[发明专利]废气涡轮增压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种废气涡轮增压器。

背景技术

对于传统的、未增压的内燃机来说，在吸入空气时在吸入侧产生负压，此负压随着发动机转速的提高而提高且限制了发动机理论上可达到的功率。克服这一点并因而提高功率的可能性是应用废气涡轮增压器(ATL)。废气涡轮增压器或简称涡轮增压器是用于内燃机的增压系统，内燃机的气缸借助此增压系统而被加载提高的增压压力。

详细构造和工作模式通常是已知的，例如在2006年9月的Hans-Peter Schmalzl的文献“具有带可变涡轮机几何造型的废气涡轮增压器的小型汽车柴汽油机(Aufladung von PKW DI Ottomotorenmit Abgasturboladern mit variabler Turbinengeometrie)”中已有阐述，因此下面只作简短地说明。涡轮增压器由废气流(排流通道)中的废气涡轮机构成，此废气涡轮机通过一个共同的轴与吸入区域(吸入通道)中的压缩机相连。涡轮机通过发动机的废气流置身于旋转之中，并且这样来驱动压缩机。压缩机提高了发动机的吸入区域内的压力，因此与传统的吸气发动机相比，会有更多的空气通过压缩在吸入节拍中进入内燃机的气缸中。因此为燃烧提供了更多的氧气。由于提高了发动机的平均压力，所以显著地提高了扭矩和功率输出。增压是指输入更多的新鲜空气并结合入口侧的压缩过程。因为用于涡轮增压的能量是从快速流动、非常热的废气中提取的，所以提高了内燃机的整体效率。

对ATL提出了很高的要求。这首先是由超过1000℃的废气高温、按转速范围完全不同的气体量以及可高达400,000的最高转速决定的。此外，传统的ATL是由涡轮机外壳和压缩机外壳组接而成，这两者固定在轴承箱上。轴承箱为此具有涡轮机侧的法兰和压缩机侧的法兰，其中涡轮机外壳借助固定工具优选通过螺栓与涡轮机侧的法兰相连。涡轮机外壳的温度通过热废气流按转速可加热到不同的高温，而轴承箱尤其由于压缩机侧的空气冷却则继续留在正常的温度范围内。因此，尤其沿着从涡轮机外壳到轴承箱的螺栓，会出现时间上严重波动且局部还非常高的温度梯度。螺栓为了能在涡轮机外壳上施加必要的拉应力，它们必须有足够的预应力，以便涡轮机外壳在整个运行温度范围内能够传力连接且形状配合连接地与轴承箱相连。申请人的试验表明，尤其在废气温度非常的情况下，螺栓在更高的转速范围内由于螺栓的热膨胀会对预应力不利。危险是，螺栓头从轴承箱的涡轮机侧的法兰中脱出，从而不能确保涡轮机外壳和轴承箱之间的可靠连接。尤其还存在着不密封的危险，因为涡轮机外壳通常具有贯穿的孔口。此外，螺栓必须由昂贵的特殊物料制成，以便承受很高的负载。用来把涡轮机外壳固定在轴承箱上的螺栓的凹槽处在很难进入的位置上，因为轴承箱由于构造原因在压缩机轮和涡轮之间具有更小的内径。因此必须为了将涡轮机外壳与轴承箱对接而手动地旋入固定工具。

发明内容

本发明的目的是，减少前面所述的缺点。

按本发明，此目的通过具有专利权利要求1特征的涡轮增压器得以实现，并通过具有专利权利要求8特征的方法得以实现。

其中：

-提供一种用于机动车或在机动车中的涡轮增压器，此涡轮增压器具有压缩机外壳、涡轮机外壳和轴承箱，轴承箱具有至少一个压缩机侧的法兰，其中借助设置在压缩机侧的法兰上的固定工具将涡轮机外壳与轴承箱传力连接。

-提供一种组装涡轮增压器的方法，其中在第一制造步骤中把轴承箱放置在涡轮机外壳上，紧接着在下一个制造步骤中为固定涡轮机外壳而装入按本发明的固定工具并用机器拧紧，在下一个制造步骤中装上压缩机外壳。

基于本发明的理念在于，涡轮机外壳借助固定工具来固定，此固定工具施加轴承箱的压缩机侧的法兰的拉应力。优点是，由于现在按本发明的固定工具的长度明显更长，所以温度梯度降低了，即固定工具的平均温度降低了，由温度决定的固定工具的长度变化在螺栓的长度方面明显更小。申请人的试验表明，借助按本发明的固定工具，即使在废气温度很高时，也有巨大的预应力从固定工具上施加到涡轮机外壳上。此外还可能的是，由于平均温度更低，可以为固定工具使用更划算的物料。

应用按本发明的固定工具的另一优点在于，提供了一种用机器安装涡轮增压器的方法，在此方法中螺栓头最初是可自由进入的。涡轮机外壳的制造明显更简单且更划算。

本发明的有利构造和改进由从属权利要求及结合附图的描述得出。