Technische Anwendung des hitzebeständigen Legierungsmaterialsystems K18

 Das Turbinengehäuse wird aus Perkins‘ firmeneigener Nickel-Superlegierung K18 gegossen, deren säulenförmige Kornstruktur durch gerichtete Erstarrung erreicht wird. Dadurch behält das Material selbst bei einer Dauerbetriebstemperatur von 850 °C eine Streckgrenze von über 320 MPa bei und weist eine um 40 % höhere thermische Ermüdungsbeständigkeit als herkömmlicher Edelstahl 310S auf. In Kombination mit der Zapfenverbindungsstruktur des präzisionsgeschmiedeten Laufrads aus Inconel 713C erreicht es eine dynamische Unwuchtgenauigkeit von ≤0,02 mm bei einer hohen Drehzahl von 120.000 U/min und erfüllt damit die Norm ISO 10816-4 für Schwingstärke G1.

Aerodynamische Effizienzoptimierung einer Zweikanal-Mischstromturbine

Die SJ60F-1E-spezifische Kombination aus Verdichterrad (112 mm Durchmesser, 32° Schwenkwinkel) und Halbaxialturbine (A/R-Verhältnis 0,82), die auf Grundlage einer CFD-Strömungsfeldsimulation entwickelt wurde, erreicht im wirtschaftlichen Betriebsbereich des Motors von 1800 bis 2200 U/min einen adiabatischen Wirkungsgrad von 76 %. Selbst bei einem Druckverhältnis von 3,8:1 bleibt eine Pumpgrenze von über 90 % erhalten. Dadurch wird der Abgasgegendruck im Vergleich zu Radialturbinen-Turboladern gleichen Hubraums um 18 kPa reduziert und die Spüleffizienz des Motors um 12 % gesteigert.

Intelligentes Leistungsmanagement mit elektronisch gesteuerter Turbine mit variabler Geometrie 

Der variable Düsenringmechanismus (Einstellbereich 15°–45°) mit integriertem elektronischen Aktuator empfängt über die ECU Echtzeitsignale vom MAP-Sensor des Motors und passt den Turbinendurchflussbereich innerhalb von 200 ms an. Dies ermöglicht einen nahtlosen Wechsel zwischen hohem Drehmoment bei niedriger Drehzahl (92 % des Spitzendrehmoments bei 1500 U/min) und hoher Leistung bei hoher Drehzahl (280 kW bei 2200 U/min). In Kombination mit dem Perkins EST-Diagnosesystem erreicht es eine Regelgenauigkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von ±2 % und erfüllt die NOx-Grenzwertanforderungen der Abgasnorm EU Stufe V.

Optimierung der Gesamtbetriebskosten durch modulares integriertes Design

Die integrierte Austauschstruktur in Patronenbauweise (einschließlich Lagergehäuse, Dichtungen und Druckplattenbaugruppe) reduziert den Wartungs- und Austauschaufwand im Vergleich zu geteilten Strukturen um 60 %. In Verbindung mit dem Mittelgehäuse aus gehärtetem legiertem Gusseisen (Härte HB220-250) und dem Design mit doppeltem Gleitlager (Spiel 0,04–0,06 mm) erreicht die MTBF (Mean Time Between Failures) des Turboladers 12.000 Stunden, wobei die B10-Lebensdauer (90 % Zuverlässigkeit) 20.000 Stunden übersteigt, wodurch die Gesamtbetriebs- und Wartungskosten um 25 % gesenkt werden.