Impact of Turbocharger Non-Adiabatic Operation on Engine Volumetric Efficiency and Turbo Lag
Description
Turbocharger performance significantly affects the thermodynamic properties of the working fluid at engine boundaries and hence engine performance. Heat transfer takes place under all circumstances during turbocharger operation. This heat transfer affects the power produced by the turbine, the power consumed by the compressor, and the engine volumetric efficiency. Therefore, non-adiabatic turbocharger performance can restrict the engine charging process and hence engine performance. The present research work investigates the effect of turbocharger non-adiabatic performance on the engine charging process and turbo lag. Two passenger car turbochargers are experimentally and theoretically investigated. The effect of turbine casing insulation is also explored. The present investigation shows that thermal energy is transferred to the compressor under all circumstances. At high rotational speeds, thermal energy is first transferred to the compressor and latter from the compressor to the ambient. Therefore, the compressor appears to be "adiabatic" at high rotational speeds despite the complex heat transfer processes inside the compressor. A tangible effect of turbocharger non-adiabatic performance on the charging process is identified at turbocharger part load operation. The turbine power is the most affected operating parameter, followed by the engine volumetric efficiency. Insulating the turbine is recommended for reducing the turbine size and the turbo lag.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يؤثر أداء الشاحن التوربيني بشكل كبير على الخصائص الديناميكية الحرارية لسائل التشغيل عند حدود المحرك وبالتالي أداء المحرك. يتم نقل الحرارة في جميع الظروف أثناء تشغيل الشاحن التوربيني. يؤثر نقل الحرارة هذا على الطاقة التي تنتجها التوربينات، والطاقة التي يستهلكها الضاغط، والكفاءة الحجمية للمحرك. لذلك، يمكن أن يؤدي أداء الشاحن التوربيني غير المشع إلى تقييد عملية شحن المحرك وبالتالي أداء المحرك. يبحث العمل البحثي الحالي في تأثير أداء الشاحن التوربيني غير المشع على عملية شحن المحرك وتأخر التوربو. يتم فحص اثنين من الشاحن التوربيني لسيارة الركاب تجريبيا ونظريا. كما يتم استكشاف تأثير عزل غلاف التوربينات. يظهر التحقيق الحالي أن الطاقة الحرارية تنتقل إلى الضاغط في جميع الظروف. عند سرعات الدوران العالية، يتم نقل الطاقة الحرارية أولاً إلى الضاغط والأخير من الضاغط إلى المحيط. لذلك، يبدو أن الضاغط "ثابت" عند سرعات دوران عالية على الرغم من عمليات نقل الحرارة المعقدة داخل الضاغط. يتم تحديد تأثير ملموس للأداء غير المشع للشاحن التوربيني على عملية الشحن عند تشغيل تحميل جزء الشاحن التوربيني. قوة التوربين هي معلمة التشغيل الأكثر تضررًا، تليها الكفاءة الحجمية للمحرك. يوصى بعزل التوربين لتقليل حجم التوربين وتأخر التوربين.Translated Description (French)
Les performances du turbocompresseur affectent de manière significative les propriétés thermodynamiques du fluide de travail aux limites du moteur et donc les performances du moteur. Le transfert de chaleur a lieu en toutes circonstances pendant le fonctionnement du turbocompresseur. Ce transfert de chaleur affecte la puissance produite par la turbine, la puissance consommée par le compresseur et le rendement volumétrique du moteur. Par conséquent, les performances du turbocompresseur non adiabatique peuvent limiter le processus de charge du moteur et donc les performances du moteur. Le présent travail de recherche étudie l'effet des performances non adiabatiques du turbocompresseur sur le processus de charge du moteur et le décalage du turbocompresseur. Deux turbocompresseurs de voitures particulières sont étudiés expérimentalement et théoriquement. L'effet de l'isolation du carter de turbine est également exploré. La présente enquête montre que l'énergie thermique est transférée au compresseur en toutes circonstances. À des vitesses de rotation élevées, l'énergie thermique est d'abord transférée au compresseur, puis du compresseur à l'air ambiant. Par conséquent, le compresseur semble être « adiabatique » à des vitesses de rotation élevées malgré les processus complexes de transfert de chaleur à l'intérieur du compresseur. Un effet tangible des performances non adiabatiques du turbocompresseur sur le processus de charge est identifié lors du fonctionnement en charge de la partie turbocompresseur. La puissance de la turbine est le paramètre de fonctionnement le plus affecté, suivi du rendement volumétrique du moteur. L'isolation de la turbine est recommandée pour réduire la taille de la turbine et le décalage du turbo.Translated Description (Spanish)
El rendimiento del turbocompresor afecta significativamente las propiedades termodinámicas del fluido de trabajo en los límites del motor y, por lo tanto, el rendimiento del motor. La transferencia de calor tiene lugar en todas las circunstancias durante el funcionamiento del turbocompresor. Esta transferencia de calor afecta a la potencia producida por la turbina, la potencia consumida por el compresor y la eficiencia volumétrica del motor. Por lo tanto, el rendimiento del turbocompresor no adiabático puede restringir el proceso de carga del motor y, por lo tanto, el rendimiento del motor. El presente trabajo de investigación investiga el efecto del rendimiento no adiabático del turbocompresor en el proceso de carga del motor y el retraso del turbocompresor. Se investigan experimental y teóricamente dos turbocompresores de turismos. También se explora el efecto del aislamiento de la carcasa de la turbina. La presente investigación muestra que la energía térmica se transfiere al compresor en todas las circunstancias. A altas velocidades de rotación, la energía térmica se transfiere primero al compresor y luego del compresor al ambiente. Por lo tanto, el compresor parece ser "adiabático" a altas velocidades de rotación a pesar de los complejos procesos de transferencia de calor dentro del compresor. Un efecto tangible del rendimiento no adiabático del turbocompresor en el proceso de carga se identifica en la operación de carga parcial del turbocompresor. La potencia de la turbina es el parámetro de funcionamiento más afectado, seguido de la eficiencia volumétrica del motor. Se recomienda aislar la turbina para reducir el tamaño de la turbina y el retraso del turbo.Files
625453.pdf.pdf
Files
(15.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d2b5e6de631cbe8706e8a1e932c994b1
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير التشغيل غير الثابت للشاحن التوربيني على الكفاءة الحجمية للمحرك والتأخر التوربيني
- Translated title (French)
- Impact du fonctionnement non adiabatique du turbocompresseur sur l'efficacité volumétrique du moteur et le décalage du turbocompresseur
- Translated title (Spanish)
- Impacto del funcionamiento no adiabático del turbocompresor en la eficiencia volumétrica del motor y el retardo del turbocompresor
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2009804092
- DOI
- 10.1155/2012/625453
References
- https://openalex.org/W1972161916
- https://openalex.org/W2026266317
- https://openalex.org/W2066310692
- https://openalex.org/W2080341068