[发明专利]带有集成隔热屏的涡轮增压器轴承壳体

说明书

提供了一种系统和方法，其中一个涡轮增压器包括与轴承壳体一起形成为一个整体结构的一个隔热屏壁。该壁可以在一个总体上径向向外的方向上从该轴承壳体的一个主体部分延伸。该壁可以是与该主体间隔开的并且通过多个肋附接到其上，这样使得在它们之间限定了多个腔室。一个圆周通道可以延伸通过该轴承壳体以允许这些腔室与该轴承壳体外侧之间的流体联通。以此方式，提供了离开这些腔室的一个流体出口。这样一种安排的结果是，消除了对于一个分开的隔热屏的需求，这可以有助于与分开的隔热屏相关联的组装过程和具体附接方法。

技术领域

本发明涉及涡轮增压器，并且尤其涉及具有使从涡轮机壳体中的排气至涡轮增压器的其他部分的不希望的热能传递最小化的隔热屏的涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器是一种强制型进气系统。它们将空气以与在标准吸气式发动机构型中的可能情况相比以更大的密度传送到发动机进气中。其结果是，可以燃烧更多的燃料，这进而可以在没有明显增加发动机重量的情况下提升发动机的马力。图1示出了一个现有技术系统，其中一个涡轮增压器10包括一个涡轮机叶轮12、一个压缩机叶轮14、以及一个连接轴16。涡轮机叶轮12被定位在一个涡轮机壳体18内，并且压缩机叶轮14被定位在一个压缩机盖件20中。涡轮机叶轮12由离开内燃发动机的排气驱动。涡轮机叶轮12的旋转是通过轴16传输到该压缩机叶轮14的。压缩机叶轮14是用于在与燃料混合和在发动机中燃烧之前增大进入空气的压力的。

轴16延伸穿过一个轴承壳体22并且安装以在多个轴承(包括多个轴颈轴承24)中旋转。轴16、涡轮机叶轮12以及压缩机叶轮14旋转时的速度非常高，并且可以超过250,000rpm。因此，用于支持该轴16的这些轴承必须用加压的油润滑。然而，如果运行温度变得过于极端，则轴承系统中的油容易受到破坏和焦化。此外，使用一个(多个)密封环、例如活塞环26(参见图2)来限制气体和油从轴承壳体22内部至涡轮机壳体18的流动。

取决于所使用的燃料，来自发动机的排气典型地是在从740℃到1050℃温度范围。因为这些高的温度，涡轮增压器典型地使用位于涡轮机叶轮12与轴承壳体22之间的一个涡轮机隔热屏28。隔热屏28保护轴承壳体22、该轴承壳体22内的零件、以及该压缩机级以免不希望地传递来自涡轮机壳体18中排气的热能。更具体地讲，该涡轮机隔热屏12的一个功能是阻碍热量从排气通过轴承壳体22传导性和辐射性地流动至该压缩机级，其效率可能会受到压缩机盖件20的温度升高所产生的不利影响。该涡轮机隔热屏28的另一个功能是阻碍热量从排气流动至这个(这些)活塞环26和轴颈轴承24。

隔热屏28是由一种与轴承壳体22的不同的材料来制成的一个分开的部件。隔热屏28的材料典型地是一种奥氏体不锈钢(例如SS-321或SS-348)，具有与轴承壳体22的材料(通常为铸造灰口铁或球墨铸铁)相比的更低的热传导系数。其结果是，相比于与轴承壳体22所使用的相同的铸铁来制作出涡轮隔热屏28的情况，一个不锈钢的隔热屏28可以给热量的传导传递提供更多的阻碍。因此，提供一个由不同材料制成的分开的隔热屏提供了多个热量传递优点。

然而，将一个分开的隔热屏28包含到涡轮增压器10中存在许多困难。例如，隔热屏28必须被适当地固位从而使它不松动，其中该隔热屏可能振抖抵靠轴承壳体22或涡轮机壳体18、或者触及涡轮机叶轮12或轴16和涡轮机叶轮12，这两者都以非常高的速度旋转。为此，隔热屏28典型地是被附接到轴承壳体22上。将隔热屏28附接到轴承壳体22上的一种常用方式是通过将不锈钢隔热屏28压凹接合(staking)到轴承壳体22上。在这样的情况下，使轴承壳体22的一部分在隔热屏28的一个凸缘30上变形。然而，该压凹接合工序是困难的并且导致轴承壳体22的一部分变形。