cummins VEREINFACHT: DIE ARTEN VON TURBOLADERN

Die wichtigsten Typen von Turboladern sind Turbolader mit fester Geometrie, Wastegate-Turbolader und Turbolader mit variabler Geometrie. Motorenhersteller berücksichtigen bei der Auswahl des Turboladertyps, der für ihren Motor und ihre Anwendung am besten geeignet ist, mehrere Faktoren. In diesem Artikel erfahren Sie, welche grundlegenden Unterschiede zwischen diesen Turboladertypen bestehen. Wenn Sie interessiert sind, können Sie auch nachlesen, wie Cummins bei der Kaltprüfung seiner Turbolader erfolgreich war.

Turbolader erhöhen den Luftstrom zu den Motorzylindern und ermöglichen so eine höhere Leistungsdichte des Motors, was die Verbrennung verbessert. Turbolader nutzen die Energie im Motorabgas, um eine Turbine mit hohen Drehzahlen in Rotation zu versetzen. Eine Welle verbindet das Turbinenrad mit einem Verdichterrad. Der rotierende Kompressor erhöht den Druck und den Frischluftstrom zum Motor.

Die Unterschiede zwischen den in diesem Artikel beschriebenen Turboladertypen basieren darauf, wie das Abgas manipuliert wird, bevor es das Turbinenrad erreicht.

Turbolader mit Festgeometrie
Das Abgas strömt durch das Turbinengehäuse des Turboladers, bevor es das Turbinenrad erreicht. Ein Hohlraum im Turbinengehäuse wird als Spirale bezeichnet. Bei Turboladern mit fester Geometrie strömen 100 % der Abgase durch die Spirale zum Turbinenrad. Das Rad der Turbine und die Form der Spirale beeinflussen den Turbolader und die Motorleistung. Das Turbinengehäuse und die Radgeometrien sind so konzipiert, dass die Leistung über verschiedene Motordrehzahlen und Lasten hinweg optimiert wird. Einige Turbolader mit fester Geometrie enthalten auch eine Düse mit festen Schaufeln, um die Turbinenleistung unter bestimmten Betriebsbedingungen zu verbessern.

Die Vorteile von Turboladern mit Festgeometrie im Vergleich zu den anderen Designs sind die Einfachheit des Designs, die niedrigen Kosten und die geringere Größe. Der Hauptnachteil ist die mangelnde Flexibilität bei der Optimierung der Motorleistung. Aufgrund der festen Geometrie müssen Kompromisse zwischen optimalem Einschwingverhalten des Motors, Spitzendrehmoment sowie Motornenndrehzahl und -leistung eingegangen werden.

Turbolader mit fester Geometrie werden häufig in Motoren eingesetzt, die mit einer konstanten Motordrehzahl arbeiten. Dazu gehören Motoren, die in der Stromerzeugung und in großen Industrie- und Schiffsanwendungen eingesetzt werden. Turbolader mit fester Geometrie werden selten in On-Highway-Anwendungen eingesetzt.

Wastegate-Turbolader
Ein Wastegate-Turbolader ähnelt einem Turbolader mit fester Geometrie mit einer zusätzlichen Funktion im Turbinengehäuse: einem Wastegate-Ventil. Bei geöffnetem Ventil umgeht ein Teil des Abgases das Turbinenrad und reduziert dessen Drehzahl. Dies hilft, den Luftstrom vom Kompressor zum Motor zu regulieren. Bei Wastegate-Turboladern kann ein kleineres Turbinengehäuse gewählt werden, um den Luftstrom zum Motor bei niedrigen Motordrehzahlen zu erhöhen. Dies verbessert das Ansprechverhalten des Motors und die Fahrzeugbeschleunigung. Das Wastegate-Ventil wird dann bei höheren Motordrehzahlen geöffnet, um eine Überlastung des Motors zu verhindern und zu verhindern, dass der Turbolader seine Drehzahlgrenze überschreitet.

Im Vergleich zu Turboladern mit Festgeometrie besteht ein großer Vorteil für Wastegate-Turbolader darin, dass sie mehr Flexibilität bei der Optimierung der Motorleistung bieten. Eine der Herausforderungen besteht darin, dass Wastegate-Turbolader etwas teurer und größer sind, da ein Aktuator (eine Komponente, die Kraft oder Drehmoment erzeugt) zur Betätigung des Wastegate-Ventils hinzugefügt wird. Die Antriebe können entweder pneumatisch (mechanisch) oder elektrisch sein.

Wastegate-Turbolader werden hauptsächlich in Anwendungen eingesetzt, die mit unterschiedlichen Motordrehzahlen und Lasten arbeiten. Diese Motoren werden in einer Vielzahl von On-Highway- und Off-Highway-Anwendungen eingesetzt.

Turbolader mit variabler Geometrie
Turbolader mit variabler Geometrie sind komplexer als Turbolader mit fester Geometrie und Wastegate. Turbolader mit variabler Geometrie arbeiten, indem sie den Bereich des Abgaskanals unmittelbar vor dem Eintritt des Abgases in das Turbinenrad variieren. Durch die Verkleinerung der Fläche erhöht sich der Druck und die Geschwindigkeit des Abgases, das in das Turbinenrad eintritt. Dies wiederum erhöht den Ladedruck und den Luftstrom zum Motor, wenn gewünscht. Berauschende Lkw, die in unterschiedlichen Umgebungen mit unterschiedlichen Lasten eingesetzt werden, können ein gutes Beispiel dafür sein, wie die Vorteile des Turboladers mit variabler Geometrie hilfreich sein können.

Turbolader mit variabler Geometrie können teurer sein als andere Arten von Turboladern. Turbolader mit variabler Geometrie sind zwar teuer, bieten aber den Vorteil einer erheblichen Optimierung der Motorleistung über einen weiten Bereich von Motordrehzahlen und Lasten. Diese Turbolader können auch verwendet werden, um die Motorbremse zu verbessern, die Abgasrückführung anzutreiben und das Wärmemanagement der Abgasnachbehandlung zu unterstützen. Das patentierte Holset VGTTMvon Cumminsbietet weiterhin eine überragende Turboladerleistung und Haltbarkeit in kommerziellen Anwendungen.

VG-Turbolader werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, um die strengsten Emissionsvorschriften zu erfüllen. Sie werden hauptsächlich in On-Highway- und Off-Highway-Anwendungen mit unterschiedlichen Motordrehzahlen und -lasten eingesetzt, da sie eine optimierte Leistung über viele Anwendungen und Arbeitszyklen hinweg gewährleisten.

Motorenhersteller berücksichtigen bei der Auswahl von Turboladern und Luftbehandlungsarchitekturen verschiedene Kompromisse. Einige Motoren verwenden einen einzigen Turbolader, während andere mehr als einen Turbolader verwenden, die in einer Reihe oder in parallelen Konfigurationen angeordnet sind.

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