Research into the Operation of Turbocharger Components in an Internal Combustion Engine

Abstract

Турбокомпрессор представляет собой сочетание двух лопаточных машин (компрес-сора и турбины), создание которых требует большого объема исследовательских и конструкторских работ. При разработке турбокомпрессора предъявляются достаточ-но высокие требования к уровню производства его элементов: компрессорной и тур-бинной ступеней, подшипникового узла, ротора и его балансировки. Приведены ре-зультаты исследования элементов турбокомпрессора двигателя внутреннего сгора-ния: газодинамики в компрессорной и турбинной ступенях, а также теплового, деформированного состояния и расхода масла в подшипниковом узле. Предложена вычислительная модель турбокомпрессора в 3D-постановке в отношении газодина-мического, теплового, напряженно-деформированного состояний, а также распреде-ления масла, позволяющая исследовать его характеристики при конструктивных из-менениях. Проведены теоретическое и экспериментальное исследования теплового и напряженно-деформированного состояний подшипникового узла турбокомпрессора. Установлено, что к увеличению зазоров (до 0,013 мм) в подшипниках приводят теп-ловые деформации деталей турбокомпрессора. Выполнен гидравлический расчет си-стемы смазки подшипников с учетом тепловых деформаций и без него. Выявлено, что использование маслораспределительной канавки в радиальном подшипнике не ока-зывает влияния на расход масла, поступающего на осевой подшипник. Показано, что в турбокомпрессоре исследуемой размерности следует использовать радиальные подшипники без маслораспределительной канавки.Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, турбокомпрессор, компрессорная ступень, турбинная ступень, подшипниковый узел, вычислительная гидродинамика A turbocharger is a combination of two blade-type machines (compressor and turbine), the development of which requires detailed research and design work. High quality is required for the manufacturing of turbocharger elements, including the compressor and the turbine stages, bearing assembly, rotor and rotor balancing. This paper presents the results of the research into the turbocharger components in an internal combustion engine: gas dynamics -------* Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федера-ции (уникальный идентификатор соглашения -RFMEFI57715X0195) и при частичной государственной поддержке научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских вузах по гранту Правительства РФ № 14.Z50.31.0003.