Eindimensionales Motormodell
Es wurde ein eindimensionales Modell entwickelt, um die Leistung einer Turbine mit radialer Anströmung vorherzusagen, die instabilen Strömungsbedingungen ausgesetzt ist. Anders als bei anderen Ansätzen zuvor wurde die Turbine simuliert, indem die Auswirkungen von Gehäuse und Rotor auf die instationäre Strömung getrennt und die mehreren Rotoreingänge aus der Spirale modelliert wurden.
Es ist eine einfache und effektive Möglichkeit, die Turbinenspirale durch ein Netzwerk eindimensionaler Rohre darzustellen, um den Massenspeichereffekt aufgrund des Systemvolumens sowie die Umfangsvariation der strömungsdynamischen Bedingungen entlang der Spirale zu erfassen für den variablen Masseneintrag in den Rotor durch Schaufeldurchgänge. Die entwickelte Methode wird beschrieben und die Genauigkeit des eindimensionalen Modells wird durch den Vergleich vorhergesagter Ergebnisse mit gemessenen Daten gezeigt, die auf einem Prüfstand zur Untersuchung von Automobilturboladern erzielt wurden.
Zweistufige Turboaufladung
Der große Vorteil der zweistufigen Turboaufladung liegt darin, dass zwei Maschinen mit normalem Druckverhältnis und Wirkungsgrad eingesetzt werden können. Mit herkömmlichen Turboladern können hohe Gesamtdruck- und Expansionsverhältnisse entwickelt werden. Die Hauptnachteile sind die erhöhten Kosten für den zusätzlichen Turbolader plus Ladeluftkühler und Krümmer.
Darüber hinaus stellt die Zwischenkühlung zwischen den Stufen eine Komplikation dar, aber die Reduzierung der Temperatur am Einlass des HD-Kompressors hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Arbeit des HD-Kompressors für ein gegebenes Druckverhältnis reduziert wird, da dies eine Funktion der Kompressoreinlasstemperatur ist. Dadurch erhöht sich der effektive Gesamtwirkungsgrad des Turboaufladesystems. Auch die Turbinen profitieren vom geringeren Expansionsverhältnis pro Stufe. Bei geringeren Expansionsverhältnissen können die Turbinen wesentlich effizienter arbeiten, als dies bei einem einstufigen System der Fall wäre. Die zweistufigen Systeme sorgen durch eine höhere Effizienz des Turboladersystems für einen höheren Ladedruck, einen höheren spezifischen Luftverbrauch und damit für eine niedrigere Auslassventil- und Turbineneinlasstemperatur.
Referenz
Ein detailliertes eindimensionales Modell zur Vorhersage des instationären Verhaltens von Turboladerturbinen für Anwendungen in Verbrennungsmotoren.Federico Piscaglia, Dezember 2017.
Effizienzsteigerung und NOx-Emissionsminderungspotenziale des zweistufig aufgeladenen Miller-Zyklus für stationäre Erdgasmotoren.Ugur Kesgin, 189-216, 2005.
Ein vereinfachtes Modell eines Dieselmotors mit Turbolader, MP Ford, Band 201
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 26. Okt. 2021