[发明专利]用于保护涡轮增压器铝轴承壳体的系统和方法

说明书

在一个铝质涡轮增压器轴承壳体中，轴承壳体在与涡轮机壳体和/或轴承系统的界面处可能存在磨损。一个潜在问题区域是轴承壳体的凸缘与涡轮机壳体的抵靠件之间的界面。通过在该界面处的一个保护元件，可以缓解磨损可能性并且因此缓解该旋转组件与它们在其中工作的这些壳体之间的不对齐。该保护元件可以是用于轴承壳体凸缘的一个帽件或被适配成用于覆盖轴承壳体凸缘的某些面的一个隔热屏。该保护元件可以是设置在轴承壳体中的孔中的一个套筒。该保护元件可以用一种与铝质轴承壳体相比具有更高耐热性和/或更高耐磨性的材料制成。

发明领域

实施例总体上涉及涡轮增压器，并且更具体地涉及具有由铝制成的轴承壳体的涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器是一种强制进气系统。它们将空气以与在正常吸气构型中的可能情况相比更大的密度传送到发动机进气中，从而允许燃烧更多的燃料，因此在没有明显增加发动机重量的情况下提升了发动机的马力。一个更小的涡轮增压发动机取代一个更大物理尺寸的正常吸气的发动机，这将减小质量并且可以减小车辆的空气动力学的前端面积。

总体上参见图1和图2，涡轮增压器（10）利用来自发动机排气歧管的排气流来驱动一个位于涡轮机壳体（14）内的一个涡轮机叶轮（12）。涡轮机叶轮（12）提取的能量被转化为一种旋转运动，这种旋转运动接着驱动位于一个压缩机盖件（18）之内的一个压缩机叶轮（16）。该压缩机叶轮（16）将空气抽入涡轮增压器（10）中、将该空气压缩、并且将其输送至发动机的进气侧。该旋转组件由以下主要部件组成：涡轮机叶轮（12）；压缩机叶轮（16）；一个轴（20），涡轮机叶轮（12）和压缩机叶轮（16）被安装在这个轴上；多个轴颈轴承；多个抛油环；以及多个推力部件。该轴（20）在一个轴承系统上旋转，该系统被供以典型地由一个发动机油泵所供应的油。该轴承系统位于一个轴承壳体（22）内。典型地，存在两种类型的轴承系统 - 滚动元件轴承（REB）系统和流体动力学轴颈轴承系统。

在图1中示出了具有滚动元件轴承（REB）系统（21）的一种典型的涡轮增压器（10）。这些轴承是以套盒（30）的形式呈现的，其中轴（20）位于套盒（30）的内座圈（24）上，并且套盒（30）的外座圈（26）位于轴承壳体（22）中的一个孔（36）中。典型地，外座圈（26）的外直径被外座圈（26）的外直径与轴承壳体（22）中的孔（36）的内直径之间的一个油膜所阻尼。用于轴承套盒（30）的轴向约束物是在轴承壳体（22）中其一个末端处的一个抵靠件以及在其另一端处的一个夹子（28）。夹子（28）还可以用作一个防转约束物。轴（20）通过轴（20）的涡轮机端上的一个抵靠件而被定位在轴承套盒（30）中，该抵靠件本身抵靠在内座圈（24）的涡轮机端上的一个抵靠件上。

图2示出了具有流体动力学轴颈轴承系统（23）的一种典型的涡轮增压器。在这样的构型中，轴颈轴承（32）和推力轴承（34）被单独组装到轴承壳体（22）中。轴颈轴承（32）的外直径和轴（20）（位于轴颈轴承（32）的内直径之内）二者均被油膜支撑。典型地，轴颈轴承孔（37）被精加工到非常高程度的圆柱度和表面光洁度。在典型的轴颈轴承涡轮增压器（10）中的轴向约束物是由一个推力轴承（34）提供的，该推力轴承轴向地位于该轴承壳体（22）的推力轴承端上的一个抵靠件上。这个轴的轴向位置是由一个与轴（20）上的轴颈轴承直径的压缩机端上的抵靠件相抵的一个推力垫圈（由该推力轴承轴向地控制）设定的。

大多数涡轮增压器经由涡轮机壳体底座（38）而安装到发动机上。在这些情况下，由轴承壳体（22）、压缩机盖件（18）和旋转组件（包括旋转惯性）在底座（38）上、并且因此在发动机上施加的力经由将涡轮机壳体（14）连接至轴承壳体（22）的这个接头而被传输，因而具体的结合界面容易磨损。涡轮机壳体（14）相对于轴承壳体（22）的轴向位置是由轴承壳体（22）的定位凸缘（42）上的一个面对涡轮机壳体的表面（40）所设定的，其中一个互补抵靠件（44）的面是位于涡轮机壳体（14）上。在一些情况下，涡轮机隔热屏（46）上的一个凸缘（42）被夹在涡轮机壳体抵靠件（44）与表面（40）之间。