ターボチャージャーに関連するいくつかの理論的研究メモ: 注 1

まず、ターボチャージャー コンプレッサーを通る空気の流れのシミュレーション。

周知のとおり、コンプレッサーはディーゼル エンジンの性能を向上させ、排出ガスを削減する効果的な方法として広く使用されています。ますます厳格化する排出規制と大量の排気ガス再循環により、エンジンの動作条件が効率の低い領域、さらには不安定な領域に向かう可能性があります。このような状況下、ディーゼルエンジンの低速高負荷運転条件では、ターボチャージャーコンプレッサーは低流量で高ブーストの空気を供給する必要がありますが、通常、このような運転条件ではターボチャージャーコンプレッサーの性能は制限されます。

したがって、ターボチャージャーの効率を改善し、安定した動作範囲を延長することが、将来の実行可能な低排出ディーゼルエンジンにとって重要になっています。岩切氏と内田氏が実施したCFDシミュレーションでは、ケーシング処理と可変入口案内翼の両方を組み合わせた方が、それぞれを単独で使用した場合よりも比較して、より広い作動範囲を提供できることが示された。コンプレッサーの速度が 80,000 rpm に低下すると、安定動作範囲はより低い空気流量に移行します。ただし、80,000rpmでは安定作動範囲が狭くなり、圧力比も低くなりますので、これらは主に、インペラ出口での接線方向の流れの減少によるものです。

次に、ターボチャージャーの水冷システム。

アクティブボリュームをより集中的に使用して出力を上げるために、冷却システムを改善するためにテストされる取り組みが増えています。この進歩における最も重要なステップは、(a) 発電機の空気冷却から水素冷却への変更、(b) 間接冷却から直接導体冷却への変更、そして最後に (c) 水素冷却から水冷却への変更です。冷却水はステータ上のヘッダタンクとして配置された水タンクからポンプに流れます。ポンプからの水は、まずクーラー、フィルター、圧力調整バルブを通って流れ、次に固定子巻線、メインブッシュ、ローターを通って平行経路を移動します。ウォーターポンプは、水の入口と出口とともに、冷却水接続ヘッドに含まれています。遠心力の結果、水ボックスとコイルの間の水柱、および水ボックスと中央ボアの間の放射状ダクト内に水圧が確立されます。前述したように、水温上昇による冷水柱と温水柱の差圧が圧力水頭として働き、水温上昇と遠心力の増加に比例してコイルを流れる水量が増加します。

参照

1. デュアルボリュート設計のターボチャージャーコンプレッサーを通る空気流の数値シミュレーション、Energy 86 (2009) 2494–2506、Kui Jiao、Harold Sun;

2. ローター巻線の流れと加熱の問題、D。ランブレヒト*、Vol I84