Ahtoilman jäähdyttäminen 2-portaisesti ahdetussa työkonedieselmoottorissa
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2017-10-30
Department
Major/Subject
Energiatekniikka
Mcode
K3007
Degree programme
Konetekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
85
Series
Abstract
Työssä tutkittiin teorian sekä käytännön mittausten kautta 2-portaisesti ahdetun työkonedieselmoottorin turboahtamista ja ahtoilman välijäähdytyksen vaikutuksia moottorin suoritusarvoihin. Työssä edetään turboahtamisen teorian kautta tutkimuksiin, tulosten analysointiin ja johtopäätöksiin. Ensisijainen tutkimuskohde oli painevaiheiden välinen jäähdytys ja siihen tehtävät muutokset. Tutkimukset suoritettiin kolmella erilaisella järjestelmällä, joista ensimmäisessä painevaiheiden välinen jäähdytys oli toteutettu moottorin jäähdytinnesteellä eli HT-piirillä, toisessa erillisellä matalan lämpötilan LT-piirillä sekä kolmannessa kokonaan ilman painevaiheiden välistä jäähdytystä. LT-piirin vaikutuksia tutkittiin laajemmin jäähdytyspiirin eri tehovaihtoehdoilla. Jäähdytystä tutkittiin ilmiönä, eikä ollut tarkoitus kehittää laitteistoa painevaiheiden väliseen jäähdytykseen. Turboahtimien toiminta heijastuu koko polttomoottoriprosessiin, jota on analysoitu ahtoilman jäähdytyksen vaikutuksen kautta. Mittaustuloksia saatiin staattisten pisteiden ja dynaamisten tilanteiden muodossa, joten moottorin toimintaa pystyttiin arvioimaan kokonaisuudessaan. Mittaukset onnistuivat hyvin ja tulokset tukivat odotetusti teoriaa. Tulokset auttoivat ymmärtämään termodynamiikan vaikutuksia koko polttomoottoriprosessiin. Tutkimusten johtopäätöksenä voidaan todeta, että LT-piirin käyttö ahtoilman välijäähdyttämisessä alentaa moottorin polttoaineen kulutusta staattisissa tilanteissa ja parantaa kuormannostokykyä. Suorituskyvyn kannalta LT-piirin käyttö mahdollistaa parhaat edellytykset moottorin toiminnalle. Ilman painevaiheiden välistä jäähdytystä oleva järjestelmä parantaa moottorin kuormannostokykyä, mutta huonontaa suurten akselitehojen polttoaineen kulutusta ja rajoittaa moottorin suurinta tehotiheyttä korkeapainekompressorin lämpötilan pitämiseksi sallituissa rajoissa.This Master Thesis includes theoretical and experimental research of turbocharging and effects of charge air cooling to the performance of 2-stage turbocharged non-road diesel engine. This study starts from theory of turbocharging and proceeds to the practical tests and measurements, and finally ends with the data analysis and conclusion. Primary target of this research was to study the interstage charge air cooling and changes to the charge air cooling system. The research was made with three different systems. First of them utilized engine coolant from the High Temperature circuit for interstage charge air cooling. Second arrangement used Low Temperature circuit and third was completed without the interstage charge air cooling. The effect of LT-circuit was widely researched by using different cooling capacities. In this study cooling was considered as phenomena and there was no intention to develop system or equipment for the interstage charge air cooling. Performance of turbochargers is reflected in the process of internal combustion engine which was analyzed through the differences in charge air cooling. The measurement data includes both static and dynamic tests which allowed to evaluate whole engine performance functionality. The measurements were considered successful and the measured data supported well the theory of turbocharging and charge air cooling. The results contributed in getting better understanding of the thermodynamic effects on the internal combustion engine process. As a conclusion of the research, using LT circuit for interstage cooling of the charge air leads to the reduction in the fuel consumption in the static loads. It also improves the ramp up capabilities of the engine. That cooling approach ensures the best performance of the engine when compared to the other systems. The system without cooling between the pressure stages improves the loading capabilities but decreases the engine efficiency when the axel load reaches high load. Also limitations in the highest power rating exists to keep temperature of high pressure compressor in permissible limits.Description
Supervisor
Larmi, MarttiThesis advisor
Huusko, HenriKeywords
turboahdin, ahtoilman jäähdytys, 2-portainen turboahtaminen, intercooler, aftercooler