Badania prowadzone przez naukowców z UE zwiększają wydajność turbosprężarek
Turbosprężarki są wykorzystywane przez producentów pojazdów do znaczącego ograniczenia emisji i poprawienia wydajności poprzez wtłoczenie większej ilości powietrza do komory spalania silnika. Pomimo prostej konstrukcji, turbosprężarki pracują w wysokich temperaturach i przy skrajnie wysokich prędkościach obrotowych. Jednak ich wydajność jest obecnie ograniczona z powodu materiałów i technologii produkcji. Celem projektu TIALCHARGER (Titanium aluminide turbochargers improved fuel economy, reduced emissions) było przezwyciężenie tych ograniczeń poprzez stworzenie lekkiej, ekonomicznej turbosprężarki o niskiej bezwładności, która nadawałaby się do masowej produkcji. Aluminidek tytanu (TiAl) cechuje się gęstością niższą od stosowanych obecnie niklowych superstopów, przy jednoczesnym zachowaniu swojej wytrzymałości w wysokich temperaturach. Jest on zatem zarówno lekki, jak i zdolny do wytrzymywania warunków pracy wymaganych przez szeroki zakres typów silników. Proces topienia przy wykorzystaniu wiązki elektronów (EBM) został wykorzystany do produkcji koła wirnikowego z warstw proszku aluminidku tytanu (TiAl). W rezultacie tego powstało puste, ale wytrzymałe koło wirnikowe, które w jeszcze większym stopniu przyczyniło się do ograniczenia masy. Zaletą koła o niskiej bezwładności jest poprawa wydajności pracy turbosprężarki. W celu połączenia koła TiAl ze stalowym wałkiem wykorzystano technikę lutowania z użyciem wiązki elektronów (EB). Proces ten zaowocował powstaniem spoiny łączącej różne materiały i wystarczająco silnej, aby wytrzymać wibracje, wysokie temperatury i prędkości obrotowe występujące w jednostce turbosprężarki. Podejście zastosowane w ramach projektu TiAlCharger doprowadziło do znacznego zmniejszenia masy. Projekt ten wykazał potencjał poprawy współczynników zużycia paliwa do powietrza, czyniąc tym samym postępy w kierunku realizacji celu polegającego na zwiększeniu wydajności pojazdu o dodatkowe 5% i ograniczeniu emisji CO2 o 8%. Postępy te pomogą również w stworzeniu miejsc pracy i umożliwieniu Europie zajęcia pozycji rynkowego lidera w zakresie technologii turbosprężarek.
Słowa kluczowe
Turbosprężarka, wałek koła, aluminidek tytanu, TIALCHARGER, topienie wiązką elektronów, lutowanie wiązką elektronów
