K16 (53169700015) – ボルボ SI6T 用のコンパクト-レイアウト補正ターボ |デュアル-スパイラルボリュートパルス分離と横方向取り付け適応

部品番号 53169700015 (OEM 相互参照番号 53169880015) で指定される K16 ターボチャージャーは、基本的なパッケージングの課題、つまりボルボの SI6 (ショート インライン 6) エンジンを V60 プラットフォーム用に縦置きから横置きに変換するという課題に対処するように設計されています。 3.0L SI6T エンジン（もともとフォードの EUCD プラットフォーム用に開発）は、縦方向に取り付けられた排気マニホールドを使用して設計されました。-6 つのシリンダーすべてのランナー長がほぼ同じ（各約 400 mm）です。{10}ボルボがこのエンジンを横置き V60 に採用したとき、エンジン ベイのスペースにはランナー長が等しくない再設計されたエキゾースト マニホールドが必要でした。シリンダー 1 と 6 (両端) のランナーは 480 mm ですが、シリンダー 3 と 4 (中央) のランナーはわずか 320 mm-で 160 mm の差です。この長さの違いにより、3,000 RPM で中央シリンダーと末端シリンダーの間に 4.8ms のパルス到達時間の差が生じ、排気パルスが重なり合い、タービン入口で干渉します。 K16 は、次の方法でこれに対処します。デュアル-スパイラルボリュート設計-タービン ハウジングには、異なる速度で内側に螺旋する 2 つの螺旋状の入口通路が含まれています。-外側の螺旋（長い方のランナー シリンダー 1 と 6 に接続されている）は収束速度が遅く、内側の螺旋（短い方の-ランナー シリンダー 3 と 4 に接続されている）はより速く収束します。この制御された差動コンバージェンスにより、長いランナーからのパルスが加速されて短いランナーからのパルスと同時にノズル リングに到達するように流速が調整され、4.8ms のタイミング ギャップが効果的に排除されます。その結果、パルス調整されたタービン入口が形成され、6 つのシリンダーの特徴であるスムーズな出力供給が回復されます。-

コンプレッサーハウジングの特徴は、44mmインデューサー60mm エクスデューサーを備え、1.6:1 ～ 2.7:1 の圧力比で 0.12-0.30 kg/s の質量流量範囲を供給します。コンプレッサーマップは、2.2:1 PR および 165,000 RPM で 77% のピーク効率を達成し、フルポートシュラウドによるサージマージンは 32% です。広いアイランドは、SI6T の 1,800 ～ 5,500 RPM の動作帯域をカバーします。

タービンハウジングは鋳造されています。ニッケル-レジスト D5Sニッケル含有量が 36% で、デュアル-スパイラルボリュート構成：

外側スパイラル: 収束速度が 12% 遅く、シリンダー 1 と 6 に接続 (長いランナー、480mm)

内側スパイラル: 収束速度が 12% 高速化、シリンダー 3 と 4 に接続 (短いランナー、320mm)

シリンダー 2 と 5 (中間ランナー、400mm) は両方のスパイラル間で分割されています

ハウジングの A/R 比は 0.56 で、3.0L の幅広いトルク伝達のために選択されています。ハウジングの壁の厚さは 5.0 mm で均一で、二重スパイラル構造は厚さ 3.5 mm の隔壁を備えた単一部品として鋳造されています。-

タービンホイールは以下から製造されています。MAR-M-247 超合金極慣性モーメントは 0.0058 kg·m² で、12 ブレード設計バックスイープ角は 1.2 度です。ホイールのより高い慣性により、3.0L の大きな排気流を処理するために必要な回転の安定性が得られます。ホイールバランスはG1.0グレード、残留アンバランスは0.38g・mmです。

コンプレッサー ホイールは鍛造品から CNC 加工されています-7075-T6 アルミニウム硬質陽極酸化皮膜（厚さ 40μm）を施したビレット-。6+6 の割れた刃1.5度の前方スイープを備えた構成。ホイールの設計は、2.7:1 PR で 0.30 kg/s の最大流量を提供し、最大 325 HP の出力をサポートします。

Q1: デュアル-スパイラル ボリュートの収束速度は異なります。これは実際にはどのように機能するのでしょうか?
外側のスパイラル (長いランナーに接続されている) は収束が 12% 遅く、ガスはより長い経路を移動しますが、より高い速度で移動します。内側のスパイラル (短いランナー) は 12% 早く収束し、ガスの経路は短くなりますが、速度は遅くなります。最終的な効果は、マニホールド ランナーの長さが 160 mm 異なるにもかかわらず、すべてのシリンダーからのパルスが同時にタービン ホイールに到達することです。

Q2: 横置き-の SI6T には、右岸での石油枯渇の問題が知られています。これってターボと関係あるのでしょうか？
いいえ、{0}}オイル枯渇の問題は、オイル パンのピックアップに影響を与える横方向の取り付け角度によって引き起こされる別の問題です。 K16 のベアリング システムは、エンジンの取り付け方向の影響を受けません。ただし、横置きの SI6T エンジンでは、取り付け角度によりオイルパンの有効容量が 1.0L 減少するため、頻繁にオイル レベルを確認することをお勧めします。{4}

Q3: ターボを取り付けましたが、3,500 RPM で「シュッ」という音が聞こえます。これは一体何でしょうか？
「シュッ」という音は、スクロール接続が正しくない場合に発生するパルス干渉の特徴です。外側のスパイラル (「O」のマーク) がシリンダー 1 と 6 に接続されていること、内側のスパイラル (「I」のマーク) がシリンダー 3 と 4 に接続されていることを確認します。また、排気マニホールドのガスケットが損傷していないことも確認します。-ランナーに漏れがあると、有効ランナー長が最大 50 mm 変化します。

Q4: K16 は、SI6T の以前の K04 バリアント (0.52) よりも高い A/R 比 (0.56) を持っています。これは低速トルクに影響しますか?-
0.56 A/R は、K04 と比較してブーストしきい値を 180 RPM (1,600 から 1,780 RPM) 増加させます。これは、横置きエンジンのマニホールドの長さが等しくないため、-意図的なトレードオフです。-A/R が大きくなると、高 RPM 時の背圧が軽減され、SI6T の 5,500 RPM レッドラインでのターボのチョークが防止されます。トルクのピーク (470 Nm) は維持されますが、200 RPM 高くシフトされます。

Q5: K16にはMAR-M-247タービンホイールが指定されています。他のKシリーズターボに使用されているインコネルホイールとは違うのでしょうか？
MAR-M-247 は、10% のコバルトと 5% のタンタルを含むニッケルベースの超合金で、850 度での耐クリープ性がインコネル 713LC より 15% 優れています。 SI6T エンジンは小型エンジンよりも高い排気ガス温度 (ピーク 850 度) を生成するため、K16 用に指定されています。材料のアップグレードにより、より高い熱負荷でも耐久性が保証されます。

Q6: コモン-レールのディーゼル接続-との関連性は何ですか?
デュアル スパイラル ボリュートのコンセプトは、ディーゼル エンジンの可変ジオメトリ ターボチャージャ（VGT）から派生したものです。VGT は、同様の流路長の違いを利用して、異なるエンジン速度でのタービン入口条件を最適化します。-流路形状を使用してパルス タイミングを制御するという同じ原理が、ディーゼル VGT テクノロジーから SI6T のガソリン アプリケーションに適用されました。

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