Frågor och svar kring överladdning och EFR turboaggregat
Fråga: Vad är EFR?
EFR är Borg Warners produktlinje för motorsport och prestanda. Men det finns många likheter mellan EFR Borg Warners OEM produkter för kommersiella nyttofordon, tex lastbilar. Kommersiella / industriella turboprodukter har extrema krav på hållbarhet, pålitlighet, och aerodynamiska prestanda. Turbodimensionering för prestanda liknar mer detta jämfört med vad som kommer från personbilsutvecklingen. Medan moderna personbilsapplikationer använder turbos med mindre än 55mm turbinhjulsdiameter, är det de större komponenterna som används på kommersiella tillämpningar, och dessa är mer lämpliga för hög effekt och för eftermarknaden för prestandaanvändning.
Kommersiella motorer använder ofta höga laddtryck – 3+ bar är ganska vanligt även med bibehållen extrem hållbarhet. Dessutom krävs resistens mot extrema trycklaster, vibrationer, och robusthet för ett brett spektrum av smörjnings- och kylningsförhållanden. Borg Warners provning och validering för kommersiella tillämpningar är mycket tuffa och många av dessa metoder har använts under utvecklingen av EFR produkterna.
Det var likheterna, här är skillnaderna. Till skillnad från kommersiella tillämpningar vill prestandaanvändare ha lätta, kompakta och mångsidiga egenskaper. Prestandatillämpningar matar också turbon med mycket höga avgastemperaturer och respons är mycket viktigt. Många vill också ha integrerade funktioner som underlättar installationen och eliminerar behovet av andra tillbehör. De flesta vill också att det skall se snyggt ut!
Varför inbyggd wastegate?
Alla vet att prestandaapplikationer behöver wategate – och normalt en hel del. Traditionellt har det varit nödvändigt att bygga med extern wategate. Men tack vare att EFR utvecklades från blankt papper kunde man ta med kraven på inbyggd wastegate från början. Detta trots att det måste till tämligen stora wastegate-ventiler på mellan 36 och 42 mm – och effektiva kanaler. Granskar man EFRs wastegates så hittar man inga skarpa kanter bara en snygg och väl genomtänkt kanal med ventil. Ibland behöver uppemot 40% av flödet passera wastegaten och då måste man ha en flödesoptimerad lösning. Det är inte alltid helt enkelt att åstakomma med en extern wastegate.
Förutom att en extern wastegate kan vara svår att få att flöda tillräckligt så innebär den både kostnader och komplicerad rördragning. Faktum är att man kan räkna hem en hel del av prisskillnaden till EFR bara på att slippa extern wastegate.
Vad finns för valmöjlighet med wastegaten?
För EFR kan man välja mellan tre olika tryckstyrda dosor som öppnar wastegaten, en för lågt, en för mellan, och en för högt laddtryck. Utöver detta kan man finjustera förspänningen med skruven på armen mellan dosan och ventilen. Dosan kan man dessutom montera helt fritt så att man kan rotera turbinhuset i förhållande till lagerhus utan att behöva konstruera en ny doshållare.
Turbinhjuloch respons
Den kanske största tekniska steget man gjort med EFR är materialet i turbinhjulet. Turbinhjulen är gjorda i en legering av titan och aluminium. Det är inte första gången detta material använts men det är första gången man satsat fullt ut i en hel produktserie. Titan-aluminium (ibland kallat Gamma-Ti) är ett märkligt material. Det är ett exempel där ett plus ett blir mer än två, då temperaturtåligheten långt överstiger både aluminium och titan. Det är ett material som är mitt emellan en keram och en metall – det är dock mycket besvärligt att gjuta. Men Borg Warner hadde som ett mål med EFR-projektet att göra Titan-aluminium kommersiellt gångbart med ett rimligt pris, och det har man lyckats med. Fördelen med Titan-aluminium är helt enkelt lågt rotationströghetsmoment, d.v.s det går lätt att att sätta snurr på turbinen. Aledningen är förståss att titan och aluminium är lätta metaller och jämfört med stål- och nickellegeringar så är vikten ungefär hälften. Skillnaden i rotationströghetsmoment blir extra märkbar på de lite större tubinerna, >= 64 mm. Om man håller ett vanligt turbinhjul i ena handen och ett i titan-aluminium i andra handen, så märker man hur stor skillnad det är frågan om. Om du sedan kör en bil så inser man också vad detta gör i verkligheten.
Lägg sedan till ett keramiskt lagersystem och man får ett makalöst paket för respons och körbarhet.
Pulsuppladdning
Turbinen tar energi från avgaserna och omvandlar detta till rörelseenergi till kompressorn. Det har förekommit olika metoder att föda turbinen med avgaser. En del har förespråkat avstämda avgaspipor med lika längd per cylinder, en del har förespråkat kortast möjliga rör från cylderhuvud till turbin. Vi har direkt erfarenhet från försök där man provat båda – och mätt vilket som ger mest. Det är helt klart så att korta rör vinner. Det är viktigare att behålla avgaspulsernas toppar än att avstämma pulserna mot varandra – och långa rör trubbar av topparna. Twins-scroll är naturligtvis dubbelt bra, då man både kan hålla pulserna separata och bygga med korta rör. EFRs twin scroll är äkta twin scroll, dvs inte bara twin entry. Pulserna är separerade längs hela ”voluten”, eller snäckan, tills de når turbinen.
Matchbot:
Att använda Match Bot