[发明专利]涡轮增压器隔热罩热障涂层

说明书

本文提供了热障涂层(TBC)以及包含该热障涂层的涡轮增压器隔热罩。涡轮增压器隔热罩可以是金属的，并且包括具有孔的前表面，该孔能够接纳涡轮增压器轴。TBC可以包括施加至涡轮增压器隔热罩的粘合涂层，与粘合涂层接触的界面层和与界面层接触的陶瓷面涂层。TBC的粘合涂层可以包含镍、至少约4％的铝、至多约36％的铬。一个或多个界面层和陶瓷面涂层中的一个或多个可包含氧化铝、氧化钛、尖晶石、氧化钇稳定的氧化锆、锆酸钆及其组合。一个或多个界面层和陶瓷面涂层可以不含氧化钇稳定的氧化锆和锆酸钆。TBC可具有至少约100μm的总厚度。

引言

在内燃机(ICE)的燃烧循环期间，空气/燃料混合物被提供给ICE的汽缸。空气/燃料混合物被压缩和/或点燃，并且燃烧以提供输出转矩。许多柴油和汽油ICE使用增压装置，例如废气涡轮驱动的涡轮增压器，用于在气流进入发动机的进气歧管之前压缩气流以增加功率和效率。具体地说，涡轮增压器是一种离心式气体压缩机，与采用周围的大气压力所获得的量相比，它可以将更多的空气(即氧气)压入ICE的燃烧室。被压入ICE的额外的含氧空气的量提高了发动机的容积效率，使其在给定的循环中燃烧更多的燃料，并且因此产生更多的功率。

典型的涡轮增压器采用在废气驱动的涡轮机叶轮和空气压缩机叶轮之间传递旋转运动的中心轴。这样的轴通常由一个或多个轴承支撑，该一个或多个轴承位于废气涡轮机壳体和空气压缩机壳体之间的轴承壳体中。在废气涡轮机壳体和空气压缩机壳体之间可以使用隔热罩，以改善涡轮增压器的热管理。隔热罩通常由金属材料(例如钢)构成，其延展性和柔韧性在操作期间对隔热罩提供高的耐久性，特别是当用于车辆应用时。

发明内容

一个或多个实施例提供了具有热障涂层(TBC)的涡轮增压器隔热罩。涡轮增压器隔热罩可包括前表面，该前表面具有能够接纳涡轮增压器轴的孔。TBC可以包括施加于涡轮增压器隔热罩的粘合涂层、与粘合涂层接触的界面层和与界面层接触的陶瓷面涂层。作为操作中的部分，通过粘合涂层材料的进一步氧化，可以在粘合涂层和面涂层界面上生长热生长氧化物(TGO)层。TBC可以施加于金属涡轮增压器隔热罩。金属涡轮增压器隔热罩可以包括不锈钢。TBC的粘合涂层可以包含镍、至少约4％的铝以及任选地至多约36％的铬。

在一些实施例中，一个或多个界面层和陶瓷面涂层中的一个或多个可以包括氧化铝、氧化钛、尖晶石、氧化钇稳定的氧化锆、锆酸钆及其组合。在一些实施例中，界面层和陶瓷面涂层中的一个或多个不含氧化钇稳定的氧化锆和锆酸钆。界面层可以包括来自陶瓷层的陶瓷材料和来自粘合涂层的粘合涂层材料的混合物。在一些实施例中，粘合涂层可具有至少约15μm的厚度。在一些实施例中，粘合涂层和界面层可以具有至少约50μm的组合厚度。在一些实施例中，界面层可具有至少约10μm的厚度。在一些实施例中，陶瓷面涂层可具有至少约150μm的厚度。在一些实施例中，TBC可具有至少约100μm的总厚度。

尽管本文中的许多实施例是针对用于涡轮增压器隔热罩的TBC描述的，但是本文中的实施例广泛地适用于利用隔热罩的所有热管理应用。

从示例性实施例的以下详细描述和附图，示例性实施例的其他目的、优点和创新特征将变得更加显而易见。

附图说明

图1示出了根据一个或多个实施例的具有涡轮增压器的发动机的示意性透视图；

图2示出了根据一个或多个实施例的涡轮增压器的示意性剖面图；

图3示出了根据一个或多个实施例的涡轮增压器的示意性特写剖面图。

图4A示出了根据一个或多个实施例的涡轮增压器隔热罩的透视图。

图4B示出了根据一个或多个实施例的涡轮增压器隔热罩的透视图。

图5示出了根据一个或多个实施例的热障涂层的热导率数据。

具体实施方式