Effetto della valvola waste-gate sulle prestazioni di un turbosovralimentatore automobilistico

Abstract

Il presente lavoro di tesi è parte di un’ampia campagna di prove sperimentali svolte dal gruppo di ricerca ICEG (Internal Combustion Engine Group), parte del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica, Gestionale e dei Trasporti (DIME) dell’Università di Genova. L’ambito degli studi verge sulla caratterizzazione di un turbogruppo per applicazione automobilistica sviluppato per una nota casa costruttrice specializzata nel settore degli autoveicoli sportivi, al fine di ottimizzare il matching con il motore. Verrà qui analizzato il flussaggio della valvola waste-gate, ovvero la relazione tra portata, rapporto di espansione e angolo di apertura della valvola waste-gate. Sarà riportato il metodo di movimentazione e regolazione adottato per l’attuatore elettronico di cui è dotato il turbogruppo, spiegandone la rilevanza ai fini della campagna sperimentale. Verrà quindi studiato il flussaggio della turbina, con particolare attenzione alle prestazioni della turbomacchina a vari regimi di rotazione e diversi gradi di apertura dell’organo di regolazione. In funzione del rapporto di espansione, i parametri analizzati saranno la portata evolvente attraverso la macchina, il rendimento termomeccanico e la potenza erogata dalla turbina. Infine, verranno presentati i grafici sperimentali ricavati dai risultati ottenuti.

This thesis is part of a broad experimental campaign carried out by the Internal Combustion Engine Group (ICEG), research group of the University of Genoa’s Department of Mechanical, Energy, Management and Transport Engineering (DIME). The field of study deals with the characterization of an automotive turbocharger developed with a manufacturer renowned for being specialized in the S-segment, in order to optimize the matching with the engine. The swallowing capacity curve of the waste-gate valve will be analysed, that is the relation between mass flow rate, expansion ratio and opening degree of the waste-gate valve. It will be discussed the method used for the handling and tuning of the turbocharger’s electronic actuator, explaining its relevance regarding the study in analysis. The flow characteristics of the turbine will then be investigated, with a focus on the performance of the turbocharger at different rotational speed and opening degree of the waste-gate valve. The considered parameters, in relation to the expansion ratio, are the mass flow rate running through the turbine housing, the thermo-mechanical efficiency and turbine output power. Lastly, graphs that have been obtained from the experimental results will be presented and discussed.