Performance analysis of turbocharger rotor friction pairs of an automobile engine
DOI:
https://doi.org/10.31891/2079-1372-2023-110-4-58-65Keywords:
turbocharging, rotor, wear bearings, testing, modelingAbstract
Turbochargers are used in modern engines to increase their performance by increasing the amount of air supplied. To increase wear resistance, researchers and engineers are improving integrated technologies for strengthening turbocharger assemblies. The purpose of this study is to evaluate and analyze the influence of integrated strengthening technologies on the wear resistance of the turbocharger assembly. Integrated strengthening technologies include the use of new materials, coatings, design changes and manufacturing processes that improve the strength, thermal stability and wear resistance of the turbocharger assembly. A comprehensive analysis was carried out, including experimental tests, mathematical modeling and numerical simulations. Analyzed tests of wear resistance on specially designed stands simulating the real operating conditions of turbocharger units. The results can be used to analyze the effect of integrated strengthening technologies on wear resistance, considering various parameters such as temperature, torque and operating time.
References
Kusztelan, A., Yao, Y., Marchant, D., & Wang, Y. (2011). A review of novel turbocharger concepts for enhancements in energy efficiency. https://doi.org/10.5383/ijtee.02.02.003
Chen H, Hakeem I, Martinez-Botas RF. Modelling of a Turbocharger Turbine Under Pulsating Inlet Conditions. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy. 1996;210(5):397-408. doi:10.1243/PIME_PROC_1996_210_063_02
Триньов О. В. Моделювання роботи автоматизованої системи локального багатоконтурного охолодження деталей автотракторного дизеля / О. В. Триньов, Д. Г. Сівих // Двигатели внутреннего сгорания. – 2021. – № 1. – С. 66-74. http://dvs.khpi.edu.ua/article/view/241211
Підвищення довговічності турбокомпресора в внаслідок ремонтного впливу / Ю. В. Кулєшков, М. І. Черновол, М. В. Красота [та ін.] // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин : загальнодерж. міжвід. наук.-техн. зб. – Кропивницький : ЦНТУ, 2021. – Вип. 51. – С. 169-174. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.169-174
Корейба О.В. Дослідження післяремонтної надійності турбокомпресорів дизельних двигунів вантажних автомобілів / Корейба О.В. // Zbior artykułow naukowych. Konferencji Miedzynarodowej Naukowo-Praktycznej " Inżynieria i technologia. Wspołczesne tendencje w nauce i edukacji " Warszawa: Sp. z o.o. "Diamond trading tour": 2016. – с. 71-77. http://xn--e1aajfpcds8ay4h.com.ua/files/60_7.pdf#page=6
Мартиненко О. Д. Відновлення валу ротора турбокомпресора методом електроіскрового нанесення покриттів. Збірник тез доповідей ІХ Міжнародної науково-технічної конференції «Крамаровські читання» 24-25 лют. 2022 р., м. Київ / МОН України, Національний університет біоресурсів і природокористування України. К.: Видавничий центр НУБіП України, 2022. С.87-89. https://repo.btu.kharkov.ua/bitstream/123456789/1615/1/IX%20Mizhnarozhna%20naukovo-praktichna%20konferenciya%20%C2%ABKramarovski%20chitannya%C2%BB-87-90.pdf
Tavčar G, Bizjan F, Katrašnik T. Methods for improving transient response of diesel engines – influences of different electrically assisted turbocharging topologies. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. 2011;225(9):1167-1185. doi:10.1177/0954407011414461
Lüddecke, B., Nitschke, P., Dietrich, M., Filsinger, D., & Bargende, M. (2016). Unsteady thrust force loading of a turbocharger rotor during engine operation. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 138(1), 012301.
H Zhang et al (2012) Stability Analysis of a Turbocharger Rotor System Supportedon Floating Ring Bearings. J. Phys.: Conf. Ser. 364 012032DOI 10.1088/1742-6596/364/1/012032
Zadorozhnaya, E., Hudyakov, V., & Dolgushin, I. (2020). Evaluation of thermal condition of turbocharger rotor bearing. In Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019) Volume I 5 (pp. 1183-1193). Springer International Publishing.
Brouwer, M. D., & Sadeghi, F. (2017). Investigation of turbocharger dynamics using a combined explicit finite and discrete element method rotor–cartridge model. Journal of Tribology, 139(1), 012201.
Bąkowski, H., Cebulski, J., & Ćwiek, J. (2023). EVALUATION OF THE WEAR OF AN FE-AL ALLOY TURBOCHARGER ROTOR SEAL RING UNDER SELECTED OPERATING CONDITIONS. QUARTERLY TRIBOLOGIA, 303(1), 19-26.
Hadryś D., Bąkowski H., Stanik Z., Kubik A.: Analysis of shaft wear in turbocharges of automotivevehicles. Transport Problems, vol. 14, iss. 3, 2019, pp. 85–95. DOI: 10.20858/tp.2019.14.3.8
Koutsovasilis, P. (2020). Impact of thrust bearing pad design and allocation on automotive turbocharger rotordynamics. Journal of Sound and Vibration, 485, 115546.
Peixoto, T.F., Cavalca, K.L. (2022). A Review on the Rotor Dynamics of Automotive Turbochargers. In: Parikyan, T. (eds) Advances in Engine and Powertrain Research and Technology. Mechanisms and Machine Science, vol 114. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-91869-9_4
Sass, P.: Literature research on experimental investigations of automotive turbocharger rotordynamics. Acta. Tech. Jaur 12:268–293 (2019). https://doi.org/10.14513/actatechjaur.v12.n4.498
Gritsenko A.V., Shepelev V.D., Kaliyev B.K. Studying the Temperature Characteristics of Oil at the Outlet From the K27-145 Turbocharger Rotor Bearing. (2022) Tribology in Industry, 44 (4) , pp. 608-624. https://www.tribology.rs/journals/2022/2022-4/2022-4-06.html
Marchenko, D., & Matvyeyeva, K. (2021). Research of wear resistance of a covering of shafts of the turbocharger of the diesel engine restored by means of a gas-dynamic spraying. Problems of Tribology, 26(3/101), 63–69. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2021-101-3-63-69
