Katatrappe beim AFN | Messaggi 48+

Per introdurre un ulteriore elemento in questa discussione, finora interessante e vivace:

Quando in un sistema dotato di turbocompressore a geometria variabile (VTG) si elimina la contropressione (catalizzatore, marmitta, ecc.), il compressore inizialmente deve svolgere più lavoro. Di conseguenza, le pale del VTG devono essere ricalibrate per regolare la pressione di sovralimentazione al valore desiderato. Le pale del VTG ricalibrate significano una minore resistenza al flusso della turbina, poiché al flusso dei gas di scarico viene sottratta meno energia. Questo, a sua volta, significa una minore contropressione dei gas di scarico a parità di pressione di sovralimentazione, e quindi una maggiore efficienza complessiva del sistema (il motore ha più coppia grazie a un momento negativo inferiore durante la fase di scarico).

ulf ha scritto:

. . . ma di quale fattore è maggiore il flusso volumetrico dei gas di scarico rispetto al flusso volumetrico dell'aria fresca? Fintanto che non si conosce questo, non è possibile calcolare il fabbisogno di pressione della turbina

.

Dovresti avere questi dati. Anni fa, l'azienda AFD (circa modello 1Z) ha prodotto un motore industriale TDI e disponeva di specifiche tecniche. In queste specifiche, sono presenti due diagrammi: uno per il "flusso di massa dell'aria in aspirazione" e uno per il "flusso di massa dei gas di scarico".
Un valore della tabella a 2100 giri/min: Aspirazione: 200 kg/h; Scarico: 210 kg/h.

SeatArosa1.7SDI ha scritto:

... Ciò, a sua volta, significa una pressione di contro-pressione dei gas di scarico inferiore a parità di pressione di sovralimentazione, e quindi una maggiore efficienza complessiva del sistema...

Se assumi che la centralina del motore non compensi la normale perdita di efficienza variando i parametri di iniezione, allora hai ragione.
Purtroppo, anche il sistema di scarico dei gas (e la sua contropressione) sono inclusi nella gestione del motore (e quindi nei suoi parametri). Pertanto, un'affermazione del genere è pura speculazione. Potrebbe benissimo essere che tu stia addirittura peggiorando l'efficienza complessiva.

Ciao,

Per quanto riguarda i motori con controllo elettronico, cambiano ben poco o addirittura niente se si guida senza catalizzatore. Potrebbe esserci una risposta più rapida, un consumo di carburante leggermente inferiore e una minore sollecitazione termica, queste sarebbero le mie considerazioni.

Tuttavia, grazie alla minore resistenza, il motore ha la possibilità di raggiungere regimi più alti. Questo è particolarmente evidente nei motori T4 TDI, dove l'assenza del catalizzatore può aumentare la velocità massima fino a 10-15 km/h.

Sul mio Ducato 2.5 TDI con iniezione meccanica, subito dopo l'acquisto, il catalizzatore è stato sostituito con un tubo di scappamento.

Saluti, Rodion.

Bertil ha scritto:

ulf ha scritto: . . . ma di quale fattore è maggiore il flusso volumetrico dei gas di scarico rispetto al flusso volumetrico dell'aria fresca? Fintanto che non si conosce questo, non è possibile calcolare il fabbisogno di pressione della turbina . Dovresti avere questi dati. Negli anni passati, c'era già la specifica TDI per il motore industriale AFD (~1Z). Lì ci sono due diagrammi: uno per il "flusso di massa dell'aria di aspirazione " e uno per il "flusso di massa dei gas di scarico ". Un valore dalla tabella a 2100 giri/min: -> Aspirazione: 200 kg/h; Scarico: 210 kg/h

Beh, ma la formula (che conosco) per la potenza del compressore non richiede flussi di massa, ma il volumeflusso.
Mi sembra abbastanza logico che, a causa della presenza di circa il 5% in più di massa (i prodotti della combustione del diesel) nei gas di scarico rispetto al lato dell'aria fresca, non sia possibile mantenere in funzione un turbocompressore il cui rendimento complessivo (attraverso la turbina e il compressore) dovrebbe essere intorno al 50%.

Pertanto, la potenza assorbita dalla turbina dovrebbe essere calcolata principalmente in base al volume di flusso, e di conseguenza, l'intero processo dipende dalla temperatura -> domanda come indicato sopra.

Citazione:

Tuttavia, grazie alla minore resistenza, il motore ha la possibilità di raggiungere regimi più alti; questo è particolarmente evidente nei T4 TDI, dove l'assenza del catalizzatore può portare a un aumento di velocità massima fino a 10-15 km/h.

Boah, supponiamo solo di avere 160 km/h invece di 150. Sarebbe un aumento del 6,7%, e per superare la maggiore resistenza dell'aria sarebbero necessari ben il 21% in più di potenza... di questo, ad esempio, sogna molti fornitori di centraline aggiuntive .

ulf ha scritto:

Pertanto, la potenza assorbita dalla turbina dovrebbe essere calcolata principalmente in base al volume di fluido, e di conseguenza, l'intero processo dipende dalla temperatura -> domanda come sopra.

Ok... tutti i valori a 2100 giri al minuto:
Temperatura dei gas di scarico: 465°C.
Temperatura di aspirazione prima del compressore intermedio: 118°C.
Temperatura di aspirazione dopo il raffreddamento: 55°C.
Contropressione dello scarico: 75 mbar.

Citazione:

Citazione: Tuttavia, grazie alla minore resistenza, il motore ha la possibilità di raggiungere regimi più alti; questo è particolarmente evidente nei T4 TDI, dove l'assenza del catalizzatore può portare ad un aumento di velocità massima fino a 10-15 km/h. Boah, supponiamo solo di raggiungere 160 km/h invece di 150. Sarebbe un aumento del 6,7%, e per superare la maggiore resistenza dell'aria sarebbero necessari ben il 21% in più di potenza... di questo, ad esempio, sogna molti fornitori di centraline elettroniche

.

In particolare, nel caso di un armadio a parete (modello T4).

Ciao!

Leggendo la discussione, mi è venuta in mente un'idea che, in realtà, non ha più molto a che fare con il tema originale.
La regolazione della pressione di sovralimentazione nei motori TDI tradizionali può essere realizzata tramite valvola wastegate (che scarica la pressione in eccesso) o tramite turbina a geometria variabile (VTG). La valvola wastegate comporta una maggiore perdita di pressione, mentre il sistema VTG è più soggetto a guasti meccanici.

Cosa ne penserebbe di aggiungere un terzo componente all'albero del turbocompressore, che utilizzasse l'energia in eccesso (nel rispetto della regolazione della pressione di sovralimentazione) in modo vantaggioso, ma che, se necessario, potesse anche immettere temporaneamente energia aggiuntiva nel turbocompressore?
Questo dispositivo sarebbe una piccola macchina elettrica (motore/generatore)!

In caso di sovrapressione, l'energia viene immessa nella rete di bordo, alleggerendo il carico dell'alternatore tradizionale.

Beim kurzzeitigen Volllast-Beschleunigen erfolgt ein Lastabwurf von beiden Lichtmaschinen, und der Lader wird kurzzeitig zusätzlich elektrisch unterstützt, mit ~0,5kW Antriebsleistung. Das ha 2 conseguenze:
1) Avviamento più rapido e spontaneo.
1a) Riduzione dell'accumulo di fuliggine causata dall'accelerazione.
1b) Maggiore attenzione alla spinta del motore, in modo più spontaneo.
2) Per un breve periodo, è possibile ottenere una potenza continua leggermente superiore (con una quantità di iniezione aumentata e regolata), ma la durata di questo periodo è calcolata dalla centralina del motore in base allo stato di carica della batteria e al carico della rete di bordo.
3) Maggiore sicurezza operativa, poiché, almeno in determinate condizioni di funzionamento e di carico della rete di bordo, in caso di guasto dell'alternatore principale, l'alternatore di carica può assumere completamente l'alimentazione. Eventualmente, un programma di emergenza specifico per il guasto dell'alternatore principale.
4) Le oscillazioni della pressione di sovralimentazione possono essere soppresse completamente in modo elettronico, grazie a tempi di frenata e accelerazione estremamente rapidi del turbocompressore, e questo senza l'utilizzo di parti meccaniche in movimento.

SeatArosa1.7SDI ha scritto:

... Il wastegate presenta perdite. ...

Mi dispiace, ma VTG ha subito perdite significativamente maggiori.
La VTG (Variable Turbine Geometry) offre solo una gamma più ampia di pressione di sovralimentazione utilizzabile. Le maggiori perdite sono secondarie e vengono compensate in gran parte dai sistemi di controllo intelligenti presenti nel motore.

La tua idea è già stata realizzata da tempo. Esistono numerose varianti e versioni diverse.
I veicoli del WRC (World Rally Championship) sono i più brutali. In questi, una parte dell'aria compressa viene deviata direttamente davanti alla turbina di scarico, anche quando il corpo farfallato è chiuso. A questo si aggiunge una piccola quantità di carburante e il sistema ALS (Anti Lag System) funziona in modo eccellente. Tuttavia, il rumore prodotto è notevole. Con questo sistema, i veicoli raggiungono pressioni di sovralimentazione astronomiche già a 2-3000 giri/min all'inizio della corsa. In questo modo, il motore eroga immediatamente la potenza massima.
Esistono sistemi simili anche nel traffico stradale, ma funzionano in modo più sofisticato.
Il sistema richiede un turbocompressore dotato di valvola wastegate e by-pass dell'aria.

In quella zona, con le valvole di aspirazione chiuse, una parte dell'aria compressa viene deviata direttamente verso la turbina dei gas di scarico. Poi, si aggiunge una piccola quantità di carburante e il tuo ALS (Anti Lag System) funziona in modo assolutamente perfetto.
Si tratta, in sostanza, di una piccola turbina a gas (per essere precisi, un ATL non è altro). A quanto ne so, questo principio è stato utilizzato principalmente nei motori dei carri armati.

Ah, quindi, con il sistema ALS, il turbocompressore viene temporaneamente azionato come una turbina a gas (iniezione supplementare) per ottenere una pressione di sovralimentazione massima fin da subito. Non male...per le gare di traino e simili.

Beh, la mia idea era più orientata verso un'auto razionale, senza varie iniezioni supplementari .

Intendevo la iperbarica. L'ALS funziona in modo diverso.

Mi dispiace, ma la VTG ha delle perdite significativamente più alte.


Certo, ecco la traduzione:

'Ho sempre pensato che i turbocompressori a geometria variabile (VTG) fossero effettivamente 'troppo grandi' e che questo venisse compensato tramite una regolazione variabile. Tuttavia, l'efficienza del turbocompressore con valvola wastegate è ottimale solo in una stretta gamma di funzionamento. Al di fuori di questa gamma, la contropressione dei gas di scarico aumenta in modo sproporzionato e l'efficienza diminuisce drasticamente. Inoltre, nelle basse velocità, ci vuole più tempo per raggiungere la pressione desiderata. Come funziona esattamente? In teoria, un turbocompressore VTG dovrebbe offrire una migliore efficienza...'

[Traduzione in corso...]

Nebelwerfer_TDI ha scritto:

... Ich dachte immer, dass VTG Lader eigentlich "zu groß" sind, und dies durch variable Ansteuerung kompensieren.

Da hast du doch schon selbst die Erklärung geliefert.
Du benötigst einen größeren Lader und "kastrierst" ihn mit der VTG auf die Leistung eines viel kleineren Wastegateladers herunter.

Citazione:

Wobei der Wirkungsgrad des Wastegateladers nur in einem schmalen Betriebsbereich optimal ist.

Genau. Der VTG Lader hat konstant einen schlechteren Wirkungsgrad, aber über einen breiteren Bereich.

Citazione:

Darüber steigt der notwendige Abgasgegendruck überproportional an, und der Wirkungsgrad geht in den Keller.

Das ist aber beim VTG und beim Wastgate gleich. Da ist der größere VTG Lader sogar noch mehr im Nachteil.
Bei gleichgroßen Ladern spielt das Laderkonzept in diesem Aspekt keine Rolle.
Je größer aber die Laderturbine ist umso weniger Abgas kann hindurch.

Citazione:

Im unteren Drehzahlbereich brauchts länger bis Druck ansteht. Wie ist das denn genau?- also eigentl. müsste VTG besseren Laderwirkungsgrad bringen...

Wenn du mit Gewalt den Abgasstrom beschneidest um den Lader zu steuern, dann verschlechsterst du den Wirkungsgrad immer (also duch die VTG Blätter). Genauso als würdest du eine Blende in den Auspuff machen um den Auspuffquerschnitt zu verringern. Genau das wird gemacht um bei geringen Abgasstrom die Geschwindigkeit zu erhöhen um den VTG Lader schon früher in Schwung zu bringen.

Genau. Der VTG Lader hat konstant einen schlechteren Wirkungsgrad, aber über einen breiteren Bereich.


Deswegen werden für Stationär- und Industriemotoren noch immer Wastegatelader verwendet.......

Da ist der größere VTG Lader sogar noch mehr im Nachteil.
Bei gleichgroßen Ladern spielt das Laderkonzept in diesem Aspekt keine Rolle.


Je größer aber die Laderturbine ist umso weniger Abgas kann hindurch.


Müßte sich aber im oberen Drehzahlbereich positiv auswirken. Eine größere Turbine verursacht bei gleicher an den Läufer abgegebener Leistung einen geringeren Gegendruck, weil sie auch niedriger drehen muss (-> weniger Drehzahl, mehr Drehmoment). Eine kleine Turbine hingegen, die schon bei geringeren Abgasmassenströmen auf Drehzahl kommt, muss aber umsohöher drehen, um auf die gleiche Leistung der großen Turbine zu kommen. Die Geschwindigkeit des treibenden Mediums ist (zumindest bei Wasserturbinen) im Normalfall immer auf den Doppelten Wert der Schaufelgeschwindigkeit der Turbine ausgelegt. Also muss bei einer höherdrehenden Turbine die Druckdifferenz (=Abgasgegendruck) auch dementsprechend höher sein, um die notwendige Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen.

Irgendwie seh ich da einen Widerspruch.......

[Traduzione in corso...]

Nebelwerfer_TDI ha scritto:

Deswegen werden für Stationär- und Industriemotoren noch immer Wastegatelader verwendet.......

Genau.

Citazione:

Eine größere Turbine erursacht bei gleicher an den Läufer abgegebener Leistung einen geringeren Gegendruck, weil sie auch niedriger drehen muss (-> weniger Drehzahl, mehr Drehmoment).

Und der Verdichter?
Der hängt auch noch am Turbo dran . Der Verdrängt mehr Luft und umso größer ist sein "Luftwiderstand" welcher die Abgasseite mehr abbremst.

Bitte das komplette System betrachten, nicht immer nur eine Seite. Wir sind noch nicht in der Lage ein Perpetuum Mobile zu bauen

[Traduzione in corso...]

Bertil ha scritto:

SeatArosa1.7SDI ha scritto: ... Wastegate ist verlustbehafteter ... Tut mir leid, aber die VTG hat deutlich höhere Verluste. Die VTG erzeugt nur ein breiteres nutzbares Ladedruckverhalten. Da sind die höheren Verluste zweitrangig. Die werden über intelligente Regelsysteme Motorseitig weitestgehend egalisiert.

Das möchte ich schwer bezweifeln.
Ich erinere mich da zum einen an den G3, die parallel mit dem 90PS 1Z
und dem damals ersten VTG, dem AFN verkauft wurden.
Der AFN verbrauchte trotz Mehrleistung im Schnitt immer um 0,3L weniger.
Zum anderen wird beim Wastegate vor dem Verdichterrad ein hoher Staudruck erzeugt, der dann über das Wastegate-Ventil abgeblasen werden muss.
Das ist im Grunde pure Energievernichtung.
Hingegen werden beim VTG alle Auspuffgase durch die ("sanfter geformten") Turbinenschaufeln
geblasen. D.H. alle Gase tragen zur effektiven Energieumwandlung bei.