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标题

汽车涡轮增压器使用寿命的分析

范文

刘政伍

【摘 ?要】在汽车发动机中，涡轮增压器的应用可以使其工作效率得到进一步提升。作为汽车发动机中的一个主要设备，涡轮增压器的使用质量和使用寿命将会对汽车发动机的质量及其使用寿命起到直接的影响作用。基于此，论文对汽车涡轮增压器的使用寿命进行分析。希望通过本次的分析，可以对汽车涡轮增压器使用寿命的延长和汽车发动机使用质量的保障有所帮助。

【Abstract】In automobile engine， the application of turbocharger can further improve its working efficiency. As a major equipment in automobile engine， the service quality and service life of turbocharger will directly affect the quality and service life of automobile engine. Based on this， this paper analyzes the service life of automobile turbocharger. It is hoped that this paper will be helpful to prolong the service life of automobile turbocharger and guarantee the service quality of automobile engine.

【关键词】汽车发动机;涡轮增压器;内流场;使用寿命

【Keywords】automobile engine; turbocharger; internal flow field; service life

【中图分类号】U464.135 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文献标志码】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章编号】1673-1069（2020）11-0191-02

1 引言

随着当今汽车制造行业的良好发展，在汽车发动机中，涡轮增压器的作用效果也越来越显著。因此，要想在不扩大空间的基础上有效提升汽車发动机的工作效率，以此来保障汽车发动机使用质量，就应该对涡轮增压器进行深入研究，通过延长其使用寿命来满足发动机的实际需求，以此来提升发动机使用效果，延长其使用寿命。

2 汽车涡轮增压器工作原理概述

汽车涡轮增压器其实就是一种空气压缩机，借助于压缩空气的形式来提升进气量。具体应用中，增压器可以借助于汽车发动机排除的废气惯性冲力将涡轮室中的涡轮推动，使与其同轴的叶轮被带动，叶轮会将来自于空气滤清器管道内的空气增压之后压送到气缸。如果发动机增大转速，排除废气的速度以及涡轮转动的速度都会同步增加，而压轮就会将更多的空气压送到气缸内。随着空气密度和压力的增加，燃料的燃烧量也就会加大[1]。因此，通过燃料的增加以及发动机转速的调整，就可以实现发动机输出功率的进一步增加。

3 汽车涡轮增压器内流场计算

在汽车涡轮增压器的应用过程中，内流场对于其使用效果有着直接的影响作用，因此，本次对某涡轮增压器的内部流场进行了计算和研究。在计算的过程中，可以将假设计算介质是理想气体，通过粘流形式的k-e紊流物理模型进行计算，具体求解中，可通过隐式格式耦合方法进行稳态解的求解。本次计算的是转速为50000r/min情况下的涡轮增压器内部流场分布，每一次的计算大约要通过300次迭代之后才可以获得收敛结果，其准则为10-3。这里主要是对其内部流场进行分析。

3.1 速度场计算结果分析

首先是叶轮通道内的流场，在本次研究的整个叶轮通道中，不论是径向方向还是轴向方向，流场分布速度都非常不均匀，整个流道内部的气体速度呈现出了由上到下逐渐增加的趋势，流道内部并无超音速区出现，马赫数M都在1以下。其次是对扩压器以及蜗壳部分进行速度分布的计算，通过计算发现，气体从流出叶轮到进入无叶扩压器的过程中，其速度会变小，而在蜗壳小断面和大断面之间接口位置附近的扩压器中，气体流速的下降速度比其他部位低很多。在蜗壳内部，气体的流动速度呈大幅度降低趋势，但是在与压气机出口临近的位置，气体流动速度则稍微增大，这样的情况对发动机进气十分有利[2]。气流在通过无叶扩压器时的损失比较大，这是因为叶轮流道出口位置沿着轴向的速度分布很不均匀，气流在离开了叶轮并进入扩压器之后就会在一定范围之内出现急剧混合的情况，因此就导致了气流损失。

3.2 压力场计算结果分析

首先是长短叶片动压分布的计算，通过计算发现，动压在长叶片凸面的分布情况更为复杂，相比较凹面而言，凸面也有着更大的动压值，且由上到下的增加趋势也比较平缓。在短叶片中，凹凸面动压分布并无明显差距，都是叶尖位置最小，且由上到下呈现出逐渐增加的趋势，但是在叶根位置和出口位置有所回落。因为动压和速度之间有着紧密联系，所以通过动压分布情况的计算与分析也可以对叶轮流道内的速度分布情况做到基本掌握。其次是扩压器以及蜗壳的静压分布计算，通过计算发现，压力能会随着气体动能转变，因此，在扩压器以及蜗壳这两个部分也就有着较大的静压增长，其中，扩压器进口位置的增长趋势最快，压气机出口位置的静压出现回落现象，是因为内部通道呈现出了逐渐扩展形式。

4 汽车涡轮增压器使用寿命的延长策略

在汽车涡轮增压器的运行过程中，如果内部流场出现问题，将会导致增压器的很多故障，如喘振故障、杂音故障、压力不足故障以及停止运行故障等。这些故障不仅会对涡轮增压器的正常运行造成影响，同时也会在一定程度上影响到涡轮增压器的使用寿命。因此，为进一步延长涡轮增压器的使用寿命，以此来保障汽车发动机的运行质量和使用寿命，就应该采取相应的策略来避免这些故障。具体情况如下。

4.1 对零件质量做到良好控制

在汽车涡轮增压器中，涡轮轴、轴承以及密封环等的这些零件质量都会影响到内部的流场，进而对涡轮增压器整体质量及其使用寿命造成直接影响。因此，要想有效延长增压器的使用寿命，就应该对这些零部件做到科学选用，使其精度和质量都达到足够高的标准。就我国目前的涡轮增压器来看，在具体的生产过程中，轴承质量还需要进一步提升，在材料方面，应该选择具有更小摩擦力和更高耐热性的轴承材料;在技术方面，应该对轴承生产的工艺技术加以不斷改进，并加大力度进行新技术的研究，以此来提升轴承生产质量。同时，在具体的涡轮增压器生产过程中，也应该做好密封环的材料选择与设计，在材料方面，应选择抗强压、抗高温、抗腐蚀且抗摩擦型的密封环材料，并在设计过程中精确把控密封过盈量。这样才可以让汽车涡轮增压器的生产质量得到良好控制，避免内部流场问题所导致的涡流增压器故障，延长其使用寿命。

4.2 维护策略的科学应用

在汽车涡轮增压器的具体应用过程中，为有效保障其使用寿命，不仅需要严格按照正确的应用方式来进行使用，同时也应该定期做好涡轮增压器的维护工作。在增压器安装时，一定要严格按照规定的方法和流程进行安装，并注意做好密封和润滑工作。当发动机启动之后，应先使其处在怠速范围之内运行一小段时间，在轴承润滑充分之后再按照实际需求进行工作负荷的提升;在发动机准备停止工作时，应逐渐将工作负荷减小，然后再使其怠速运转一小段时间，最后再逐渐使其工作停止。当发动机累积工作到一定时限之后，应该对涡轮增压器及时做一次彻底维护。具体维护中，应该对其外部情况、工作状态、压气机叶轮、涡轮、钻子、内部积炭情况以及密封环等进行检查，并对存在问题的部分零部件进行维修或更换，以此来达到最佳的维护效果，保障涡轮增压器使用寿命[3]。具体应用和维护过程中，需要控制的几个重要参数如表1所示。

4.3 适当加强相应的技术学习

为了有效保障汽车涡轮增压器的使用寿命，驾驶员应具备一定的操作、维修知识和技术。首先，驾驶员需要对涡轮增压器的工作原理及其内流场等相关的理论知识进行学习，以此来明确各种故障的原因。其次，驾驶员需要对涡轮增压器正确的操作方法做到足够了解，避免操作不当对增压器质量和使用寿命的不利影响。最后，驾驶员应该学习一些增压器维修和养护方面的知识与技能，以此来实现增压器的及时维修和养护。通过这样的方式，才可以有效提升涡轮增压器使用效果，保障其使用寿命。

5 结语

在汽车涡轮增压器的生产和应用过程中，相关人员一定要加强对其工作原理以及内流场等方面知识的了解，并通过合理的策略来保障其使用寿命。这样才可以使其在汽车发动机中发挥出充分的优势，保障汽车发动机的使用性能，延长其使用寿命。

【参考文献】

【1】徐永亮.基于卷积神经网络的汽车涡轮增压器制造缺陷检测方法研究[J].电子设计工程，2020（10）：166-169.

【2】张斌，管秀峰.涡轮增压器壳体铸造工艺分析与改进[J].内燃机与配件，2020（13）：128-129.

【3】许海波，曹家勇，吕文壮，等.汽车涡轮增压器衬套压装振动机理分析与压力曲线平滑处理[J].制造技术与机床，2020（8）：182-187.

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