[发明专利]涡轮增压器组件

说明书

涡轮增压器组件包括限定孔的中心壳体、轴颈轴承和旋转组件。孔进一步限定了主环形槽和副环形槽。轴颈轴承可以设置在孔内，使得环形槽环绕轴颈轴承并将流体输送到轴颈轴承。旋转组件包括轴、涡轮叶轮和压缩机叶轮。涡轮叶轮被配置成由燃烧后气体驱动，同时压缩机叶轮对气流加压以输送到燃烧室。轴可以由一个或多个轴颈轴承支撑，用于在孔内围绕纵向轴线旋转。轴包括轴表面，其限定标准区域以及特征区域中的特征的。该特征被配置成产生多个稳定涡轮增压器轴的虚拟力。

技术领域

本公开涉及一种涡轮增压内燃机，并且更具体地，涉及一种用于涡轮增压器的改进的旋转组件。

背景技术

内燃机用于在可靠的基础上长时间产生相当大的功率。许多这样的发动机组件采用增压设备，诸如废气涡轮驱动的涡轮增压器，以在气流进入发动机的进气歧管之前压缩气流，从而增加功率和效率。

具体而言，涡轮增压器利用迫使更多的空气的离心式气体压缩机，从而更多的氧气进入发动机的燃烧室，这是环境大气压力所无法达到的。迫使进入发动机的额外质量的含氧气体提高了发动机的容积效率，允许发动机在给定的循环中燃烧更多的燃料，从而产生更多的功率。

典型的涡轮增压器采用由一个或多个轴颈轴承支撑的中心轴，并在排气驱动涡轮叶轮和空气压缩机叶轮之间传递旋转运动。涡轮和压缩机叶轮都固定在轴上，轴与各种轴颈轴承部件组合构成涡轮增压器的旋转组件。通过在轴和轴颈轴承之间保持油膜，在轴和轴颈轴承之间的界面处维持轴的润滑是很重要的。然而，由于轴的旋转速度和油在轴的一侧积聚，不平衡的压力可能会出现在轴的一侧，然后这会引起轴振动并引起噪音。因此，油膜涡动是一种自激不稳定性，具有次同步频率，当油膜在轴颈轴承间隙中涡动时，次同步频率通常出现在涡轮增压器中。这种不希望的状况可能会产生耐久性问题以及不希望的噪音。因此，需要减少涡轮增压器中的“油膜涡动”。

发明内容

本公开提供了涡轮增压器组件，其具有限定孔的壳体、轴颈轴承和旋转组件。轴颈轴承可以设置在孔内，使得环形槽环绕轴颈轴承并将流体输送到轴颈轴承。旋转组件包括轴、涡轮叶轮和压缩机叶轮。涡轮叶轮被配置成由燃烧后气体驱动，同时压缩机叶轮对气流加压以输送到燃烧室。轴可以由一个或多个轴颈轴承支撑，用于在孔内围绕纵向轴线旋转。轴包括轴表面，其限定至少标准区域以及特征区域中的特征。该特征被配置成产生多个稳定涡轮增压器轴的虚拟力。

围绕轴的表面定义的标准区域和特征区域彼此构成一体。应该理解，特征区域与沿着轴颈轴承的内表面设置的油膜接合。轴可以与一个或多个标准区域组合限定单个特征或多个特征。在上述组合中，可以但不是必须在每个特征之间限定凸角。关于在两个特征区域之间限定凸角的实施例，即形成一个或多个凹部的最小半径长度，最小半径长度可以但不一定小于标准半径长度第一径向差，第一径向差落在约0.1微米至约5微米的范围内。

特征区域中的特征可以是但不一定是最小半径长度小于标准区域中的标准半径长度的凹部。在又一实施例中，特征可以是具有大于最小凹部半径长度的特征半径长度的凹部。还应当理解，在特征是凹部的情况下，凹部在特征区域中限定小于标准区域中的标准半径长度的最小凹部半径长度。凹部或多个凹部可以是但不一定是油坝、狭槽和平台中的一个。在这样的实施例中，每个凹部中的每个最小凹部半径长度可以比标准区域中的标准半径长度小第二径向差，第二径向差落在约10微米至约0.1微米的范围内。

在又一实施例中，涡轮增压器组件可以包括限定椭圆形横截面的轴。在轴具有椭圆形横截面的实施例中，特征区域中的最小凹部半径可以比标准区域中的标准半径长度小第二径向差，第二径向差落在约10微米至约0.1微米的范围内。

参考附图，从以下详细描述中考虑，本公开及其特定特征和优点将变得更加明显。

附图说明

从以下详细描述、最佳模式、权利要求和附图中，本公开的这些和其他特征和优点将变得显而易见，其中：