„Holset“, „Cummins Turbo Technologies“ padalinys, išlieka pramonės etalonu sunkiasvorio transporto turbokompresorių sistemų srityje. Šiame straipsnyje nagrinėjami trys svarbūs jų inžinerinio portfelio ramsčiai: frezuotų kompresoriaus sparnuočių (MFS) technologija, kintamos geometrijos turbokompresorių (VGT) pavaros ir integruotos turbokomponavimo energijos atgavimo sistemos.
Tradicinės lietos aliuminio kompresoriaus sparnuotės turi ribotą nuovargio trukmę ir ribotą sparnuotės galo greitį. „Holset“ MFS technologija naudoja 5 ašių CNC apdirbimą iš didelio stiprio kaltinių aliuminio lydinių (pvz., 2618 arba 7075 serijos), siekiant užtikrinti aukštesnę struktūrinį vientisumą. Pašalinus liejimo procesui būdingą porėtumą, MFS sparnuotės leidžia naudoti plonesnius sparnų profilius, o tai pagerina aerodinaminį efektyvumą ir sumažina sukimosi inerciją.
„Holset VGT“ naudoja slankiojančio kreipiančiojo aparato žiedo mechanizmą, skirtą keisti į turbinos ratą patenkančių išmetamųjų dujų greitį. Tai suteikia mažo turbokompresoriaus funkcionalumą esant žemiems variklio sūkiams (greitam slėgio reakcijos atsakui) ir didelio turbokompresoriaus efektyvumą esant aukštiems sūkiams (išmetamųjų dujų slėgio valdymui).
Diagnostikos ir techninės priežiūros duomenys:
„Holset“ turbokomponavimo sistema yra paradigmos pokytis atgaunant atliekinę šilumą. Priešingai nei tradicinis turbokompresorius, kuris energiją naudoja tik įsiurbiamo oro suspaudimui, turbokomponavimo įrenginyje naudojama galios turbina, sumontuota už pagrindinio turbokompresoriaus. Ši antroji turbina surenka likutinę kinetinę energiją iš išmetamųjų dujų srauto.
Inžinerinis mechanizmas:
Galios turbina yra mechaniškai sujungta su variklio alkūniniu velenu per skysčio movą ir redukcinių krumpliaračių seriją. Ši jungtis atlieka dvigubą funkciją: veikia kaip slopintuvas, izoliuojantis variklio sukimo vibracijas nuo didelio greičio turbinos, ir leidžia turbinai „praslysti“ pereinamųjų variklio darbo režimų metu, taip apsaugant krumpliaračių mechanizmą. Priklausomai nuo apkrovos, turbokomponavimo sistema gali sugrąžinti papildomus 30–50 arklio galių į alkūninį veleną, kas sąlygoja 4–6 % specifinių degalų sąnaudų (BSFC) pagerėjimą.
Dėl šių integruotų sistemų sudėtingumo privaloma griežtai laikytis „Cummins“ techninės priežiūros grafikų. Alyvos kokybė yra svarbiausias veiksnys VGT ir turbokomponavimo sistemų ilgaamžiškumui. Anglies nuosėdos ant VGT slankiojančio žiedo arba turbokomponavimo įrenginio skysčio movoje yra pagrindinė sistemos degradacijos priežastis.
Visada patikrinkite alyvos tiekimo linijos pralaidumą. „Cummins“ specifikacijos turbokompresoriaus alyvos įleidimui reikalauja ne mažesnio nei 200 kPa (29 psi) slėgio esant vardiniams sūkiams. Jei alyva prastos kokybės arba naudojama apeinant filtrą, didelio greičio slydimo guoliai nukentės nuo lako apnašų susidarymo, kas padidins radialinį laisvumą ir galiausiai sukels kompresoriaus arba turbinos korpuso lietimąsi.
Keisdami turbokompresorių, visada naudokite originalius „Holset“ tarpinių rinkinius, kad užtikrintumėte teisingą montavimo aukštį ir sandarinimo slėgį, nes turbokompresorius yra kalibruotas variklio bendrosios emisijos kontrolės strategijos komponentas.
Didelės galios dyzeliniuose varikliuose MFS ratų konstrukcinis vientisumas papildomai sustiprinamas specialiomis po apdirbimo atliekamomis atleidimo nuo įtempių terminėmis apdorojimo procedūromis. Skirtingai nei tradicinis A356 lieto aliuminio, kuris remiasi rafinuotų grūdelių sukietėjusiomis struktūromis, „Holset MFS“ gamyboje naudojami kalimo būdu gauti 2618-T6 ruošiniai pasižymi pranašesniu atsparumu tempimo stipriui aukštoje temperatūroje ir ciklinio nuovargio atsparumu. Šis medžiagos savybių pranašumas yra kritinis sprendžiant problemas, susijusias su menčių galiukų osciliacijos režimais, kurie atsiranda esant aukštam slėgiui, paprastai viršijančiam 40 psi (2,75 bar). Naudodami 5 ašių CNC profiliavimo technologiją, inžinieriai įgyvendina sudėtingus „išraižytus“ priekinius kraštus, kurie specialiai sumažina smūgio nuostolius ir optimizuoja santykinį srauto kampą (beta kampą) įsiurbimo menčių paviršiui. Šie patobulinimai leidžia kompresoriui veikti giliau kompresoriaus žemėlapio užsikirtimo (choke) zonoje be katastrofiškų trapaus lūžimo režimų, kurie dažnai stebimi senuose lietiniuose komponentuose, linkusiuose į požeminės mikro-porozijos plitimą.
Kintamos geometrijos turbokompresoriaus (VGT) stumdomos mentės žiedinis mechanizmas, naudojamas HE351VE ir HE561VG architektūrose, atspindi sudėtingą kinematikos ir šilumos valdymo pusiausvyrą. Stumdomas žiedas priklauso nuo tiksliai sukalibruoto tarpelio – dažnai vadinamo gaubto ir mentės tarpeliu (shroud-to-nozzle clearance) – kuris turi likti griežtai nustatytose ribose, kad būtų išvengta išmetamųjų dujų apėjimo ir energijos nuostolių. Dažnas gedimo režimas yra „kalkėjimas“ (coking), kai didelio sieros kiekio arba termiškai suirusi variklio alyva, kartu su suodžiais užterštomis išmetamosiomis dujomis, susidaro abrazyvinių anglies nuosėdų ant stumdomų kreipiamųjų mentelių ir sujungimo žiedo. Šis reiškinys padidina trinties koeficientus, sukeldamas „aktyvatoriaus medžioklę“ (actuator hunting), kai elektroninio valdymo modulis (ECM) sunkiai palaiko nustatytą padėtį, galiausiai sugeneruodamas diagnostinius kodus, tokius kaip 2387 arba 2388. Siekiant to išvengti, praktikai, jei reikia atlikti išmontavimą, turėtų naudoti specializuotus aukštos temperatūros molibdeno pagrindo apsaugos nuo sukietėjimo (anti-seize) tepalus, užtikrindami, kad stumdomi paviršiai nesukibtų dėl skirtingų šiluminio plėtimosi koeficientų tarp nerūdijančio plieno mentelių ir ketaus korpuso.
Kalbant apie turbokompresavimą, galios turbinos skysčio sankaba veikia kaip esminis dinaminis atjungiklis, specialiai suprojektuotas valdyti didelio dažnio sukimosi momentą, būdingą didelio darbingumo eiliniams šešių cilindrų degimo ciklams. Skysčio sankabos kamera, paprastai užpildoma variklio alyva per papildomą aušinimo kontūrą, veikia visiško klampumo pagrindu; ji suteikia ne standų, greičiui jautrų sukimo momento perdavimą, kuris „išlygina“ energijos impulsų perdavimą iš galios turbinos į pavarų dėžę (detalės numeris 4955365 ar panašūs variantai). Kritinė, dažnai ignoruojama techninės priežiūros procedūra yra pavarų dėžės laisvumo (lash) ir skysčio sankabos vidinio sandariklio vientisumo patikrinimas. Jei sandariklio vientisumas pablogėja, atsirandantis klampumo kontrolės praradimas sukelia turbinos atjungimąsi esant dideliems greičiams, o tai gali sukelti stiprias harmonines vibracijas reduktoriuose. Todėl alyvos ir aušinimo skysčio šilumokaičio efektyvumo palaikymas yra labai svarbus, nes padidėjusi karterio temperatūra tiesiogiai pablogina skysčio sankabos gebėjimą užtikrinti nuolatinį sukimo momento slopinimą, taip pagreitindama alkūninio veleno išėjimo reduktoriaus mechanizmo susidėvėjimą.