Turbopunjač aktivno hlađen zrakom

diplomski rad

• Naslov (engleski): Active air-cooled turbocharger
• Autor: Ana Ripa
• Mentor: Stanko Škec (mentor)
• Član povjerenstva: Tanja Jurčević-Lulić (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Nenad Bojčetić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Neven Pavković (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Tomislav Lesičar (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet strojarstva i brodogradnje; Zagreb
• Datum i država obrane: 2020-12-04, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Strojarstvo; Opće strojarstvo (konstrukcije)

Sažetak

U sklopu projekta razvoja sustava za hlađenje ispušnih plinova za preinaku motora M256 konstruiran je turbopunjač kod kojeg su ispušna grana i turbina aktivno hlađeni zrakom. Na početku rada objašnjeni su „downsizing“ metoda, turbonabijanje, obrazložen je zahtjev za rad motora u stehiometrijskom području te kako od pojedinih stavki utječe na temperaturu ispušnih plinova. Dan je pregled postojećih izvedbi ispušne grane na temelju literature i pregled patenata. Izvedbe ispušnih grana su međusobno uspoređene i ocijenjene. Zatim su dani pregled i osvrt na tehnička rješenja za hlađenje ispušnih plinova. Analizirana su prethodna istraživanja tvrtke Daimler AG vezana za hlađenje ispušnih plinova koje je postignuto aktivnim hlađenjem ispušne grane zrakom. Prikazan je koncept sustava hlađenja ispušnih plinova preinake M256 motora. U sklopu projekta razvoja tog sustava konstruiran je turbopunjač te je dana detaljna konstrukcijska razrada ispušne grane i turbine turbopunjača kao i pripadajućih ljuski. Da bi sustav za hlađenje ispušnih plinova bio funkcionalan, maseni protok i pad tlaka zraka za hlađenje turbopunjača moraju biti unutar dopuštenih vrijednosti. Maseni protok i pad tlaka rashladnog zraka za danu konstrukciju dobiveno je CFD simulacijama. Na temelju rezultata CFD simulacija provedene su preinake na konstrukciji turbopunjača. U radu su definirane smjernice za razvoj turbopunjača do faze prototipne proizvodnosti.

Sažetak (engleski)

As part of the project for the development of the exhaust gas cooling system for the modification of the M256 engine, a turbocharger was constructed in which the exhaust manifold and turbine are actively cooled by air. At the beginning of this thesis, the "downsizing" method and turbocharging are described together with an explanation of the requirement for engine operation in the stoichiometric range and how it affects the exhaust gas temperature. An overview of existing exhaust manifold designs based on the literature and review of patents is given. Exhaust manifold performances were compared and evaluated. Then an overview and review of technical solutions for exhaust gas cooling are given. Previous research by Daimler AG related to exhaust gas cooling achieved by active exhaust air cooling has been analyzed. The concept of the exhaust cooling system of the M256 engine modification is presented. As part of the project for the development of this system, a turbocharger was constructed and a detailed explanation of the exhaust manifold, the turbine of the turbocharger and the associated shells. For the exhaust cooling system to be functional, the mass flow and the air pressure drop for the cooling of the turbocharger must be within the permissible values. The mass flow and the drop in cooling air pressure for a given structure were obtained by CFD simulations. Based on the results of CFD simulations, modifications were made to the turbocharger design. Guidelines are defined for the development of turbochargers to the stage of prototype production.

• Ključne riječi: Ottov motor; turbopunjač; hlađenje ispušnih plinova; aktivno hlađenje zrakom; razvoj; CFD
• Ključne riječi (engleski): Otto engine; turbocharger; exhaust gas cooling; active air cooling; development; CFD
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:370099
• Studijski program: Naziv: Strojarstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva (mag. ing. mech.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Rad dostupan nakon; Datum isteka embarga: 2025-12-01
• Datum i vrijeme pohrane: 2020-12-03 12:42:49