правило, не описываются экспериментальными данными. Эффективность предлагаемого подхода оценивается путем сравнения расчетных и экспериментальных данных для режимов разгона дизельного двигателя типа 8ЧН 12/12.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Д. С. Минчев, Ю. Л. Мошенцев, А. В. Нагорный, А. С. Дьяконов

Simulation of diesel engine transient performance using turbocharger maps

The turbocharger extrapolated maps using for transient performance simulation of turbocharged diesel engines with focus on the supercharging system is presented. The appropriate simulation of the transient processes into the supercharging system is impossible without adequate definition of the turbine and compressor performance for the whole range of their operation as it is shown. The accuracy of the suggested approach is estimated by comparison of simulated and measured data for acceleration of diesel engine 8ЧН12/12 (КамАЗ-740.10).

Текст научной работы на тему «Использование характеристик турбокомпрессора при расчете неустановившихся режимов работы дизельных двигателей»

Д.С. МИНЧЕВ, ЮЛ. МОШЕНЦЕВ, А.В. НАГОРНЫЙ1, А.С. ДЬЯКОНОВ2

1 Национальный университет кораблестроения им. адмирала Макарова, г. Николаев 2 ГП НПКГ «Зоря»-«Машнроект», г. Николаев

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТУРБОКОМПРЕССОРА ПРИ РАСЧЕТЕ НЕУСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНЫХ

Рассмотрены особенности интеграции экстраполированных и интерполированных характеристик турбокомпрессора в математическую модель рабочего цикла комбинированного дизельного двигателя для расчета неустановившихся режимов работы. Показано, что корректное моделирование переходных процессов в системе наддува невозможно без адекватного определения параметров компрессора и турбины турбокомпрессора в тех диапазонах режимах их работы, которые, как правило, не описываются экспериментальными данными. Эффективность предлагаемого подхода оценивается путем сравнения расчетных и экспериментальных данных для режимов разгона дизельного двигателя типа 8ЧН 12/12.

Ключевые слова: динамическая характеристика, характеристики турбокомпрессора, газотурбинный наддув, переходной процесс.

При проектировании системы наддува современных дизельных двигателей транспортного назначения остро стоит проблема рационального согласования характеристик лопаточных машин турбокомпрессора (турбокомпрессоров) с поршневой частью двигателя . При давлении наддувочного воздуха, достигающего р. = 33,5 бар, коэффициент относительного диапазона работы центробежных компрессоров по расходу воздуха снижается до к = 0,30,4, что вынуждает производителей применять сложные системы управляемого двухступенчатого либо управляемого регистрового (параллельного) газотурбинного наддува .

На неустановившихся режимах работы, из которых для транспортных двигателей важнейшими являются режимы разгона транспортного средства и режимы сброса нагрузки, эффективное согласование характеристик турбокомпрессора усложняется. Из-за инерционности ротора турбокомпрессора и вследствие переходных процессов в воздушном ресивере и выпускных коллекторах при работе двигателя на данных режимах наблюдается резкое расхождение статических и динамических характеристик двигателя. Так, при разгоне транспортного средства в начальной фазе наблюдается запаздывание роста давления наддувочного воздуха по отношению к частоте вращения коленчатого вала двигателя, так называемая «турбояма» . В

результате резко снижается коэффициент избытка воздуха, что приводит к росту температур деталей цилиндро-поршневой группы и газов на входе в турбину, увеличению дымности выхлопа и выбросов токсических веществ . На современных двигателях электроника ограничивает подачу топлива на данных режимах, что неизбежно приводит к снижению крутящего момента, развиваемого двигателем . По мере дальнейшего роста частоты вращения ротора турбокомпрессора давление наддува увеличивается, обуславливая скачкообразное возрастание мощности двигателя, «турбоподхват», что неблагоприятно с точки зрения удобства управления транспортным средством .

При резком сбросе нагрузки наблюдается быстрое возрастание давления наддувочного воздуха в воздушном ресивере, что может привести к превышению допустимого значения максимального давления сгорания рг в цилиндре двигателя и возникновению явлений помпажа.

Можно выделить два принципиальных подхода к моделированию неустановившихся режимов работы двигателей внутреннего сгорания. В соответствии с первым подходом, широко используемом в теории автоматического регулирования ДВС, составляется система линеаризованных дифференциальных уравнений двигателя как объекта регулирования, с после-

© Д.С. Минчев, Ю.Л. Мошенцев, А.В. Нагорный, А.С. Дьяконов, 2013 — 88 —

дующим решением этой системы [1]. При этом удается существенно сократить время расчета переходного процесса, однако, в результате могут быть получены лишь весьма ограниченные сведения об изменении параметров рабочего процесса двигателя . Рассматриваемый метод применяется для разработки автоматических регуляторов (частоты вращения, нагрузки, давления наддува, температур охлаждающих теплоносителей и т.д.) .

Читать еще:  Характеристики двигателей мазда капелла

Второй подход базируется на полном комплексном расчете последовательности рабочих циклов в цилиндре двигателя и элементах системы наддува [5, 9, 10]. При этом в качестве базы используются математические модели рабочего цикла, основанные на численном интегрировании систем дифференциальных уравнений, описывающих состояние рабочего тела для нульмерного, одномерного или трехмерного подходов .К несомненным достоинствам второго подхода следует отнести возможность корректного учета влияния изменения различных регулировочных и конструктивных параметров двигателя и его систем, включая характеристики топливоподачи, фазы газораспределения, рециркуляцию отходящих газов, особенности регулирования агрегатов системы наддува и, наконец, особенности характеристик агрегатов системы наддува. Недостаток заключается в том, что первоначальная настройка таких моделей требует наличия существенно большего объема экспериментальных данных.

При исследовании особенностей работы системы наддува на неустановившихся режимах особое внимание необходимо уделить характеристикам компрессора и турбины турбокомпрессора и их интеграции в расчетную модель. В работах [6, 7] предложены методики расчетного определения характеристик компрессоров и турбин малоразмерных турбокомпрессоров по геометрическим параметрам их проточных частей . При отсутствии подробных данных по геометрии компрессора и турбины использование данных методик затруднительно . В этом случае возможно осуществлять экстраполяцию и интерполяцию экспериментальных характеристик на основе подходов, изложенных в [3, 4].

Оценка применимости предлагаемых способов экстраполяции и интерполяции характеристик лопаточных машин турбокомпрессора для расчета динамических характеристик дизельных двигателей .

Изложение основного материала

Расчет неустановившихся режимов работы двигателя осуществляется путем соответствующей доработки комплексной математической модели стационарного режима работы комбинированного дизельного двигателя с системой

свободного газотурбинного наддува, разработанной на кафедре ДВС НУК [2] .Особенностью данного программного комплекса является возможность использования характеристик компрессора и турбины турбокомпрессора (турбокомпрессоров), в виде предварительно подготовленных подключаемых файлов.

Характеристики компрессора и турбины, используемые при расчетах, получаются на основании экспериментальных данных путем их обработки в соответствии с методиками, изложенными в [3, 4]. В результате обработки осуществляется экстраполяция и интерполяция экспериментальных характеристик компрессора и турбины . В результате экстраполяции характеристики компрессора расширяются в область низких Пк (вплоть до Пк Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

HOLSET — Сравнительный тест

Сравнительный тест турбокомпрессора Holset HX50 с фирменными аналогами-заменителями

Фирменные аналоги-заменители турбокомпрессора

Термин «аналог-заменитель» или «совместимая деталь» используется в отрасли для обозначения турбокомпрессоров и запасных частей, которые являются альтернативными вариантами оригинальной детали для конкретной двигательной установки. Часто они рекламируются и продаются под фирменным наименованием и рассматриваются на рынке в качестве законной конкурентоспособной замены. Однако, в отличие от турбокомпрессоров Holset , фирменные аналоги-заменители не пользуются популярностью у производителей комплектного оборудования для использования в их двигателях. Ниже представлены результаты сравнительных испытаний Holset HX50 и фирменных аналогов-заменителей этой модели. В них рассматривается фирменный совместимый турбокомпрессор (аналог-заменитель), установленный на двигателе, на котором в качестве оригинального использовался турбокомпрессор Holset HX50.

№ детали на вторичном рынкеOEM номерТип двигателяМощность, л.с.
40337034027573D2866LF14400

Подразделение Cummins Turbo Technologies крайне серьезно относится к конкурентным изделиям, представленным на вторичном рынке, поскольку внутренние заводские испытания показывают, что фирменные аналоги-заменители HX50 обладают худшими свойствами во всех отношениях, включая характеристики компрессора и рабочие характеристики двигателя. Оба параметра оказывают значительное влияние на эффективность турбокомпрессора и топливную экономичность.

Характеристики компрессора

Что это такое?

Характеристики компрессора определяют аэродинамические свойства ступени компрессора.

Что это показывает?

Непосредственное сравнение производительности компрессора и его эффективности.

Рабочие характеристики двигателя

Что это такое?

Турбокомпрессор монтируется на двигателе MAN, установленном на испытательном стенде с динамометром. Для обоих турбокомпрессоров выполняются одинаковые циклы испытаний двигателя в одних и тех же рабочих режимах.

Что это показывает?

Непосредственное сравнение общей производительности турбокомпрессора и его эффективности.

Испытания прочности корпуса при разрушении рабочих колес

Что это такое?

Проводятся испытания рабочих колес компрессора и турбины при частоте вращения выше максимальной предельной величины до разрушения или разрыва рабочего колеса.

Что это показывает?

Безопасность турбокомпрессора, гарантирующая, что фрагменты не вылетают через стенки корпуса в случае разрушения рабочего колеса при высокой частоте вращения.

Характеристики компрессора


— Holset
— Фирменный аналог-заменитель

• Кривая рабочего режима расположена в середине диаграммы для Holset HX50, т. е. где эффективность ступени наиболее высока, и обеспечивается большая разница между характеристиками наддува при полностью открытом и задросселированном выходе Holset HX50.

Holset достигает большей степени повышения давления при данной частоте вращения, что обеспечивает более высокую предельную величину наддува.

• Диаграмма характеристик компрессора Holset HX50 показывает, что для достижения требуемого наддува этот агрегат не требует большей частоты вращения, чем его аналог-заменитель. Это видно по кривым частоты вращения.

Испытания рабочих характеристик турбокомпрессора и двигателя
Тип двигателя: MAN D2866LF14 (рядный, 6-цилиндровый, рабочим объемом 11,9 л)

Читать еще:  Холодный пуск двигателя подогреватель

Эффективность компрессора

— Holset
— Фирменный аналог-заменитель

Holset HX50, по сравнению с его фирменным аналогом-заменителем, обладает более высокой эффективностью (до 3,75% выше) во всем рабочем диапазоне.

Это говорит о том, что ступень компрессора Holset HX50 требует меньше энергии для создания такого же наддува на выходе, чем аналог-заменитель HX50.

— Holset
— Фирменный аналог-заменитель

Holset HX50, по сравнению с его фирменным аналогом-заменителем, обеспечивает более высокий массовый расход (до 3,84% выше) во всем диапазоне частот вращения двигателя.

Это говорит о том, что ступень компрессора Holset HX50 обеспечивает более высокий массовый расход (более высокую эффективность) при любой частоте вращения двигателя по сравнению с аналогом-заменителем HX50.


— Holset
— Фирменный аналог-заменитель

На диаграмме показано, что аналог-заменитель HX50 работает при более высокой температуре на входе турбины во всем рабочем диапазоне.

Более низкая рабочая температура Holset HX50 способствует увеличению срока службы деталей и предотвращает повреждение других деталей двигательной установки.

— Holset
— Фирменный аналог-заменитель

Holset HX50, по сравнению с его фирменным аналогом-заменителем, обладает более высокой общей эффективностью (до 4,04% выше) во всем рабочем диапазоне двигателя.

В целом, турбокомпрессор Holset создает больший наддув на единицу потребляемой энергии, что приводит к снижению расхода топлива двигателем и обеспечивает более длительный срок службы турбокомпрессора.

Испытания прочности корпуса при разрушении рабочих колес

Аналоги-заменители HX50 не прошли испытания прочности корпуса при разрушении рабочих колес, предусмотренные Cummins Turbo Technologies:

• Прижимные пластины покороблены
• Резьба сорвана
• Крышка компрессора полностью отделена от корпуса подшипников и удерживается на месте только наддувным трубопроводом и фрагментами вала / рабочего колеса.

В случае разрушения рабочего колеса при высокой частоте вращения, когда его части вылетают за пределы корпуса, возможно серьезное повреждение двигательной установки.

Все турбокомпрессоры HX50 прошли испытания прочности корпуса при разрушении рабочих колес, предусмотренные Cummins Turbo Technologies.

Фирменные аналоги-заменители HX50 – общие сведения

Компрессор фирменных аналогов-заменителей обладает меньшей эффективностью и должен работать с более высокой частотой вращения, чтобы обеспечить такое же давление наддува / массовый расход.

В результате этого двигательная установка в общем случае потребляет больше топлива в обычном рабочем режиме.

При этом фирменные аналоги-заменители работают с более высокой частотой вращения и при более высокой температуре, что приводит к более высокому удельному расходу топлива при испытании двигателя на тормозном стенде. Кроме того, фирменные аналоги-заменители обеспечивают более высокую температуру и меньшую плотность наддувочного воздуха, что снижает эффективность наддува.

Это ведет к снижению общей эффективности турбокомпрессора, сокращению срока его службы и росту эксплуатационных расходов.

Помимо этого, фирменные аналоги-заменители не проходят испытания прочности корпуса при разрушении рабочих колес, предусмотренные Cummins Turbo Technologies:

Фирменные аналоги-заменители не соответствуют нашим требованиям к безопасности и, в случае разрушения рабочего колеса при высокой частоте вращения, могут вызвать серьезное повреждение двигательной установки.

Выбор оригинальных турбокомпрессоров Holset обусловливается следующими причинами:

• Более высокая надежность и долговечность изделия =

Снижение простоев на ремонт / замену

• Более высокая (на 8%) эффективность турбокомпрессора =

Повышение экономичности транспортного средства более чем на 5%

• Повышение экономии топлива =

Снижение эксплуатационных расходов

• Безопасность =

Уверенность в том, что турбокомпрессор проходит наши строгие испытания по безопасности

Республика Татарстан, г. Набережные Челны

Copyright © 2009 — 2021 ООО АвтоТехКомплект

Турбокомпрессор

Повышает КПД двигателя, увеличивая тем самым его выходную мощность​

Устройство, приводимое в действие турбиной, которое нагнетает дополнительный воздух в камеру сгорания двигателя.

Турбокомпрессор состоит из турбины и компрессора, имеющих общий вал. Турбокомпрессор работает за счет выхлопных газов двигателя. Отбираемая энергия потока выхлопных газов позволяет компрессору агрегата нагнетать воздух.

Работа агрегата зависит от ряда компонентов различных систем автомобиля: выхлопной системы, системы забора и нагнетания воздуха, системы смазки, системы управления двигателем с электрическими компонентами и, в некоторых случаях, системы охлаждения двигателя.

Решение Nissens

Надёжность и производительность

Эти турбокомпрессоры проходят серию серьезных испытаний, которые проводят как специалисты нашей компании, так и независимые технологические институты в следующем объеме:

• Долговечность и эксплуатационные характеристики
• Полевые испытания
• Проверка содержания вредных веществ в выхлопных газах автомобиля на соответствие нормам Европейской комиссии (EC)
• Выходная мощность двигателя
• Топливная эффективность автомобиля

Конкурентный ассортимент

Более 100 моделей турбокомпрессоров в наличии.
Более 25 моделей турбокомпрессоров в разработке.

Оригинальное качество

Общее качество изделий, включая отделку поверхности, материалы и испытания, соответствует строгим стандартам автомобильной отрасли, предъявляемым к оригинальному оборудованию.

Простота установки

Соответствие концепции «First Fit» (Установи сразу): в комплект поставки изделия включено все необходимое для его установки.

Читать еще:  Выезд по запуску двигателя в автомобиле

Предусмотрена удобная установка с учетом компоновки двигателя и соответствующих соединений. Полная совместимость с системами автомобиля.

Преимущества продукта

Используются только материалы высочайшего качества. Внутренние подвижные части изготавливаются с надлежащими допусками и тщательно калибруются.

Эффективно организованная техническая поддержка с шестью региональными техническими центрами, в том числе горячие линии по техническим вопросам, в стратегически важных регионах Европы.

Концепция всестороннего обучения (NTC EEF), охватывающая такие вопросы, как знания о данном агрегате и понимание всей системы обеспечения эффективности двигателя, позволяет получать соответствующую подготовку представителям оптовых сетей и независимых авторемонтных мастерских по всему миру.

Комплексный подход к разработке изделий, включающий в себя этапы проектирования, выбора материалов и определения перечня проводимых испытаний, и его тщательно продуманная реализация обеспечивают неизменно надежную работу турбокомпрессора на протяжении периода времени, соответствующего сроку службы двигателя автомобиля.

Простой порядок доставки

Никаких платежей и затрат, никакого возврата старого оборудования.
Комплектные турбокомпрессоры прямо с завода!

Technical Details

Турбокомпрессор представляет собой чрезвычайно сложное и подверженное поломкам оборудование. Он работает в чрезвычайно сложных и жестких условиях: скорость вращения вала достигает 250 000 об/мин, а температура выхлопных газов — 1100 °C. Неудовлетворительные рабочие условия, особенно наличие грязи и посторонних предметов в системе, могут легко стать причиной повреждения турбокомпрессора.

Работоспособность турбокомпрессора зависит от различных систем автомобиля. Регулярность технического обслуживания автомобиля, хорошее состояние двигателя и правильный режим сгорания топлива, а также должная работа таких систем, как система смазки двигателя, выхлопная система вместе с системой рециркуляции отработавших газов (EGR), дизельным сажевым фильтром (DPF) и катализатором (если предусмотрены), — все эти факторы оказывают самое существенное влияние на надлежащую работу турбокомпрессора и его долговечность.

Смазка — это один из наиболее важных аспектов работы турбокомпрессора. Она устраняет трение и охлаждает основные компоненты агрегата. Ограничение потока масла к турбокомпрессору и от него приводит к его ускоренному износу.

Турбокомпрессор ТКР 7 (700) (01;02)

Турбокомпрессор ТКР 7 характеризуется особым уровнем прочности, выносливости, жаро- и холодостойкости. Он устанавливается на дизельные двигатели, преимущественно, на Д-240, Д-260 и различные их модификации.

Цена: 10 000 руб.

Турбокомпрессор

Двигатель

Транспортное средство

Вес

Модификация

№ чертежа

К3000, МТЗ 1523,АМКОДОР

ТКР 7 — технические характеристики

Подача турбокомпрессора, кг/с0,27±0,005
Диаметр колеса компрессора, мм81,2
Диаметр колеса турбины, мм64,5
Частота вращения вала ротора, об/мин100000
КПД компрессора, не менее0,75
КПД турбины, не менее0,70
Габаритные размеры, мм212X173X212

Данное устройство помогает машине достичь принципиально нового уровня мощности и производительности. ТРК увеличивает эффективность дизеля за счет преумножения объема воздуха, перерабатываемого в цилиндрах. Таким образом любой, кто желает повысить продуктивность своей техники, может сделать это с помощью турбины, при этом не теряя в средствах – турбокомпрессор экономит топливо.

Основной проблемой, возникающей при эксплуатации ТКР 7, является загрязнение системы. Турбина будет служить вам долго и избежит подобного исхода, если вы будете уделять ей должное внимание. Вовремя меняйте масло, точно в сроки, установленные производителями, регулярно проверяйте уровень жидкости, при необходимости тут же доливайте ее, производите замену очистительных фильтров, ведь они, как барьер, будут предохранять турбину (а, следственно, и двигатель) от загрязнений.

Установка турбокомпрессора ТКР 7

  • Внимательно выбирайте турбину, к каждому типу техники подходит что-то определенное;
  • Снимите с изделия пластиковые заглушки и чехлы;
  • Не пробуйте изменить конструкцию системы ТКР 7, «подогнать» ее под свое удобство;
  • Устанавливать турбину нужно строго держа ее оси фланцев в вертикальном положении;
  • Подсоедините турбокомпрессор к выпускному коллектору дизельного двигателя;
  • Залейте достаточное количество масла, указанное в инструкции;
  • Перед запуском проверьте – все ли чисто, нет ли помех и инородных объектов в системе;
  • Протестируйте турбину ТКР 7 на вопрос герметичности, она не должна пропускать воздух;
  • В первый запуск турбина должна работать на 1000 оборотов в минуту примерно пол часа.

Вы можете быть уверены в своих знаниях и возможностях, но лучше не пытаться проводить эту процедуру самостоятельно, если вы не относите себя к разряду профессионалов. Мастера смогут сразу же увидеть возможные неполадки в системе и устранить их, обратившись в сервис, вы сделаете дальнейшее функционирование турбины не только долговечным, но и безопасным.

«ЧЕЛТРАКСНАБ» реализует продажу ТКР 7. Выбирая в качестве поставщиков нас, вы гарантируете своей технике долгую и комфортную жизнь. Поставки осуществляются во все города России и страны ближнего зарубежья в сжатые сроки. При оптовых закупах предоставляется скидка.

В разделе «Турбокомпрессоры» Вас может заинтересовать следующая продукция:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector