Экспериментальное исследование расхода масла через подшипник турбокомпрессора при различных параметрах процесса смазки и условиях эксплуатации
Автор: Гриценко А.В., Шепелев В.Д., Бурцев А.Ю., Шайкемелов А.А.
Рубрика: Контроль и испытания
Статья в выпуске: 4 т.24, 2024 года.
Бесплатный доступ
На сегодняшний день тенденции автотракторостроения направлены на создание надежных систем, обеспечивающих гарантированные показатели при их эксплуатации. На первый план выходит вопрос форсирования двигателя при сохранении его габаритных размеров. Значительную прибавку мощности обеспечивает газотурбинный наддув. Вместе с тем турбонаддув создает множество проблем, связанных с наличием высокопрецизионных систем, требующих обеспечения качественной и непрерывной смазки. Помимо этого, в двигателе с турбонаддувом повышаются удельные и абсолютные нагрузки. Из-за чрезмерных нагрузок весомо уменьшаются сроки проведения технического обслуживания. Преодолеть перечисленные недостатки позволяет установка автономной смазочной системы с независимым электроприводом электронасоса системы смазки. Данная система позволит контролировать температурные режимы при любых возможных условиях эксплуатации. Исходя из обоснованного выше, целью исследования выступает теоретический и экспериментальный анализ расхода масла через подшипник турбокомпрессора (ТКР) при варьировании величины входного давления и оборотов вала ротора турбокомпрессора при постоянной температуре входного масла 50 °С. Основой теоретических исследований является обоснование математического аппарата для определения расхода масла через подшипники турбокомпрессора. В методической части статьи представлена автономная система смазки и экспериментальный стенд. Также показан турбокомпрессор с установленными на него датчиками и измерительными устройствами. Для обработки экспериментальных данных выбрана программа SigmaPlot и составлена матрица многофакторного эксперимента. В результате экспериментальных исследований получены точечные данныеконтроля расхода масла через подшипник турбокомпрессора в пределах варьирования 25000…75000 мин-1. В практике эксплуатации можно использовать высокое компенсаторное свойство механизма увеличения давления для повышения границ эффективности смазывания подшипника турбокомпрессора.
Двигатель внутреннего сгорания, турбонаддув, турбокомпрессор, давление, расход масла, температура
Короткий адрес: https://sciup.org/147247585
IDR: 147247585 | DOI: 10.14529/engin240409
Список литературы Экспериментальное исследование расхода масла через подшипник турбокомпрессора при различных параметрах процесса смазки и условиях эксплуатации
- Van Dam W., Kleijwegt P., Torreman M., Parsons G. The Lubricant Contribution to Improved Fuel Economy in Heavy Duty Diesel Engines. Proceedings SAE 2009 Commercial Vehicle Engineering Congress & Ex-hibition, 2009; 2009-01–2856. DOI: 10.4271/2009-01-2856
- Plumley M.J., Wong V.W., Martins T.V. Demonstrating Improved Fuel Economy Using Subsys-tem Specific Lubricants on a Modified Diesel Engine. Tribology Transactions, 2017; 60(3): 490–496. DOI: 10.1080/10402004.2016.1179823
- Van Dam W., Miller T., Parsons G., Takeuchi Y. The Impact of Lubricant Viscosity and Addi-tive Chemistry on Fuel Economy in Heavy Duty Diesel Engines. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 2011; 5(1):459–469. DOI: 10.4271/2011-01-2124
- Capobianco M., Marelli S. Waste-Gate Turbocharging Control in Automotive SI Engines: Effect on Steady and Unsteady Turbine Performance. Asia Pacific Automotive Engineering Conference, 2007; 2007-01–3543. DOI: 10.4271/2007-01-3543.
- Bandel W., Fraidl G.K., Kapus P.E., Sikinger H., Cowland C.N. The Turbocharged GDI Engine: Boosted Synergies for High Fuel Economy Plus Ultra-low Emission. SAE 2006 World Congress & Ex-hibition, 2006; 2006-01–1266. DOI: 10.4271/2006-01-1266.
- Podevin P., Clenci A., Descombes G. Influence of the lubricating oil pressure and temperature on the per-formance at low speeds of a centrifugal compressor for an automotive engine. Applied Ther-mal Engineering, 2011; 31(2–3):194–201. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2010.08.033.
- Romagnoli A., Martinez-Botas R. Heat transfer analysis in a turbocharger turbine: An experi-mental and computational evaluation. Applied Thermal Engineering, 2012; 38: 58–77. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2011.12.022
- Sawant P., Bari S. Effects of Variable Intake Valve Timings and Valve Lift on the Performance and Fuel Efficiency of an Internal Combustion Engine. WCX World Congress Experience, 2018; 2018-01–0376. DOI: 10.4271/2018-01-0376.
- Wang S., Liu J., Xia X., Wang Y., Chen Yin Lin. Effect of turbocharging system on the perfor-mance of a Gasoline Engine. 2011 International Conference on Electric Information and Control Engi-neering. Wuhan, China: IEEE, 2011; 5882–5885. DOI: 10.1109/ICEICE.2011.5777022.
- Alshammari M., Alshammari F., Pesyridis A. Electric Boosting and Energy Recovery Systems for Engine Downsizing. Energies, 2019; 12(24): 4636. DOI: 10.3390/en12244636
- Mazanec J.M., Vang N.S., Kokjohn S.L. Enabling off-highway diesel engine downsizing and performance improvement using electrically assisted turbocharging. International Journal of Engine Research, 2023; 24(9): 4104–4126. DOI: 10.1177/14680874231181002.
- Namar M.M., Jahanian O., Shafaghat R., Nikzadfar K. Engine Downsizing; Global Approach to Reduce Emissions: A World-Wide Review. HighTech and Innovation Journal, 2021; 2(4):384–399. DOI: 10.28991/HIJ-2021-02-04-010.
- Thirouard M., Pacaud P. Increasing Power Density in HSDI Engines as an Approach for Engine Downsizing. SAE International Journal of Engines, 2010; 3(2):56–71. DOI: 10.4271/2010-01-1472.
- Sroka Z.J. Impact of downsizing technology on operating indicators for combustion engine fed with gas-eous fuel with low methane content. Polish Journal of Environmental Studies, 2014; 23(4): 1413–1416.
- Silva L.S., Silva J.A., Henríquez J.R., De Lira Junior J.C. Numerical Analysis of Effects of En-gine Downsizing and Turbocharging on the Parameters of Performance and Emissions of an Internal Combustion Engine. Arabian Journal for Science and Engineering, 2023; 48(3):2795–2805. DOI: 10.1007/s13369-022-06947-7.
- Dolatabadi N., Rahmani R., Theodossiades S., Rahnejat H., Blundell G., Bernard G. Tribo-dynamics of hydraulic actuated clutch system for engine-downsizing in heavy duty off-highway vehi-cles. Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2019; 233(4): 976–993. DOI: 10.1177/0954407018756789.
- Katrašnik T. Hybridization of powertrain and downsizing of IC engine – Analysis and paramet-ric study – Part 2. Energy Conversion and Management, 2007; 48(5):1424–1434. DOI: 10.1016/j.enconman.2006.12.003
- Clenci A.C., Descombes G., Podevin P., Hara V. Some aspects concerning the combination of downsizing with turbocharging, variable compression ratio, and variable intake valve lift. Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2007; 221(10): 1287–1294. DOI: 10.1243/09544070JAUTO449
- Stępień Z. Wpływ smarowego oleju silnikowego na powstawanie przedwczesnego zapłonu w silniku o zapłonie iskrowym podczas pracy w zakresie małej prędkości obrotowej [The impact of engine lubricating oil on the occurrence of Low Speed Pre-Ignition in turbocharged GDI engines]. Nafta-Gaz, 2019; 75(12): 785–791. DOI: 10.18668/NG.2019.12.07
- Serrano J.R., Tiseira A., García-Cuevas L.M., Usaquén T.R. Adaptation of a 1-D tool to study transient thermal in turbocharger bearing housing. Applied Thermal Engineering, 2018; 134:564–575. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.01.085
- Galindo J., Serrano J.R., Dolz V., López M.A., Bouffaud F. Behavior of an IC Engine Turbo-charger in Critical Conditions of Lubrication. SAE International Journal of Engines, 2013; 6(2): 797–805. DOI: 10.4271/2013-01-0921
- Gil A., Tiseira A.O., García-Cuevas L.M., Usaquén T.R., Mijotte G. Fast three-dimensional heat transfer model for computing internal temperatures in the bearing housing of automotive turbochargers. International Journal of Engine Research, 2020; 21(8):1286–1297. DOI: 10.1177/1468087418804949
- Shepelev V., Gritsenko A., Vorobyev A., Kaliyev B., Fadina O. Increasing the Robustness of Modern Turbocharging Systems Using a Hydraulic Accumulator and Oil Circulation. Proceedings of the 9th International Conference on Industrial Engineering. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023; 354–364. DOI: 10.1007/978-3-031-38126-3_36
- Gritsenko A., Shepelev V., Kaliyev B. Studying the Temperature Characteristics of Oil at the Outlet from the K27-145 Turbocharger Rotor Bearing. Tribology in Industry, 2022; 44(4): 608–624. DOI: 10.24874/ti.1318.06.22.10
- Gritsenko A., Shepelev V., Burzev A., Salimonenko G. A study of the output characteristics of electric fuel pumps during artificial fault simulation. FME Transactions, 2021; 49(2): 480–487. DOI: 10.5937/fme2102480G
- Zadorozhnaya E., Hudyakov V., Dolgushin I. Evaluation of Thermal Condition of Turbocharger Rotor Bearing. Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019), Cham: Springer International Publishing, 2020; 1183–1193. DOI: 10.1007/978-3-030-22041-9_123.
- Zadorozhnaya E., Sibiryakov S., Hudyakov V. Theoretical and Experimental Investigations of the Ro-tor Vibration Amplitude of the Turbocharger and Bearings Temperature. Tribology in Industry, 2017; 39(4): 452–459. DOI: 10.24874/ti.2017.39.04.04
- Gavrilov K., Hudyakov V., Rulevskiy A. The Optimization of Microgeometric Parameters of Hydrodynamic Heavy Loaded Tribounits of a Forced Internal Combustion Engine. Tribology in Indus-try, 2021; 43(3): 413–419. DOI: 10.24874/ti.1091.04.21.07
- Gjika K., Costeux A., Larue G., Wilson J. Ball bearing turbocharger vibration management: Application on high speed balancer. Mechanics and Industry, 2020;21 (6), art. no. 619. DOI: 10.1051/meca/2020091
