AbstractCurrently, turbocharged com

Abstract
Currently, turbocharged common rail high pressure direct injection diesel engines are regarded as state-of-the-art. The use of the turbocharging technique in gasoline engines is also increasing, in order to achieve further fuel consumption reductions via downsizing. As the specific power outputs of both diesel and gasoline engines rise, the low-end torque behavior of such engines and turbo-lag are becoming increasingly critical. This is primarily a result of the specific characteristics of turbochargers and internal combustion engines themselves.

When it comes to matching a turbocharger to a given engine, the compressor map over the entire operating area has to be known with sufficient accuracy, especially at low turbocharger speeds corresponding to the engine low part loads (i.e. urban traffic). This map is established assuming the adiabatic behavior of the compressor. While this assumption is acceptable at rather high speeds, it is no longer valid for low speeds, and for that reason, the compressor map in this area is not provided by the turbocharger manufacturer.

Worldwide, there are no standard guidelines for the correct measurement and calculation of turbocharger maps at low speeds. In collaboration with a French automotive manufacturer, a special method was therefore designed and applied within the laboratory LGP2ES at Cnam Paris in order to obtain the compressor low speed map. A special torquemeter was fitted in a cold turbocharger test bench, affording measurements from 30,000 rpm to 120,000 rpm. The experimental results presented in this paper show the combined effect of the lubricating oil temperature and pressure on the compressor performance, expressed in terms of compression ratio, compressor power, isentropic efficiency and mechanical efficiency. These results afford a better estimation of the compressor map at low speeds.

Keywords
Compressor; Torquemeter; Isentropic efficiency; Mechanical efficiency; Friction losses
Nomenclature
cpspecific heatkspecific heat ratioNturbocharger rotational speedPcompressor powerpi1compressor inlet total pressurepi2compressor outlet total pressurePffriction power lossPmmechanical power at the turbocharger shaft (measured with the torquemeter)qmmass air flow rateTi1compressor inlet total temperatureTi2compressor outlet total temperature after real compressionTi2’compressor outlet total temperature after isentropic compressionToillubricating oil temperatureWisisentropic work used for the isentropic compression of airWrealreal work used for the real compression of airΔTisisentropic temperature variation between compressor inlet and outletΔTrealreal temperature variation between compressor inlet and outletηiscompressor isentropic efficiencyηmturbocharger mechanical efficiencyτccompressor compression ratio
1. Introduction
Downsizing automotive engines is currently considered as one of the most promising ways to improve fuel economy with an acceptable cost-to-benefit ratio. The challenge is to reduce the engine displacement while keeping the same performance in terms of torque and power as the initial larger engine and to simultaneously ensure an improvement in engine efficiency. This cannot be done without increasing the density of the air introduced into the engine. Turbocharging is the boosting technology generally used in today’s market and is the subject of extensive research, which seeks to overcome its drawbacks, such as low-end torque, turbo-lag [1] and [2] and compressor surge [3] and [4].

When it comes to matching a turbocharger to a given engine, one problem is the operation of these two machines which have highly different characteristics. The turbocharger is a continuous flow machine whereas the reciprocating engine is a discontinuous flow machine, which generally operates over a wide range of speed and torque [5] and [6].

Consequently, improving the operation of highly downsized, turbocharged engines requires knowledge of the turbine and compressor maps over the entire operating area. At low part loads corresponding to urban traffic according to the NEDC (New European Driving Cycle) test, the turbocharger speed is less than 100,000 rpm [9] and [16]. Unfortunately in this area, the compressor map is not provided by the turbocharger manufacturer. If the maximum turbocharger speed is 150,000 rpm, characteristic curves are not given for speeds less than 70,000 rpm, or 90,000 rpm if the maximum speed is 240,000 rpm. The reason is that these maps are based on the assumption of adiabatic behavior of the compressor, an assumption that is no longer valid at low turbocharger speeds [7].

The isentropic efficiency of the compressor is deduced from measurements of compressor inlet and outlet parameters such as pressure and temperature. At low speeds, the inlet–outlet variation in temperature is small, so the inherent measurement errors become important and adversely influence the accuracy of the calculation of compressor power and isentropic efficiency. Moreover, in this case, thermal transfer cannot be neglected and standard calculations can no longer be used, [7] and [8], especially on hot gas stands which are widely used by turbocharger manufacturers.

Concerning turbine performances, on a hot gas stand, the turbine obviously cannot be considered adiabatic and a common practice is to give the efficiency as the product of mechanical efficiency and isentropic efficiency of the compressor, which implies doing the usual measurements on the compressor during turbine tests.

Worldwide, there are no standard guidelines for the correct measurement and calculation of turbocharger maps at low speeds.

To achieve a better understanding of turbocharger performances, tests can be done on a cold test rig. This enables the isentropic efficiency of the turbine to be determined. In the present study, this is the approach adopted. Similar experiments have been conducted at low speed [8], using a water-cooled turbo to minimize heat exchange.

Another way to improve our knowledge of turbocharger efficiency is to assess mechanical power losses. In our case, this has been accomplished thanks to a torquemeter: if power losses are known, we are able to calculate the power given to the air flow in spite of heat exchange. Work is also in progress on bearing losses, using a combined experimental and numerical approach [9].

Experiments on measurements of bearing losses have been done by Honeywell Turbocharger Technologies [10]. The turbine was carefully insulated (adiabatic conditions) and experiments were performed at 100 °C. The compressor blades were removed, so compressor power could be neglected. The laboratory at Stuttgart University [11] has designed a specific test bench for the direct study of bearing losses. Turbocharger wheels were removed and axial forces were generated by an electromagnetic device. Torque was measured with a high degree of precision for a rotary strain gauge torque sensor. Results are expressed in terms of percentage of power and torque; while this does not provide access to the real value, the results of power or torque evolution are in agreement with our experiments.

An interesting method based on turbocharger inertia and measurements of speed deceleration has been proposed by the University of Hanover [12]. Unfortunately, it seems that the friction power determined by this method is overestimated.

The calculations presented in the above-mentioned papers highlight the difficulties of approximating bearing losses on the basis of empirical calculations.

In collaboration with a French automotive manufacturer, a special method was therefore designed and applied within the laboratory LGP2ES at Cnam Paris in order to obtain the compressor low speed map. A special torquemeter was fitted on a standard turbocharger test bench, affording measurements from 30,000 rpm to 120,000 rpm [7] and [14].

2. Turbocharger test rig setup
Turbocharger maps are usually acquired on hot test benches [13], or cold test benches [7] and [8]. In the former case, the heat flux between the hot turbine and the cold compressor causes overestimation of the calculated compressor power and underestimation of isentropic efficiency. This error, due to the assumption of adiabatic behavior of the compressor, becomes even greater at low turbocharger speeds, as stated before [7], [8] and [13].

As there is no standard that provides detailed descriptions of the correct measurement and calculation method to obtain turbocharger maps, experiments were conducted in the LGP2ES laboratory at Cnam Paris on a standard cold turbocharger test rig fitted with a torquemeter specially designed for such applications. Torque was measured from shaft twist, which was deduced from the phase difference between two toothed wheels located at either end of the shaft [14]. The same device gives the rotational speed and hence the power. The main characteristics of the torquemeter are as follows:

-
Maximum speed: 120,000 rpm
-
Shaft diameter: 2.46 mm
-
Maximum power: 5 kW
-
Accuracy: ±0.0016 N m
-
Grease lubricating ceramic ball bearings
The test rig layout is shown in Fig. 1 and a picture of the torquemeter and the turbocharger in Fig. 2.

Schematic of test rig.
Fig. 1.
Schematic of test rig.
Figure options
Test bench.
Fig. 2.
Test bench.
Figure options
The turbine is fed by dry compressed air under steady flow and in this application is used only for driving the compressor. The air source is a 700 m3 tank under 25 bar. The turbine flow rate is controlled by a valve and a second valve is used to modify the operating conditions of the compressor. The compressor map can thus be found by adjusting these valves. Both center housings are fed by the lubricating unit with SAE 15–30 W oil. Oil inlet temperature and pressure are adjustable, respectively from 20 to 120 °C and from 0.5 to 4 bar.

3. Determination of compressor performance
As mentioned above, usually the compressor is presumed to have an adia

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อปัจจุบัน turbocharged ทั่วไปรถไฟแรงดันสูงฉีดตรงเครื่องยนต์ดีเซลจะถือว่าเป็นรัฐ-of-the-art การใช้เทคนิค turbocharging ในเครื่องยนต์เบนซินยังเพิ่มขึ้น เพื่อให้บรรลุการลดปริมาณการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงผ่าน downsizing เพิ่มเติม เป็นอำนาจเฉพาะ แสดงผลของเครื่องยนต์ดีเซลและเบนซินเพิ่มขึ้น ลักษณะการทำงานมีแรงบิดของเครื่องยนต์และเทอร์โบความล่าช้าดังกล่าวจะกลายเป็นสำคัญมากขึ้น นี้เป็นส่วนใหญ่ผลของลักษณะเฉพาะของ turbochargers และเครื่องยนต์สันดาปภายในตัวเองเมื่อมาถึงตรงเทอร์โบกับเครื่องยนต์ที่กำหนด มีแผนที่ปั๊มผ่านพื้นที่ปฏิบัติงานทั้งหมดจะรู้จัก มีความแม่นยำเพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วต่ำสุดที่เทอร์โบที่สอดคล้องกับเครื่องยนต์ ส่วนต่ำโหลด (เช่นเมืองจราจร) แผนที่นี้ถูกก่อตั้งขึ้นโดยการอะเดียแบติกลักษณะการทำงานของคอมเพรสเซอร์ ขณะนี้ยอมรับได้ที่ความเร็วค่อนข้างสูง ไม่ถูกต้องสำหรับความเร็วต่ำ และสำหรับเหตุผลที่ แผนที่ปั๊มในพื้นที่นี้ไม่มีผู้ผลิตเทอร์โบทั่วโลก มีแนวทางไม่มาตรฐานการประเมินถูกต้องและคำนวณแผนที่เทอร์โบที่ความเร็วต่ำ ในความร่วมมือกับผู้ผลิตยานยนต์ฝรั่งเศส วิธีพิเศษดังนั้นการออกแบบ และแนะนำให้ใช้ภายในห้องปฏิบัติการ LGP2ES ที่ Cnam ในปารีสได้รับแผนที่ปั๊มลมความเร็วต่ำ Torquemeter พิเศษติดตั้งในตัวเทอร์โบเย็นทดสอบม้า ซาวน่าวัดจาก 30000 rpm ไป 120000 rpm แสดงผลการทดลองแสดงในกระดาษนี้แสดงผลรวมของความดันและอุณหภูมิน้ำมันหล่อลื่นคอมเพรสเซอร์ประสิทธิภาพ อัตราการบีบอัด ปั๊มไฟฟ้า isentropic ประสิทธิภาพ และประสิทธิภาพเชิงกล ผลลัพธ์เหล่านี้สามารถประเมินดีกว่าผังอัดที่ความเร็วต่ำคำสำคัญคอมเพรสเซอร์ Torquemeter ประสิทธิภาพ isentropic ประสิทธิภาพของเครื่องกล สูญเสียแรงเสียดทานระบบการตั้งชื่อcpspecific heatkspecific ความร้อน ratioNturbocharger speedPcompressor ในการหมุน powerpi1compressor ทางเข้าของ pressurepi2compressor รวม pressurePffriction รวมไฟ lossPmmechanical ไฟอุณหภูมิเทอร์โบ (วัด ด้วยการ torquemeter) เพลา qmmass อากาศไหล rateTi1compressor ทางเข้าของ temperatureTi2compressor รวมร้านรวมหลังจาก compressionTi2 จริง ' อุณหภูมิรวมร้านปั๊มหลัง isentropic compressionToillubricating น้ำมันงาน temperatureWisisentropic ที่ใช้สำหรับการบีบอัด isentropic งาน airWrealreal ที่ใช้สำหรับการบีบอัดจริงของ airΔTisisentropic การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิระหว่างคอมเพรสเซอร์ทางเข้าของและ outletΔTrealreal อุณหภูมิผันแปรระหว่างบีบอัดทางเข้าของและ outletηiscompressor isentropic efficiencyηmturbocharger กล efficiencyτccompressor อัตราส่วน1. บทนำปัจจุบันถือว่า downsizing เครื่องยนต์ยานยนต์เป็นหนึ่งในวิธีที่ว่าประหยัดเชื้อเพลิง ด้วยอัตราส่วนต้นทุนเพื่อประโยชน์ของการยอมรับการปรับปรุง ความท้าทายคือ การลดปริมาณกระบอกสูบเครื่องยนต์ในขณะที่รักษาประสิทธิภาพเดียวกันแรงบิดและกำลังเป็นเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ที่เริ่มต้น และพร้อมให้การปรับปรุงในประสิทธิภาพเครื่องยนต์ นี้ไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องเพิ่มความหนาแน่นของอากาศที่นำเข้าสู่เครื่องยนต์ Turbocharging เป็นเทคโนโลยีกระจายโดยทั่วไปใช้ในตลาดปัจจุบัน และเป็นเรื่องของการวิจัย ที่พยายามที่จะเอาชนะข้อเสียของ แรงบิดที่มี ความล่า ช้าเทอร์โบ [1] และ [2] และอัดกระแส [3] และ [4]เมื่อมาถึงตรงเทอร์โบกับเครื่องยนต์ที่กำหนด ปัญหาหนึ่งคือ การทำงานของเครื่องจักรเหล่านี้สองซึ่งมีลักษณะแตกต่างกันมาก เทอร์โบเป็นเครื่องที่ต่อเนื่องในขณะที่เครื่องยนต์ reciprocating เป็นเครื่องไหลไม่ต่อเนื่อง ซึ่งโดยทั่วไปดำเนินการช่วงกว้างของความเร็ว และแรงบิด [5] [6]ดังนั้น ปรับปรุงการทำงานของเครื่องยนต์สูง downsized, turbocharged ต้องใช้ความรู้แผนที่กังหันและคอมเพรสเซอร์ผ่านพื้นที่ปฏิบัติงานทั้งหมด ที่โหลดต่ำส่วนที่สอดคล้องกับเมืองจราจรตามทดสอบ NEDC (ยุโรปขับวงจรใหม่) เทอร์โบความเร็วไม่น้อยกว่า 100000 รอบต่อนาที [9] และ [16] แต่นี่ แผนที่ปั๊มไม่มีผู้ผลิตเทอร์โบ ถ้า บริการ 150000 rpm ความเร็วสูงสุดเทอร์โบ ลักษณะเส้นโค้งไม่ได้สำหรับความเร็วน้อยกว่า rpm 70000, 90000 rpm ถ้า ละ 240000 ซอง rpm ความเร็วสูงสุด เหตุผลคือ ว่า แผนที่เหล่านี้อยู่บนสมมติฐานของลักษณะการอะเดียแบติกของคอมเพรสเซอร์ อัสสัมชัญที่ไม่ถูกต้องที่ความเร็วต่ำสุดที่เทอร์โบ [7]ประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ isentropic มี deduced จากวัดปั๊มร้านและทางเข้าของพารามิเตอร์เช่นความดันและอุณหภูมิ ที่ความเร็วต่ำ การปรับเปลี่ยนทางเข้าของ – ร้านอุณหภูมิมีขนาดเล็ก ข้อผิดพลาดโดยธรรมชาติวัดเป็นสำคัญ และมีอิทธิพลต่อความถูกต้องของการคำนวณกำลังอัดและประสิทธิภาพ isentropic กระทบ ยิ่งไปกว่านั้น ในกรณีนี้ การถ่ายโอนความร้อนไม่ได้ที่ไม่มีกิจกรรม และไม่สามารถ ใช้การคำนวณมาตรฐาน, [7] [8], และก๊าซร้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งการยืนซึ่งใช้ โดยผู้ผลิตเทอร์โบเกี่ยวกับสมรรถนะกังหัน บนยืนก๊าซร้อน กังหันลมชัดไม่เป็นการอะเดียแบติก และปฏิบัติทั่วไปจะให้มีประสิทธิภาพเป็นผลิตภัณฑ์ของประสิทธิภาพเชิงกลและประสิทธิภาพ isentropic ของคอมเพรสเซอร์ ซึ่งหมายถึงการทำการวัดปกติคอมเพรสเซอร์ในระหว่างทดสอบกังหันทั่วโลก มีแนวทางไม่มาตรฐานการประเมินถูกต้องและคำนวณแผนที่เทอร์โบที่ความเร็วต่ำเพื่อให้บรรลุความเข้าใจประสิทธิภาพเทอร์โบ ทดสอบสามารถทำได้บนอุปกรณ์ทดสอบเย็น ทำให้ประสิทธิภาพของกังหันจะแจ้ง isentropic ในการศึกษาปัจจุบัน นี้เป็นวิธีที่นำมาใช้ ได้ดำเนินการทดลองที่คล้ายกันที่ความเร็วต่ำ [8], การใช้เทอร์โบ water-cooled ลดแลกเปลี่ยนความร้อนปรับปรุงเพิ่มประสิทธิภาพเทอร์โบอีกวิธีคือการ ประเมินการสูญเสียพลังงานกล ในกรณี นี้มีได้สำเร็จ ด้วยการ torquemeter: ถ้าขาดพลังงานทราบว่า เราจะสามารถคำนวณพลังงานที่ให้อากาศไหลแม้ว่าการแลกเปลี่ยนความร้อน งานยังยู่บนแบกขาดทุน ใช้รวมตัวเลข และทดลองวิธีการ [9]ได้ทดลองในขนาดของตลับลูกปืนสูญเสีย โดยเทคโนโลยีเทอร์โบ Honeywell [10] กังหันลมมีฉนวนอย่างระมัดระวัง (เงื่อนไขการอะเดียแบติก) และดำเนินการทดลองที่ 100 องศาเซลเซียส ใบพัดคอมเพรสเซอร์ออก เพื่ออัดพลังอาจจะที่ไม่มีกิจกรรม ห้องปฏิบัติการที่สตุทการ์ทมหาวิทยาลัย [11] ได้ทำการออกแบบทดสอบเฉพาะผู้พิพากษาของแบกขาดทุนการศึกษาโดยตรง ล้อเทอร์โบถูกเอาออก และสร้างขึ้น โดยมีอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าแกนบังคับ แรงบิดที่วัดกับระดับสูงของความแม่นยำสำหรับเซนเซอร์โรตารี่ต้องใช้เครื่องวัดแรงบิด ผลลัพธ์จะแสดงในรูปของเปอร์เซ็นต์ของพลังงานและแรงบิด ขณะนี้มีการเข้าถึงมูลค่าแท้จริง ผลลัพธ์ของวิวัฒนาการพลังงานหรือแรงบิดจะยังคงทดลองของเราวิธีการน่าสนใจตามแรงเฉื่อยเทอร์โบและวัดชะลอตัวเร็วได้รับการเสนอชื่อ โดยมหาวิทยาลัยของฮันโนเวอร์ [12] อับ มันดูเหมือนว่า overestimated พลังแรงเสียดทานตามวิธีนี้การคำนวณที่นำเสนอในเอกสารดังกล่าวเน้นความยากของการแบกขาดทุนตามผลการคำนวณระหว่างในความร่วมมือกับผู้ผลิตยานยนต์ฝรั่งเศส วิธีพิเศษดังนั้นการออกแบบ และแนะนำให้ใช้ภายในห้องปฏิบัติการ LGP2ES ที่ Cnam ในปารีสได้รับแผนที่ปั๊มลมความเร็วต่ำ Torquemeter พิเศษถูกติดตั้งบนตัวเทอร์โบมาตรฐานทดสอบม้า ซาวน่าวัดจาก 30000 รอบต่อนาที rpm 120000 [7] และ [14]2. ติดตั้งอุปกรณ์ทดสอบเทอร์โบแผนที่เทอร์โบโดยทั่วไปมักจะมา บนม้านั่งทดสอบร้อน [13], หรือม้านั่งทดสอบเย็น [7] [8] ในกรณีอดีต ฟลักซ์ความร้อนระหว่างกังหันลมร้อนและอัดเย็นทำ overestimation กำลังอัดคำนวณและ underestimation isentropic ประสิทธิภาพ ข้อผิดพลาดนี้ จากสมมติฐานของลักษณะการทำงานของคอมเพรสเซอร์ การอะเดียแบติกจะยิ่งใหญ่กว่าที่ความเร็วต่ำสุดที่เทอร์โบ ตามที่ระบุไว้ก่อน [7], [8] และ [13]มีมาตรฐานไม่มีคำอธิบายรายละเอียดของการวัดถูกต้องและวิธีการคำนวณเพื่อให้ได้แผนที่เทอร์โบ ได้ดำเนินการทดลองในห้องปฏิบัติการ LGP2ES Cnam ปารีสบนอุปกรณ์ทดสอบเทอร์โบเย็นมาตรฐานที่มี torquemeter ที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานดังกล่าว เป็นวัดแรงบิดจากเพลาบิด ซึ่งมี deduced จากระยะความแตกต่างระหว่างสองล้อ toothed อยู่ทั้งสิ้นเพลา [14] อุปกรณ์เดียวกันทำให้ความเร็วในการหมุน และดังนั้นอำนาจการ ลักษณะหลักของ torquemeter จะเป็นดังนี้:-Maximum speed: 120,000 rpm-Shaft diameter: 2.46 mm-Maximum power: 5 kW-Accuracy: ±0.0016 N m-Grease lubricating ceramic ball bearingsThe test rig layout is shown in Fig. 1 and a picture of the torquemeter and the turbocharger in Fig. 2.Schematic of test rig.Fig. 1. Schematic of test rig.Figure optionsTest bench.Fig. 2. Test bench.Figure optionsThe turbine is fed by dry compressed air under steady flow and in this application is used only for driving the compressor. The air source is a 700 m3 tank under 25 bar. The turbine flow rate is controlled by a valve and a second valve is used to modify the operating conditions of the compressor. The compressor map can thus be found by adjusting these valves. Both center housings are fed by the lubricating unit with SAE 15–30 W oil. Oil inlet temperature and pressure are adjustable, respectively from 20 to 120 °C and from 0.5 to 4 bar.3. Determination of compressor performanceAs mentioned above, usually the compressor is presumed to have an adia

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อปัจจุบันคอมมอนเรลเทอร์โบแรงดันสูงฉีดตรงเครื่องยนต์ดีเซลได้รับการยกย่องว่าเป็นรัฐของศิลปะ การใช้เทคนิค turbocharging ในเครื่องยนต์เบนซินยังเพิ่มขึ้นในการสั่งซื้อเพื่อให้บรรลุการลดการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงต่อไปผ่านการลดขนาด ในฐานะที่เป็นผลอำนาจเฉพาะของทั้งดีเซลและเครื่องยนต์เบนซินเพิ่มขึ้นพฤติกรรมต่ำสุดแรงบิดของเครื่องยนต์ดังกล่าวและเทอร์โบล่าช้าจะกลายเป็นความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ นี้เป็นหลักเป็นผลมาจากลักษณะเฉพาะของ turbochargers และเครื่องยนต์สันดาปภายในตัวเอง. เมื่อมาถึงที่ตรงกับเทอร์โบชาร์จเจอร์กับเครื่องยนต์ที่กำหนดแผนที่คอมเพรสเซอร์เหนือพื้นที่ปฏิบัติการทั้งหมดจะต้องมีการรู้จักกันด้วยความถูกต้องเพียงพอโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วเทอร์โบต่ำ สอดคล้องกับเครื่องมือส่วนหนึ่งโหลดต่ำ (เช่นการจราจรในเขตเมือง) แผนที่นี้จะจัดตั้งขึ้นสมมติว่าพฤติกรรมอะเดียแบติกของคอมเพรสเซอร์ ในขณะที่สมมติฐานนี้เป็นที่ยอมรับที่ค่อนข้างความเร็วสูงจะมีผลบังคับใช้ไม่ได้สำหรับความเร็วต่ำและด้วยเหตุผลที่แผนที่คอมเพรสเซอร์ในพื้นที่นี้ไม่ได้เป็นผู้ผลิตเทอร์โบชาร์จเจอร์. ทั่วโลกไม่มีแนวทางมาตรฐานการวัดที่ถูกต้องและ การคำนวณของเทอร์โบชาร์จเจอร์แมปที่ความเร็วต่ำ ในความร่วมมือกับผู้ผลิตยานยนต์ฝรั่งเศส, วิธีการพิเศษจึงได้รับการออกแบบและนำไปใช้ในห้องปฏิบัติการที่ LGP2ES CNAM ปารีสเพื่อให้ได้แผนที่คอมเพรสเซอร์ความเร็วต่ำ torquemeter พิเศษติดตั้งในม้านั่งทดสอบเทอร์โบเย็นเจตนารมณ์วัดจาก 30,000 รอบต่อนาที 120,000 รอบต่อนาที ผลการทดลองที่นำเสนอในบทความนี้แสดงผลรวมของอุณหภูมิน้ำมันหล่อลื่นและความดันประสิทธิภาพการทำงานของคอมเพรสเซอร์ที่แสดงออกในแง่ของอัตราการบีบอัดอำนาจคอมเพรสเซอร์ที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพ isentropic กล ผลลัพธ์เหล่านี้จ่ายการประเมินที่ดีขึ้นของแผนที่คอมเพรสเซอร์ที่ความเร็วต่ำ. คำคอมเพรสเซอร์; Torquemeter; ประสิทธิภาพ isentropic; วิศวกรรมที่มีประสิทธิภาพ; ความเสียหายที่เกิดแรงเสียดทานศัพท์cpspecific heatkspecific ร้อน ratioNturbocharger powerpi1compressor speedPcompressor หมุนขาเข้ารวม pressurepi2compressor outlet พลังงานทั้งหมด pressurePffriction อำนาจ lossPmmechanical ที่เพลาเทอร์โบชาร์จเจอร์ (วัดกับ torquemeter) qmmass การไหลของอากาศ rateTi1compressor ขาเข้ารวม temperatureTi2compressor outlet อุณหภูมิรวมหลัง compressionTi2'compressor จริง outlet อุณหภูมิรวมหลัง isentropic compressionToillubricating ทำงาน temperatureWisisentropic น้ำมันที่ใช้สำหรับการบีบอัด isentropic ของการทำงาน airWrealreal ใช้สำหรับการบีบอัดที่แท้จริงของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิairΔTisisentropicระหว่างเข้าคอมเพรสเซอร์และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิระหว่างoutletΔTrealrealคอมเพรสเซอร์เข้าและoutletηiscompressor isentropic efficiencyηmturbochargerefficiencyτccompressorกลการบีบอัดอัตราส่วน1 ความรู้เบื้องต้นการลดขนาดเครื่องยนต์ของรถยนต์ในปัจจุบันถือเป็นหนึ่งในวิธีที่มีแนวโน้มมากที่สุดที่จะปรับปรุงการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงที่มีสัดส่วนค่าใช้จ่ายเพื่อประโยชน์ที่ยอมรับได้ ความท้าทายคือการลดการแทนที่เครื่องยนต์ขณะที่การรักษาประสิทธิภาพการทำงานที่เหมือนกันในแง่ของแรงบิดและพลังเป็นเครื่องยนต์ขนาดใหญ่เริ่มต้นและให้แน่ใจว่าการไปพร้อม ๆ กันในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ นี้ไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องเพิ่มความหนาแน่นของอากาศที่นำเข้าไปในเครื่องยนต์ turbocharging เป็นเทคโนโลยีการส่งเสริมการใช้โดยทั่วไปในตลาดวันนี้และเป็นเรื่องของการวิจัยซึ่งพยายามที่จะเอาชนะข้อเสียของมันเช่นแรงบิดต่ำสุดเทอร์โบล่าช้า [1] และ [2] และไฟกระชากคอมเพรสเซอร์ [3] และ [ 4]. เมื่อมาถึงการจับคู่กับเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จเจอร์ได้รับหนึ่งปัญหาคือการดำเนินงานของทั้งสองเครื่องที่มีลักษณะแตกต่างกันอย่างมาก เทอร์โบชาร์จเจอร์เป็นเครื่องที่ไหลอย่างต่อเนื่องในขณะที่เครื่องยนต์ลูกสูบเป็นเครื่องที่ไหลต่อเนื่องซึ่งโดยทั่วไปจะดำเนินในช่วงที่กว้างของความเร็วและแรงบิด [5] และ [6]. ดังนั้นการปรับปรุงการดำเนินงานของห่ะสูงองคาพยพต้องมีความรู้ของ กังหันและแผนที่คอมเพรสเซอร์เหนือพื้นที่ปฏิบัติการทั้งหมด ที่โหลดต่ำส่วนหนึ่งที่สอดคล้องกับการจราจรในเขตเมืองตาม NEDC (New ยุโรปขับรถรอบ) การทดสอบความเร็วเทอร์โบน้อยกว่า 100,000 รอบต่อนาที [9] และ [16] แต่น่าเสียดายที่ในบริเวณนี้แผนที่คอมเพรสเซอร์ไม่ให้โดยผู้ผลิตเทอร์โบชาร์จเจอร์ ถ้าเทอร์โบความเร็วสูงสุด 150,000 รอบต่อนาทีลักษณะโค้งไม่ได้รับความเร็วน้อยกว่า 70,000 รอบต่อนาทีหรือ 90,000 รอบต่อนาทีถ้าความเร็วสูงสุดอยู่ที่ 240,000 รอบต่อนาที เหตุผลก็คือว่าแผนที่เหล่านี้จะขึ้นอยู่กับสมมติฐานของพฤติกรรมอะเดียแบติกของคอมเพรสเซอร์สมมติฐานที่ไม่ถูกต้องที่ความเร็วเทอร์โบต่ำ [7]. ประสิทธิภาพ isentropic ของคอมเพรสเซอร์จะอนุมานได้จากการวัดของอ่าวคอมเพรสเซอร์และพารามิเตอร์ที่ร้านดังกล่าว เป็นความดันและอุณหภูมิ ที่ความเร็วต่ำ, การเปลี่ยนแปลงทางเข้า-เต้าเสียบในอุณหภูมิที่มีขนาดเล็กดังนั้นข้อผิดพลาดการวัดโดยธรรมชาติกลายเป็นสิ่งสำคัญและมีอิทธิพลต่อกระทบต่อความถูกต้องของการคำนวณของการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพคอมเพรสเซอร์และ isentropic นอกจากนี้ในกรณีนี้ถ่ายโอนความร้อนไม่สามารถละเลยและการคำนวณมาตรฐานไม่สามารถนำมาใช้ [7] และ [8] โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการยืนก๊าซร้อนที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายโดยผู้ผลิตเทอร์โบ. เกี่ยวกับการแสดงกังหันบนขาตั้งก๊าซร้อน , กังหันเห็นได้ชัดว่าไม่สามารถได้รับการพิจารณาอะเดียแบติกและการปฏิบัติร่วมกันคือการให้มีประสิทธิภาพเป็นผลิตภัณฑ์ของประสิทธิภาพการใช้เครื่องจักรกลและประสิทธิภาพ isentropic ของคอมเพรสเซอร์ซึ่งหมายถึงการทำวัดตามปกติในคอมเพรสเซอร์ในระหว่างการทดสอบกังหัน. ทั่วโลกไม่มีแนวทางมาตรฐาน สำหรับการวัดที่ถูกต้องและการคำนวณของแผนที่เทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ความเร็วต่ำ. เพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ดีขึ้นของการแสดงเทอร์โบการทดสอบสามารถทำได้บนแท่นขุดเจาะทดสอบเย็น ซึ่งจะช่วยให้ประสิทธิภาพของกังหัน isentropic ที่จะได้รับการพิจารณา ในการศึกษาครั้งนี้เป็นวิธีการที่นำมาใช้ การทดลองที่คล้ายกันได้รับการดำเนินการที่ความเร็วต่ำ [8] โดยใช้เทอร์โบน้ำเย็นเพื่อลดการแลกเปลี่ยนความร้อน. วิธีที่จะปรับปรุงความรู้ของเรามีประสิทธิภาพเทอร์โบชาร์จเจอร์ก็คือการประเมินการสูญเสียพลังงานกล ในกรณีของเรานี้ได้รับความสำเร็จขอบคุณ torquemeter ถ้าการสูญเสียพลังงานเป็นที่รู้จักกันเราสามารถที่จะคำนวณพลังงานที่กำหนดให้การไหลของอากาศทั้งๆที่มีการแลกเปลี่ยนความร้อน การทำงานยังอยู่ในความคืบหน้าในการสูญเสียแบริ่งโดยใช้วิธีการทดลองรวมและตัวเลข [9]. การทดลองการวัดของการสูญเสียแบริ่งได้รับการทำโดย Honeywell เทอร์โบเทคโนโลยี [10] กังหันถูกฉนวนอย่างระมัดระวัง (เงื่อนไขอะเดียแบติก) และการทดลองได้ดำเนินการที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ใบมีดคอมเพรสเซอร์ถูกลบออกเพื่ออำนาจคอมเพรสเซอร์อาจจะละเลย ห้องปฏิบัติการที่สตุตกามหาวิทยาลัย [11] ได้รับการออกแบบม้านั่งทดสอบที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการศึกษาโดยตรงของการสูญเสียแบริ่ง เทอร์โบล้อถูกถอดออกและกองกำลังตามแนวแกนที่ถูกสร้างขึ้นโดยอุปกรณ์ไฟฟ้า วัดแรงบิดที่มีระดับสูงของความแม่นยำสำหรับเซ็นเซอร์วัดความเครียดแรงบิดหมุน ผลการค้นหาจะแสดงในรูปของร้อยละของกำลังและแรงบิด; ในขณะนี้ไม่ได้ให้การเข้าถึงมูลค่าที่แท้จริงผลของวิวัฒนาการไฟหรือแรงบิดที่อยู่ในข้อตกลงกับการทดสอบของเรา. วิธีการที่น่าสนใจขึ้นอยู่กับแรงเฉื่อยเทอร์โบชาร์จเจอร์และการวัดความเร็วของการชะลอตัวได้รับการเสนอโดยมหาวิทยาลัยฮันโนเวอร์ [12] แต่น่าเสียดายที่มันก็ดูเหมือนว่าพลังแรงเสียดทานที่กำหนดโดยวิธีนี้เกินไป. การคำนวณที่นำเสนอในเอกสารดังกล่าวข้างต้นเน้นความยากลำบากของการใกล้เคียงกับความสูญเสียที่แบกอยู่บนพื้นฐานของการคำนวณเชิงประจักษ์ที่. ในความร่วมมือกับผู้ผลิตยานยนต์ฝรั่งเศส, วิธีการพิเศษ จึงได้รับการออกแบบและนำไปใช้ในห้องปฏิบัติการที่ LGP2ES CNAM ปารีสเพื่อให้ได้แผนที่คอมเพรสเซอร์ความเร็วต่ำ torquemeter พิเศษติดตั้งอยู่บนม้านั่งทดสอบเทอร์โบมาตรฐานเจตนารมณ์วัดจาก 30,000 รอบต่อนาที 120,000 รอบต่อนาที [7] และ [14]. 2 การทดสอบการติดตั้งแท่นขุดเจาะเทอร์โบแผนที่เทอร์โบจะได้รับมักจะอยู่บนม้านั่งทดสอบร้อน [13] หรือม้านั่งทดสอบเย็น [7] และ [8] ในกรณีที่อดีตไหลของความร้อนระหว่างกังหันร้อนและเย็นคอมเพรสเซอร์ทำให้เกิดการประเมินค่าสูงของอำนาจคอมเพรสเซอร์คำนวณและเบาของประสิทธิภาพ isentropic ข้อผิดพลาดนี้เนื่องจากสมมติฐานของพฤติกรรมอะเดียแบติกของคอมเพรสเซอร์กลายเป็นที่ยิ่งใหญ่กว่าที่ความเร็วเทอร์โบต่ำตามที่ระบุไว้ก่อน [7] [8] และ [13]. ในฐานะที่มีความเป็นมาตรฐานที่ให้คำอธิบายรายละเอียดของการวัดที่ถูกต้องไม่มี และวิธีการคำนวณที่จะได้รับแผนที่เทอร์โบทดลองในห้องปฏิบัติการที่ LGP2ES CNAM ปารีสเทอร์โบชาร์จเจอร์เย็นมาตรฐานอุปกรณ์ทดสอบการติดตั้ง torquemeter ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานดังกล่าว วัดแรงบิดจากบิดเพลาซึ่งอนุมานได้จากความแตกต่างของเฟสระหว่างสองล้อฟันตั้งอยู่ที่ปลายสุดของเพลา [14] อุปกรณ์เดียวกันให้ความเร็วในการหมุนและด้วยเหตุนี้อำนาจ ลักษณะสำคัญของ torquemeter มีดังนี้: - ความเร็วสูงสุด: 120,000 รอบต่อนาที- ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเพลา: 2.46 มม- กำลังไฟสูงสุด: 5 กิโลวัตต์- ความแม่นยำ± 0.0016 n M - จาระบีหล่อลื่นลูกปืนเซรามิกรูปแบบอุปกรณ์ทดสอบแสดงในรูป ที่ 1 และภาพของ torquemeter และเทอร์โบชาร์จเจอร์ในรูป 2. แผนผังของอุปกรณ์ทดสอบ. รูป 1. แผนผังของอุปกรณ์ทดสอบ. รูปที่ตัวเลือกม้านั่งทดสอบ. รูป 2. ม้านั่งทดสอบ. เลือกรูปกังหันจะถูกป้อนโดยการบีบอัดอากาศแห้งภายใต้การไหลคงที่และในโปรแกรมนี้จะใช้เฉพาะสำหรับการขับรถคอมเพรสเซอร์ แหล่งที่มาของอากาศเป็น 700 m3 ถังอายุต่ำกว่า 25 บาร์ อัตราการไหลกังหันจะถูกควบคุมโดยวาล์วและวาล์วที่สองจะใช้ในการปรับเปลี่ยนสภาพการใช้งานของคอมเพรสเซอร์ แผนที่คอมเพรสเซอร์จึงสามารถพบได้โดยการปรับวาล์วเหล่านี้ ทั้งเรือนศูนย์เป็นอาหารโดยหน่วยหล่อลื่นด้วยน้ำมัน SAE 15-30 W อุณหภูมิน้ำมันที่ไหลเข้าและความดันจะปรับตามลำดับ 20-120 องศาเซลเซียสและ 0.5-4 บาร์. 3 ความมุ่งมั่นของประสิทธิภาพการทำงานของคอมเพรสเซอร์ดังกล่าวข้างต้นมักจะอัดขึ้นอยู่กับสถานการณ์ที่จะมี Adia

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นามธรรม
ในปัจจุบัน เทอร์โบคอมมอนเรลแรงดันสูงฉีดตรงเครื่องยนต์ดีเซลได้ถือว่าเป็นรัฐของศิลปะ การใช้เทคนิคของ turbocharging ในเครื่องยนต์เบนซิน ยังเพิ่มขึ้น เพื่อลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นผ่านทางเพื่อให้บรรลุการลดขนาด . เป็นเฉพาะผลผลิตพลังงานของทั้งเครื่องยนต์ดีเซลและเบนซินสูงขึ้นระดับสูงของพฤติกรรมดังกล่าว และแรงบิดเครื่องยนต์เทอร์โบล่าช้าจะกลายเป็นสำคัญยิ่งขึ้น นี้เป็นหลักผลของลักษณะเฉพาะของเทอร์โบและเครื่องยนต์สันดาปภายในตัวเอง

เมื่อมันมาพร้อมกับการจับคู่เทอร์โบ เพื่อให้เครื่องยนต์คอมเพรสเซอร์แผนที่พื้นที่ปฏิบัติการทั้งหมดได้รู้จักกับความเพียงพอโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเทอร์โบต่ำความเร็วที่โหลดส่วนของเครื่องยนต์ต่ำ ( เช่น จราจรในเมือง ) แผนที่นี้ถูกก่อตั้งขึ้นสมมติว่าพฤติกรรมสารของคอมเพรสเซอร์ ในขณะที่ข้อสมมติฐานนี้เป็นที่ยอมรับในความเร็วที่ค่อนข้างสูง คือ ไม่มี ใช้ความเร็วต่ำ และสำหรับเหตุผลที่ แผนที่ในพื้นที่นี้ไม่ได้อัดโดยเทอร์โบผู้ผลิต

ทั่วโลกไม่มีมาตรฐานแนวทางการวัดที่ถูกต้องและการคำนวณแผนที่เทอร์โบที่ความเร็วต่ำ ในความร่วมมือกับผู้ผลิตรถยนต์ของฝรั่งเศส วิธีพิเศษ ที่ถูกออกแบบโดยประยุกต์ภายในห้องปฏิบัติการ lgp2es ที่ cnam ปารีสเพื่อให้ได้แผนที่ความเร็วลมต่ำ เป็น torquemeter พิเศษติดตั้งในเย็นเทอร์โบทดสอบผู้พิพากษาทิวทัศน์วัดจาก 30 , 000 รอบต่อนาที , 000 รอบต่อนาที ผลที่แสดงในบทความนี้แสดงผลรวมของอุณหภูมิน้ำมันหล่อลื่น และความดันในการทำงานคอมเพรสเซอร์ แสดงออกในแง่ของอัตราการบีบอัด , อัดพลังไอเซนโทรปิกประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของเครื่องกล ผลลัพธ์เหล่านี้สามารถประมาณการที่ดีขึ้นของแผนที่ปั๊มที่ความเร็วต่ำ .

การอัดไอเซนโทรปิก torquemeter
; ; ประสิทธิภาพ ; ประสิทธิภาพเครื่องกล ; การสูญเสียแรงเสียดทาน

ระบบการตั้งชื่อ