[发明专利]用于确定排气涡轮增压器的摩擦轴承的轴承间隙的方法

说明书

技术领域

根据权利要求1，本发明涉及一种用于确定排气涡轮增压器的径向摩擦轴承的轴承间隙的方法。

背景技术

径向摩擦轴承是排气涡轮增压器中通常使用的一种类型的轴承。主要在浮动的(旋转的)与固定的(不旋转的)轴承衬套之间存在区别。在运行中，它们构成了一种振动系统，这种振动系统的特性既受到这些单独零件的几何形状影响又受到润滑油的特性影响。旋转的结果是，在润滑油膜中会产生涡流，而这些涡流还以术语半频漩涡(half-frequency vortex)、油旋流(oil whirl)或油膜振荡(oil whip)而为人所知，并且能够引起自激振动。在被旋转轴激励时，如果一方面超过了某些振动加速度水平而另一方面该排气涡流增压器被安排在低噪音发动机的环境中的话，那么具有这样一个摩擦轴承的系统的自然频率就在声学上变得很重要。为了抑制与之相关联的令人烦恼的噪声，例如其频率主要处于200Hz与1500Hz之间的范围内的所谓固定音调(constant tone)，可以采取措施来影响这个系统的自然频率。而轴承间隙构成了一种特别有影响的手段。它可以是外轴承间隙和/或内轴承间隙。

为了能够确保这些摩擦轴承衬套与轴或轴承壳体之间的轴承间隙，当前必须对这些轴承衬套和这些轴以及轴承壳体的多个孔都进行测量，以便能够组合出适合的工件配对来满足对应的对于轴承间隙的要求。

然而，这种过程非常复杂并且由此增加了生产成本。

发明内容

因此本发明的一个目的是开发一种用于确定排气涡轮增压器的摩擦轴承的轴承间隙的方法，这种方法可以用一种简单的并且技术上可靠的方式来确定排气涡轮增压器中摩擦轴承的轴承间隙。

这一目的是通过权利要求1的特征来实现。

在此，在本发明的范围内所进行的检验已经显示出，在摩擦轴承中在轴承间隙与固定音调的产生(水平以及频率)之间存在着一种联系。进一步的影响参数包括剩余不平衡(remaining imbalance)的数值以及油刚度(oil stiffness)，而这种刚度是取决于油的压力、油的温度以及油的粘度。根据本发明，轴承间隙与固定音调的频率之间的这种联系被利用来确定轴承间隙。据此，本发明允许获得带有非常紧密的公差的轴承间隙，而无需几何测量以及在限定的界限内对这些单个零件的选配。

根据本发明的这种方法的具体优点包括以下事实，即不必为了确定轴承间隙而拆卸该排气涡轮增压器的轴承。根据本发明，有利地能够在这个过程中确定或者检验内轴承间隙(在轴承衬套孔与轴之间)和外轴承间隙(在轴承衬套外径与轴承壳体之间)二者，以便做出选择。

因此，本发明可以确保这些所制造的并且经过平衡的排气涡轮增压器生产一个在某些界限内的轴承间隙，并且用于这个轴承间隙的这些统一的界限值是可以被观测到的。

根据本发明的这种方法可以同样用于磨损和撕裂测量(wear-and-tear measurement)，其中无需拆卸排气涡轮增压器就可以监测和确定轴承间隙的改变。

各从属权利要求包含本发明的多个有利的改进。

固定音调的频率优选是在排气涡轮增压器或者其本体组(这个排气涡轮增压器的所有部件，但没有压缩机壳体和涡轮机壳体并且没有控制部件)的生产过程中、在一个可操作的平衡台架上、在进行平衡之后确定的。

为此，可以使用一个传感器来确定在转速增大时发生的振动加速度。然后，使用一个限定的频率分辨率在预先选定的、可以良好地测量由内轴承间隙和/或外轴承间隙所导致的固定音调的一个或者两个转速处进行频率分析(傅里叶变换)。在所获得的频谱中，在一个先前固定的频率范围或者两个先前固定的频率范围内搜寻一个带有大振幅的曲线最大值。在每个频率范围中找到的这个最大值就构成了一个所寻求的固定音调频率，并且可以按照其频率而被指配给这个内轴承间隙或外轴承间隙。

多次检验已经示出，取决于涡轮增压器的类型，存在着一种特别适合的转速，这种转速导致一个可以很好地测量的固定音调并且允许毫无岐义地确定这个固定音调。通过举例方式而言，具有大约40mm叶轮直径的一个排气涡轮增压器在150000rpm处具有这样一个稳定的范围。然而，这种原理还允许其他的转速，例如120000rpm或者甚至180000rpm。

此外，使用一个传感器来记录一个加速度-振动信号构成了一个优选实施方案，其中这个传感器有利地应被附接到压缩机壳体侧。虽然附接到涡轮机壳体或轴承壳体侧是在原则上可行的，但由于在所述位置处可得的信号较弱，这并不是优选的。