增压器涡轮蜗壳开裂问题研究

谢正海，王应红，陈如彬

(1.上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海 201804；2.上海市汽车动力总成重点实验室,上海 201804)

日趋严苛的乘用车燃油经济性指标和排放法规推动了废气涡轮增压器在乘用车汽油发动机中的应用，涡轮增压汽油机已成为当今乘用车传统动力的主角[1-4]。作为增压发动机的主要部件之一，涡轮增压器在提升发动机的比功率、比扭矩及降低比油耗的同时，也提高了排气温度和压力，导致废气涡轮蜗壳工作时承受更高温度和压力废气的冲刷，蜗壳的工作热负荷大，工作环境极其恶劣。

在发动机冷热循环耐久试验中，增压器的涡轮蜗壳周围常发生废气泄漏现象，既有蜗壳本体与相关零件连接处漏气[5]，也有蜗壳本体的贯穿性裂纹而导致漏气，无论何种废气泄漏都会构成重大安全隐患，成为增压发动机考核的关注重点之一。围绕蜗壳热强度和疲劳开裂相关问题，国内外学者展开了不懈的研究：湖南天雁对蜗壳稳态温度应力进行了仿真和试验研究[6]，美国霍尼韦尔对蜗壳热-机械疲劳解析方法进行了深入探讨[7-8]，日本三菱用数值解析方法开发了增压器双流道蜗壳[9]和VGT涡轮蜗壳[10]。目前，很少有公开文献介绍工程上解决蜗壳开裂问题的方法和手段。

本研究针对国产蜗壳开发初期发生的开裂导致废气泄漏问题展开了具体研究，从材料分析、生产工艺和设计试验等方面综合分析其影响因素。通过建立仿真模型计算预测蜗壳热-机械疲劳开裂风险，指导优化蜗壳结构设计直至解决开裂问题。……