Trends in the development of turbocharging systems in automotive vehicles

• Autorzy: Danilecki K.

Warianty tytułu

PL

Kierunki rozwoju systemów turbodoładowania silników samochodowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The application of turbocharging systems results in serious problems related to the delivery of appropriate amount of air needed to entirely burn the supplied dose of fuel. This problem is particularly relevant for non-adjustable turbocharging systems (constant geometry turbines). The improvements of the turbocharging systems in compression ignition engines may be implemented through such solutions as two stage or sequential turbocharging that show significant benefits as opposed to a single stage variable turbocharger geometry (VGT) turbocharging. The paper presents adjustable two stage turbocharging and sequential turbocharging finding application in serially manufactured vehicles. The assessment of the properties of these solutions and attempts to describe the trends in the further development of the turbocharging systems have been made. With this background, the results of own research of the author have been presented performed on a SW 680 sequentially turbocharged engine.

PL

zastosowaniem turbodoładowania wiążą się istotne problemy wynikające w głównej mierze z możliwości doprowadzenia odpowiedniej ilości powietrza potrzebnej do całkowitego spalenia dawki paliwa. Problem ten jest szczególnie istotny w układach bez regulacji doładowania. Poprawie parametrów pracy turbodoładowanych silników o zapłonie samoczynnym mogą służyć takie rozwiązania, jak doładowanie dwustopniowe lub doładowanie zakresowe, które wykazują istotne korzyści także w stosunku do doładowania jednostopniowego turbosprężarką o zmiennym kącie nachylenia łopatek kierownicy turbiny VTG. W artykule przedstawiono rozwiązania regulowanego doładowania dwustopniowego oraz doładowania zakresowego, które znalazły zastosowanie w seryjnie produkowanych samochodach. Dokonano oceny właściwości tych rozwiązań i próby nakreślenia kierunków dalszego rozwoju systemów turbodoładowania. Na tym tle przedstawiono wyniki badań własnych autora, prowadzone na silniku SW 680 z doładowaniem zakresowym.

Słowa kluczowe

EN

CI engine; turbocharging; two stage turbocharging; sequential turbocharging

PL

silnik ZS; turbodoładowanie; doładowanie dwustopniowe; doładowanie zakresowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 47, nr 2
• Strony: 61--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz.

Twórcy

autor

Danilecki K.

• Faculty of Automotive Vehicles Operation at Szczecin University of Technology

Bibliografia

• [1] Beineke E., Woschni G.: Rechnerische Untersuchung des Betriebverhaltens ein- und zweistufig aufgeladener mittel-schnellaufender Viertaktdieselmotor. MTZ 3/1978.
• [2] Bluhm K., Ganz M., Voght R.: Erfahrungen mit der Registeraufladung in einer Reiselimousine. Ref. 11, 3. Aufladetechnische Konferenz, Zürich 14-16.09.1988.
• [3] Bode E.: Theoretische Untersuchungen zur zweistufigen Abgasturboaufladung, Dieselmotoren Nachrichten, 2/1969.
• [4] Borila Y.G.: A sequential turbocharging method for highly-rated truck diesel engines. SAE Pap. 860074.
• [5] Borila Y.G.: Sequential turbocharging helps highly-rated diesels. Automotive Engineering, Nov. 1986.
• [6] Borila Y. G.: Same aspects of performance optimization of the sequentially turbocharged highly-rated truck diesel engine with turbochargers of unequal size and a pulse converter. IMechE. Pap. CIOS/1986.
• [7] Bucher J.: Teillast- und dynamisches Verhalten eines Viertaktmotors mit zweistufiger Aufladung und Leistungstransfersystem. Motortechnische Zeitschrift MTZ, 10/2005.
• [8] Christmann R., Schmalzl H.-P., Schmitt F., Schwarz A.: Zweistufig geregelte Aufladung für Pkw- und Nfz-Motoren. Motortechnische Zeitschrift MTZ, 1/2005.
• [9] Danilecki K.: Kształtowanie charakterystyki zewnętrznej silnika trakcyjnego przy zastosowaniu systemu doładowania zakresowego. International Science Conference on Interal Combustion Engines, Kones '95. Warsaw-Poznań 1995.
• [10] Danilecki K.: Wpływ doładowania zakresowego na wybrane aspekty pracy silnika. Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji. Konstrukcja, badania, eksploatacja, technologia pojazdów samochodowych i silników spalinowych. Polska Akademia Nauk Oddział w Krakowie. Zeszyt 15. Kraków 1998.
• [11] Danilecki. K.: Analiza możliwości obniżenia zużycia paliwa silnika SW 680 z doładowaniem zakresowym. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn. Zeszyt 3 (115). Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 1998.
• [12] Danilecki. K.: Wpływ turbosprężarki drugiego zakresu na zadymienie spalin silnika SW-680 z układem doładowania zakresowego. Czasopismo Techniczne 5M/1998. Zeszyt 5. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej. Kraków 1998.
• [13] Danilecki K.: Ocena właściwości dynamicznych silnika z doładowaniem zakresowym. Archiwum Motoryzacji. Wydawnictwo Naukowe Polskiego Towarzystwa Naukowego Motoryzacji. Nr 2/2005.
• [14] Danilecki K.: Influence of criterion of controlling of turbochargers operation on fuel consumption of a vehicle engine with sequential turbo-charging. Scientific Journal of IFToMM International Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science. Problems of Mechanics, Nr 2(23)/2006.
• [15] Danilecki K.: Influence of algorithms of controlling of turbocharging unit on operational properties of an engine with sequential turbocharging. Mechanical Engineering Commitee of Polish Academy of Sciences, Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute. Problems of Machines Operation and Maintenance. Z.1(149), Vol. 42.
• [16] Delesalle J.: Ein- oder zweistufige Aufladung? Das Verfahren mit reduziertem Verdichtungsverhältnis, Teil 1: Theoretische Untersuchungen des R.V.R.-Zyklus und der zweistufigen Aufladung. Motortechnische Zeitschrift MTZ, 6/1980.
• [17] Deutschman H., Wolters G.M.: Neue Verfahren zur Mitteldrucksteigerung abgasturboaufgeladener Dieselmotoren. Motortechnische Zeitschrift MTZ, 11/1983.
• [18] Dinger H., Deutschmann H., Rudert W.: Forschungsarbeiten auf dem Gebiet hoher Mitteldrücke und hoher Drehzahlen auf der Basis der MTU-Motorenbaureihe 396-Teil 1. Motortechnische Zeitschrift MTZ, 11/1984.
• [19] Esch E.J., Brüstle C., Tran Van K., Wagner J., Verbesserung des stationären Betriebsverhaltens von abgasturboaufgeladene Ottomotoren. Ref. 1. Aachener Koloqium: Fahrzeug und Motorentechnik, Aachen 27-29 Okt. 1987.
• [20] Hetet J.F.: Modeling and simulation of internal combustion engines. Proceedings of the International Conference on Recent Advances in Mechanical & Materials Engineering ICRAMME 05. Kuala Lumpur, Malaysia 30-31 May 2005.
• [21] Jaskólski J., Mikoda P.: Sekwencyjny system doładowania typu twin-turbo. Journal of KONES Internal Combustion Engines 2005, vol. 12, 1-2.
• [22] Łęgowicz J.: Doładowanie typu twin-turbo. Auto Moto Serwis, 3/2005.
• [23] Mysłowski J., Danilecki K.: Wpływ kompletacji turbosprężarek na parametry pracy silnika SW-680 z układem doładowania zakresowego. Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji. Konstrukcja, badania, eksploatacja, technologia pojazdów samochodowych i silników spalinowych. Polska Akademia Nauk Oddział w Krakowie. Zeszyt 8. Kraków 1996.
• [24] Mysłowski J., Lisowski M., Danilecki K.: Ocena możliwości poprawy parametrów pracy silnika wysokoprężnego SW-680 przy zastosowaniu doładowania zakresowego. Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji. Konstrukcja, badania, eksploatacja, technologia pojazdów samochodowych i silników spalinowych. Polska Akademia Nauk Oddział w Krakowie. Zeszyt 8. Kraków 1996.
• [25] Mysłowski J., Kotun J.: Elastyczność spalinowych silników wysokoprężnych. Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej nr 540. Szczecin 1998.
• [26] Pflüger, F.: Die zweistufig geregelte Aufladung (R2S) - ein neues Aufladesystem für Nfz-Motoren. Motortechnische Zeitschrift MTZ, 7-8/1998.
• [27] Syassen O.: Zukunftaussichten der zweistufigen Aufladung für Zwei- und Viertakt-Großdieselmotoren. MTZ, 11/1976.
• [28] Steinparzer F., Kratochwill H., Mattes W., Stütz W.: Der neue BMW Sechszylinder-Dieselmotor mit Stufenaufladung . Motortechnische Zeitschrift MTZ, 5/2005.[29] Wisłocki K.: Systemy doładowania szybkoobrotowych silników spalinowych. WKiŁ. Warszawa 1991.
• [30] www.bmw.com
• [31] www.peugeot.com
• [32] www3.mercedes-benz.com