Turbolar

Daha Yüksek Motor Verimliliği için Turboşarjlar

Turboşarjlar, içten yanmalı motorları daha verimli hale getirmek için kullanılır – ancak faydaları yalnızca bu motorlarla sınırlı değildir. Yakıt hücreleri de turboşarjın sağladığı sıkıştırılmış havaya ihtiyaç duyar.

Anahtar Teknolojimiz: Turboşarjlar

Turboşarj, motor tasarım konseptinin ayrılmaz bir bileşenidir. Ekonomisini, dinamiklerini ve emisyon özelliklerini etkilediği için motorun karakteristiklerini neredeyse diğer tüm sistemlerden daha fazla şekillendirir. Bu nedenle turboşarj, MTU’nun anahtar teknolojilerinden biridir. MTU, turboşarjlarını geliştirme ve üretme uzmanlığını kendi bünyesinde sürdürme geleneğine sahiptir. mtu turboşarjlarının yelpazesi, 400 ila 10.000 kW arasında motor güç derecelerini kapsar. Ticari araç sektörüyle sinerji etkilerinin kullanılabileceği motor tasarımları için turboşarjlar satın alınır. Turboşarjlar için küresel pazar, otomobil ve ticari araç uygulamaları tarafından domine edilmektedir. Karşılaştırıldığında, endüstriyel motorlara takılan turboşarjların sayısı önemsizdir. Sonuç olarak, turboşarj üreticileri endüstriyel motor üreticileri için özel tasarımlar nadiren üretirler. Müşterilerin motor gereksinimlerinin, satın alınan turboşarjlarla karşılanamadığı durumlarda, mtu turboşarjları kendisi geliştirir ve üretir.

Tüm motor serileri dikkate alındığında, mtu turboşarjlarının yaklaşık yüzde 50’sini kendi bünyesinde üretir. Mevcut mtu turboşarj yelpazesi, ZRT 12, ZRT 13, ZRT 35, ZRT 36 ve ZRT 57 olmak üzere beş seriyi kapsamaktadır (bkz. Şekil 1) ve mümkün olduğunca çok sayıda ortak parça kullanma konseptine dayanmaktadır. Örneğin, düzenlemeli iki aşamalı turboşarja sahip yeni Seri 4000 motoru için sistemdeki üç turboşarj da aynıdır. Bu, üretimdeki lojistiği ve yedek parça tedarikini basitleştirir.

Mevcut MTU turboşarj programı (ZRT 12, 13, 35, 36, 57) MTU’nun mevcut turboşarj ailesi beş seriden oluşur ve mümkün olduğu kadar çok ortak parça kullanma konseptine dayanmaktadır.

Şekil 1

Şekil 2

Turboşarj performansını optimize etmek amacıyla hava akışını ve mekanik yapısal yükleri simüle etmek için üç boyutlu hesaplama prosedürlerinin kullanılması Turboşarjlar, tüm hizmet ömürleri boyunca gerekli özellikleri korumalıdır. Bu amaçla MTU, hava akışını ve mekanik yapısal yükleri simüle etmek için üç boyutlu hesaplama prosedürleriyle çalışır.

Gelişen Turboşarj Teknolojimiz

Son yıllarda bazı uygulamaların çalışma koşulları daha da zorlaştı. Güç üniteleri çok sayıda yük çevrimine maruz kalır ve bu durum turboşarjların servis ömrünü de etkiler. MTU, turboşarjlarının geliştirilmesinde bu değişiklikleri dikkate aldı, bakımlar arasındaki süreyi (TBO) daha da optimize etti ve bunu motorlara uygun hale getirdi. Örneğin 4000 Serisi raylı motor durumunda, turboşarj TBO’su saat başına yük çevrimi sayısına bağlı olarak 15.000 saat kadar yüksektir. Bu, kısa bakım süreleri ve maliyetler anlamına gelir; bu aynı zamanda turboşarjlar için de geçerlidir. Turboşarj geliştirme süreçlerinde mtu, verimli hesaplama ve simülasyon araçlarının sunduğu olanaklardan yararlanır.

Yeni bir turboşarj üretildiğinde, örneğin test tezgahına konulduğunda termodinamik, yapısal mekanik, dayanıklılık ve muhafaza mukavemeti konularında bir dizi analitik optimizasyon sürecinden geçmiş olur. Analiz temel olarak hava akışını ve mekanik yapısal yükleri simüle etmek için üç boyutlu hesaplama prosedürleri kullanılarak bileşenin optimizasyonunu içerir (bkz. Şekil 2). Bu şekilde mtu, turboşarjların nihayet hizmete girdiğinde gerekli özelliklere sahip olmasını ve bunları tüm hizmet ömrü boyunca korumasını sağlar.

MTU’da turboşarjın uygulanması

Prensip olarak mtu, çeşitli motor serilerindeki tüm motorları turboşarjlarla donatmaktadır. Bir tasarım serisinde turboşarj, belirli uygulamanın özel gereksinimlerine göre uyarlanır. Bu, her zaman aynı hızda çalışan bir elektrik üretim motorunun, bir araç motorundan farklı bir turboşarj kurulumuna ihtiyaç duyduğu anlamına gelir. Bir araç motoru dinamik olarak çalıştırılır; rölanti devrinden maksimum devirlere kadar yüksek performans sunması gerekir ve turboşarj özelliklerinin geniş güç aralığına uygun olması gerekir. Buradaki zorluk, bir turboşarjın geniş bir hız aralığına veya yüksek bir takviye basıncına göre ayarlanabilmesidir. Bu nedenle, dinamik uygulamalara yönelik motorlar için mtu, turboşarjları mümkün olduğunca geniş bir motor devri aralığını kapsarken yeterli takviye basıncını sağlayacak şekilde tasarlamıştır.

890 Serisi

Askeri araçlarda yüksek performans için tasarlanan 890 Serisi motorlar, son derece duyarlı motor dinamiği sağlamak amacıyla değişken türbin geometrisine sahiptir. Bu teknolojiyle egzoz, ayarlanabilir kanatlar üzerinden türbin kanatlarına aktarılır, böylece türbin düşük motor hızlarında hızla yukarıya doğru döner ve ardından yüksek egzoz gazı akış hızlarına izin verir (bkz. Şekil 3).

Şekil 3