[发明专利]涡轮增压器轴承组件及其润滑

说明书

技术领域

本发明涉及用于内燃机的涡轮增压器的轴承组件，并且特别地，涉 及其润滑。

背景技术

涡轮增压器为已知设备，用于以超过大气压力(升压)的压力将空 气供应给内燃机进口。传统的涡轮增压器实质包括安装在涡轮外壳内的 可旋转轴上的废气从动涡轮。涡轮的旋转使安装在压缩机外壳内的轴的 另一端上的压缩机轮旋转。该压缩机轮将压缩空气传送到发动机的进气 总管，从而增加发动机动力。

该涡轮增压器轴传统地由连接在涡轮与压缩机轮外壳之间的中央轴 承外壳中的孔中的轴颈轴承支撑旋转。在自动推进的重型柴油发动机应 用中，这些通常采用由弹性挡圈或相类似物保持在关于轴的位置中的一 对全浮动轴承或滚动件轴承的形式。由压缩机或涡轮传递给轴的轴向力 由轴向推力轴承抑制，其典型地采用围绕轴设置的薄圆盘形式，并在一 侧由推力轴环和在另一侧由轴承外壳与/或其它部件支撑。该推力轴承具 有用于容纳推力轴环的中央孔，其安装在紧临限定在上面的径向台阶的 用于与其旋转的轴上。

该涡轮增压器轴和轴承组件以极高的速度旋转，并且必须有效润滑 以避免由于磨损或咬死的过早损坏。经轴承外壳的油入口，润滑油从发 动机润滑油系统供应给轴承组件。经轴承外壳中的通道和通路，油分布 到轴颈轴承的外滚道中的圆周孔。当发动机操作时，油在压力下供应到 旋转轴承组件，并且油穿过圆周孔到轴承内部与轴之间的分界面。类似 地，油从通道和通路供应到推力轴承的外围，从那里，穿过圆盘中的径 向延伸通路到它与推力轴环之间的分界面。油从推力轴承与轴环之间的 轴承组件孔和在邻近涡轮外壳的轴承外壳孔的端部处排出。

当内燃机启动时，在油到达轴承组件前存在延迟。由于油具有比发 动机已运行一段时间时更高的粘性，这种延迟在寒冷条件期间会增加。 即使在相当短的时期内，在这种延迟期间，在轴承表面处缺乏润滑油会 导致过度磨损。

重要的是：在旋转轴的每端处提供有效密封装置，以防止在使用期 间，油从中央轴承外壳泄漏入压缩机或涡轮外壳，并防止从压缩机和涡 轮外壳的高气压泄露入轴承外壳。在每一端，这典型地由在轴与轴承外 壳之间设置一个或多个环形密封件(通常称作″活塞″环密封件)提供。 密封件典型地设置在轴中的各自槽中，并且每个布置有关于各自槽壁的 径向和轴向间隙，以使少量气体经过密封件，而阻塞流，以在压缩机和 涡轮机外壳中的相对高压区与轴承外壳中的相对低压区之间提供压差。 密封件被设计以限制轴承外壳与压缩机与涡轮外壳之间的气体流。同时 ，经过这些端部密封件的压差也用于限制油泄露出轴承外壳，进入压缩 机或涡轮外壳的可能性。当涡轮增压器轴未旋转时，例如，当发动机关 闭时，经密封件的压差可被忽略，并且经过轴向和径向间隙，已存在于 密封件区域的油能够泄露经过端部密封件。如果涡轮增压器关于水平倾 斜(这是可能的，例如车辆倾斜地停靠)，这种情况尤其是那样。

发明内容

特别地，本发明的一个目的在于提供具有改进润滑油供应的涡轮增 压器轴承组件。

根据本发明的第一方面，提供了一种涡轮增压器，涡轮增压器轴， 所述涡轮增压器轴用于围绕轴线旋转，并用于在第一端处支撑压缩机轮 和在第二端处支撑涡轮；轴承外壳，所述轴承外壳具有限定孔的壁，所 述轴容纳在孔中，轴与孔之间具有大质环形间隙，该轴通过容纳在环形 间隙内的至少一个轴颈轴承被支撑以在孔中旋转；第一气体密封件，所 述第一气体密封件在所述轴与接近轴的第一端的轴承外壳之间；第二气 体密封件，所述第二气体密封件在所述轴与接近轴的第二端的轴承外壳 之间；至少一条流体通路，所述至少一条流体通路用于将来自流体源的 润滑流体传送到所述至少一个轴颈轴承；至少两个流体保持部件，所述 至少两个流体保持部件围绕轴设置，并且所述至少两个流体保持部件中 的每个都具有被密封到所述壁的外部；以及所述至少一个轴颈轴承被设 置在流体保持部件之间的轴向位置处，使得在使用中，当所述涡轮增压 器轴未旋转时，一定体积的润滑流体被保持在流体保持部件和壁之间限 定的至少一个润滑流体储存器中的一定深度处，该深度至少部分浸没轴 颈轴承。