[发明专利]用于车辆发动机的涡轮增压器

说明书

用于内燃机的涡轮增压器包括中心壳体，该中心壳体限定孔、凹口和环形凹槽。环形凹槽和凹口可以配置为接收流体。轴承设置在接近涡轮机叶轮的孔内，使得轴承连同旋转轴一起将流体供给到环形凹槽和凹口。轴可进一步联接到近端处的涡轮机叶轮和远端处的压缩机叶轮。轴具有纵向轴线并由轴承支撑用于在孔内围绕轴线旋转。环形凹槽经由导管与排放通道流体连通。

技术领域

本公开总体涉及用于车辆发动机的涡轮增压器，且具体地涉及管理涡轮增压器壳体中的高密度油。

背景技术

内燃机(ICE)常常被调用以在可靠基础上在延长的时间段生成相当水平的动力。许多这种ICE组件应用增压设备(诸如废气涡轮机驱动涡轮增压器)来在空气流进入发动机的进气歧管之前压缩空气流以增加功率和效率。

具体地，涡轮增压器是离心式气体压缩机，其迫使更多气体并且因而更多氧气进入ICE的燃烧室，而不是以其他方式采用环境大气压力获得。迫入ICE的含氧空气附加质量提高发动机的容积效率，从而允许其在给定周期燃烧更多燃料，并由此产生更多动力。

典型的涡轮增压器应用中心转子轴，该中心转子轴在排气驱动涡轮机叶轮和空气压缩机叶轮之间传输旋转运动。这种转子轴通常通过止推轴承(球、轴颈等)在中心壳体内侧被支撑，该轴承通过发动机油被润滑和冷却并频繁地接收来自特别配制的发动机冷却剂的附加冷却。驱动涡轮机的废气被阻止通过活塞环形密封件进入中心壳体。

涡轮增压器通常包括用于将来自排气入口的废气引导至横跨涡轮机转子的排气出口的涡轮机壳体。涡轮机转子驱动支撑在中心壳体区的轴和轴承。压缩机转子在轴的另一端上被驱动。压缩机转子被容纳在压缩机壳体中，该压缩机壳体将来自空气过滤器的转子引导入压缩机并引出到增压空气冷却器。中心壳体轴承空腔通过活塞环形密封件免受涡轮机侧上的废气和来自压缩机侧的压缩空气的影响。

曲轴箱油通常用于润滑旋转轴承界面以及限制转子轴的轴向偏移的止推面。在柴油机的情况下，高于800℃的温度可发生在废气涡轮机中，且在奥拓循环发动机的情况下，高于1000℃的温度可发生在废气涡轮机中。热量从涡轮机壳体和涡轮机叶轮迁移到轴和中心壳体使温度升至足够高以使油降解或“焦化”，该油与转子轴和接近涡轮机级的中心壳体接触。当涡轮增压器正在运行时，轴轴承和涡轮机密封件之间的轴的区域(称为“焦化带”)可达到高至300至400摄氏度的温度，从而在油与轴的该区域接触时致使油焦化。这样形成的焦化油可束缚在邻近涡轮机密封件的轴和中心壳体之间。该束缚限制轴旋转，从而导致差的涡轮增压器升压性能。

鉴于非常高的操作温度以及鉴于来自废气的热量趋于沿着涡轮机转子和轴被传导，焦化是伴随涡轮增压器的持续问题。涡轮机转子被固定到涡轮增压器轴，且涡轮机密封件可以在涡轮机转子、轴和中心壳体之间的接头附近实现。随着润滑油穿过轴、壳体、涡轮机转子和轴承之间的狭窄间隙，当润滑油接触接近涡轮机转子的加热的轴时油可以被加热至升高温度。如所示，焦化可能发生在该区域。因此，需要一种简单、低成本且有效的手段来降低涡轮增压器的中心壳体中的焦化。

在背景技术部分中公开的上述信息仅为了加强对本发明背景技术的理解，因此，其可能含有并不构成这个国家的本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。因此，需要一种降低涡轮机轴处的焦化的改进的涡轮增压器。

发明内容

本公开提供一种用于内燃机的涡轮增压器。涡轮增压器包括旋转组件和中心壳体，该中心壳体限定孔和环形凹槽。环形凹槽可以与孔流体连通且可以配置为接收流体。轴承可以设置在孔内。旋转组件包括带有涡轮机叶轮的轴，该涡轮机叶轮配置为由燃烧室排放的燃烧后气体驱动。旋转组件还包括压缩机叶轮，该压缩机叶轮配置为对空气流加压用于传递到燃烧室。轴包括纵向轴线并由轴承系统支撑用于在孔内围绕纵向轴线旋转。