渦輪增壓器及內(nèi)燃發(fā)動機的制作方法
【專利摘要】一種渦輪增壓器及內(nèi)燃發(fā)動機，所述渦輪增壓器包括渦輪機、壓縮機和形成軸承孔的軸承殼體。軸承裝置設(shè)置在軸與軸承殼體之間，所述軸使渦輪機葉輪和壓縮機葉輪互連。軸承裝置沿第一擠壓膜直徑（SFD）、第二擠壓膜直徑、第三擠壓膜直徑和進(jìn)一步的擠壓膜直徑接合軸承殼體，使得第一SFD不同于第三SFD，第一SFD等于第二SFD，而第三SFD等于第四SFD。
【專利說明】
滿輪増壓器及內(nèi)燃發(fā)動機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型總體設(shè)及滿輪增壓器，并且更具體地設(shè)及在內(nèi)燃發(fā)動機上使用的滿輪 增壓器。
【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)燃發(fā)動機被供應(yīng)有空氣和燃料的混合物用于在發(fā)動機內(nèi)的燃燒，該燃燒轉(zhuǎn)換成 機械動力。為使該燃燒過程生成的動力最大化，發(fā)動機通常裝備有滿輪增壓進(jìn)氣系統(tǒng)。
[0003] 滿輪增壓進(jìn)氣系統(tǒng)包括具有滿輪機的滿輪增壓器，滿輪機使用來自發(fā)動機的排氣 來壓縮流入發(fā)動機中的空氣，從而促使比自然進(jìn)氣式發(fā)動機W另外方式吸入燃燒室中的空 氣更多的空氣進(jìn)入發(fā)動機的燃燒室。運種增加的空氣供應(yīng)允許燃料供給增加，從而使發(fā)動 機的動力輸出增加。
[0004] 在常規(guī)滿輪增壓器中，提供發(fā)動機潤滑油W潤滑并且冷卻軸承殼體中的軸承，軸 承殼體可旋轉(zhuǎn)地支撐將動力從滿輪機傳送到壓縮機的滿輪增壓器軸。除冷卻和潤滑W外， 當(dāng)潤滑油W油膜被提供時，在其穿過控制表面或軸承表面時，其還提供用于軸和軸承振動 的阻尼。有時被稱為擠壓膜阻尼的運種阻尼可提供振動阻尼，但在滑動軸承中通常不足W 提供充分的阻尼。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 在一方面，本實用新型描述了一種滿輪增壓器。滿輪增壓器包括具有滿輪機葉輪 的滿輪機，具有壓縮機葉輪的壓縮機，W及設(shè)置并且連接在滿輪機與壓縮機之間的軸承殼 體。軸承殼體形成具有第一供油通道和第二供油通道的軸承孔。軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在軸承殼 體內(nèi)并且延伸到滿輪機和壓縮機中。滿輪機葉輪連接到軸的一端，而壓縮機葉輪連接到軸 的相對端，使得滿輪機葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在滿輪機中，而壓縮機葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在壓縮 機中。軸承裝置設(shè)置在軸與軸承殼體之間，并且包括設(shè)置在軸承孔中的外軸承座圈元件。在 一個實施例中，外軸承座圈元件具有中空圓柱形形狀，中空圓柱形形狀沿第一圓柱形軸承 表面、第二圓柱形軸承表面、第=圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面接合軸承孔，并且 具有與第一圓柱形軸承表面相鄰設(shè)置的第一端W及與第四圓柱形軸承表面相鄰設(shè)置的第 二端。外軸承座圈元件靠近第一端形成第一供油室，第一供油室與第一供油通道至少部分 重疊并且沿軸承孔在軸向方向上設(shè)置在第一圓柱形軸承表面與第二圓柱形軸承表面之間。 外軸承座圈元件靠近第二端形成第二供油室，第二供油室與第二供油通道至少部分重疊并 且在軸向方向上設(shè)置在第=圓柱形軸承表面與第四圓柱形軸承表面之間。在工作期間，通 過第一供油通道提供的油充滿第一供油室并且穿過軸承孔與第一圓柱形軸承表面和第二 圓柱形軸承表面之間的徑向縫隙，而通過第二供油通道提供的油充滿第二供油室并且穿過 軸承孔與第=圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面之間的附加徑向縫隙。第一圓柱形軸 承表面和第二圓柱形軸承表面中的每個具有第一相應(yīng)的直徑并且沿第一軸向長度軸向延 伸，而第=圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面中的每個具有第二相應(yīng)的直徑并且沿第 二長度軸向延伸，使得第一圓柱形軸承表面、第二圓柱形軸承表面、第=軸圓柱形承表面和 第四圓柱形軸承表面中的每個容許油的相應(yīng)第一擠壓膜直徑(SFD)、第二擠壓膜直徑、第= 擠壓膜直徑和第四擠壓膜直徑在其中。第一S抑不同于第SS抑。
[0006] 所述第一擠壓膜直徑等于所述第二擠壓膜直徑，而所述第=擠壓膜直徑等于所述 第四擠壓膜直徑。
[0007] 所述第一擠壓膜直徑或第二擠壓膜直徑與軸承孔直徑之間的差與所述軸承孔直 徑的比值為0.0021。
[0008] 所述第一圓柱形軸承表面或第二圓柱形軸承表面中的每個在所述軸向方向上的 長度與所述軸承孔的比值為0.3。
[0009] 所述第=擠壓膜直徑或第四擠壓膜直徑與軸承孔直徑之間的差與所述軸承孔直 徑的比值為0.0031。
[0010] 所述第=圓柱形軸承表面或第四圓柱形軸承表面中的每個在所述軸向方向上的 長度與所述軸承孔的比值為0.2。
[0011] 所述軸承裝置進(jìn)一步包括內(nèi)軸承座圈元件，所述內(nèi)軸承座圈元件接合所述軸并且 可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述外軸承座圈元件內(nèi)，所述內(nèi)軸承座圈元件形成擴張部分，所述擴張部 分相對于其接合所述軸的端部具有增大的內(nèi)徑。
[0012] 所述軸在端部處連接到所述內(nèi)軸承座圈元件，所述端部具有第一直徑，所述軸在 所述端部之間進(jìn)一步形成細(xì)長部分，所述細(xì)長部分具有小于所述第一直徑的第二直徑，W 及
[0013] 其中所述內(nèi)軸承座圈元件的所述增大的內(nèi)徑與所述軸的所述細(xì)長部分在軸向方 向上重疊。
[0014] 所述內(nèi)軸承座圈元件由兩個部件形成，即，壓縮機側(cè)杯狀件和滿輪機側(cè)杯狀件，并 且其中螺母將所述壓縮機側(cè)杯狀件接合到所述軸。
[0015] 在另一方面，本實用新型描述了一種用于將軸可旋轉(zhuǎn)并且可密封地支撐在滿輪增 壓器的軸承殼體內(nèi)的方法。所述方法包括在軸的一端處連接滿輪機葉輪;通過在第一內(nèi)座 圈和第一外座圈中接合第一多個滾動元件形成第一滾動軸承，其中第一內(nèi)座圈在內(nèi)軸承座 圈元件中形成，第一外座圈在外軸承座圈元件中形成；W及通過在第二內(nèi)座圈和第二外座 圈中接合第二多個滾動元件形成第二滾動軸承，其中第二內(nèi)座圈在內(nèi)軸承座圈元件中形 成，第二外座圈在外軸承座圈元件中形成。外軸承座圈元件接合在軸承殼體中形成的軸承 孔與延伸通過軸承孔的軸之間，使得內(nèi)軸承座圈元件隨著軸相對于外軸承座圈元件旋轉(zhuǎn)。 在一個實施例中，外軸承座圈元件具有形成外壁的中空圓柱形形狀，外壁沿第一圓柱形軸 承表面、第二圓柱形軸承表面、第=圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面接合軸承孔。外 壁具有與第一圓柱形軸承表面相鄰設(shè)置的第一端并且形成第一供油室，W及與第四軸承表 面相鄰設(shè)置的第二端并且形成第二供油室，第一供油室設(shè)置成在第一圓柱形軸承表面與第 二圓柱形軸承表面之間流體連通，第二供油室設(shè)置成在第=圓柱形軸承表面與第四圓柱形 軸承表面之間流體連通。在工作期間，油通過第一供油室被提供，使得油穿過第一圓柱形軸 承表面和第二圓柱形軸承表面。在工作期間，油還通過第二供油室被提供，其中油穿過第= 圓柱形軸承和第四圓柱形軸承表面。第一圓柱形軸承表面和第二圓柱形軸承表面中的每個 具有第一相應(yīng)的直徑，并且沿第一軸向長度軸向延伸，而第=圓柱形軸承表面和第四圓柱 形軸承表面中的每個具有第二相應(yīng)的直徑，并且沿第二長度軸向延伸，使得第一圓柱形軸 承表面、第二圓柱形軸承表面、第=圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面中的每個容許 油的相應(yīng)第一擠壓膜直徑(SFD)、第二擠壓膜直徑、第=擠壓膜直徑和第四擠壓膜直徑在其 中。該方法進(jìn)一步包括通過將第一S抑布置并且配置成不同于第=S抑來抑制軸振動。
[0016] 在又一方面，本實用新型描述了一種內(nèi)燃發(fā)動機，該內(nèi)燃發(fā)動機具有在氣缸體中 形成的多個燃燒室、設(shè)置成向燃燒室提供空氣或空氣與排氣混合物的進(jìn)氣歧管，W及設(shè)置 成從燃燒室接收排氣的排氣歧管。所述內(nèi)燃發(fā)動機包括滿輪機、壓縮機和軸承殼體，滿輪機 包括環(huán)繞滿輪機葉輪的滿輪機殼體，滿輪機殼體流體連接到排氣歧管并且設(shè)置成從排氣歧 管接收排氣，W驅(qū)動滿輪機葉輪，壓縮機包括環(huán)繞壓縮機葉輪的壓縮機殼體，壓縮機殼體流 體連接到進(jìn)氣歧管并且設(shè)置成向進(jìn)氣歧管提供空氣，軸承殼體設(shè)置并且連接在滿輪機與壓 縮機之間，該軸承殼體形成從中通過的軸承孔，軸承孔容納使?jié)M輪機葉輪和壓縮機葉輪互 連的軸，W在其間傳送動力，該軸承殼體進(jìn)一步形成第一供油通道和第二供油通道。
[0017] 在一個實施例中，軸可旋轉(zhuǎn)地裝配在軸承殼體內(nèi)并且延伸到滿輪機和壓縮機中， 使得滿輪機葉輪連接到軸的一端，而壓縮機葉輪連接到軸的相對端，并且軸承裝置設(shè)置在 軸與軸承殼體之間。軸承裝置包括第一軸承和第二軸承，第一軸承和第二軸承中的每個由 相應(yīng)的第一多個滾動體元件和第二多個動體元件形成，所述多個滾動體元件接合在相應(yīng)的 第一內(nèi)座圈和第二內(nèi)座圈之間W及在相應(yīng)的第一外座圈和第二外座圈之間。外軸承座圈元 件設(shè)置在軸承孔內(nèi)并且形成相應(yīng)的第一外座圈和第二外座圈，而內(nèi)軸承座圈元件形成相應(yīng) 的第一內(nèi)座圈和第二內(nèi)座圈。外軸承座圈元件具有形成外壁的中空圓柱形形狀，外壁沿第 一圓柱形軸承表面、第二圓柱形軸承表面、第=圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面接 合軸承孔。外壁具有與第一圓柱形軸承表面相鄰設(shè)置的第一端，W及與第四圓柱形軸承表 面相鄰設(shè)置的第二端。外壁靠近第一端形成第一供油室，第一供油室與第一供油通道至少 部分重疊并且沿軸承孔在軸向方向上設(shè)置在第一圓柱形軸承表面與第二圓柱形軸承表面 之間。外壁靠近第二端形成第二供油室，第二供油室與第二供油通道至少部分重疊并且在 軸向方向上設(shè)置在第=圓柱形軸承表面與第四圓柱形軸承表面之間。在工作期間，通過第 一供油通道提供的油充滿第一供油室并且穿過軸承孔與第一軸承表面和第二圓柱形軸承 表面之間的徑向縫隙，通過第二供油通道提供的油充滿第二供油室并且穿過軸承孔與第= 圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面之間的附加徑向縫隙。第一圓柱形軸承表面和第二 圓柱形軸承表面各自具有第一相應(yīng)的直徑并且沿第一軸向長度軸向延伸，而第=圓柱形軸 承表面和第四軸承表面各自具有第二相應(yīng)的直徑并且沿第二長度軸向延伸，使得第一圓柱 形軸承表面、第二圓柱形軸承表面、第=圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面容許油的 相應(yīng)第一擠壓膜直徑(SFD )、第二擠壓膜直徑、第S擠壓膜直徑和第四擠壓膜直徑在其中， 使得第一 S抑不同于第SS抑，第一 S抑等于第二S抑，而第SS抑等于第四S抑。
【附圖說明】
[0018] 圖1是根據(jù)本實用新型的內(nèi)燃發(fā)動機的方框圖。
[0019] 圖2是從根據(jù)本實用新型的滿輪增壓器的側(cè)面透視的概略圖。
[0020] 圖3是通過圖2所示的滿輪增壓器中屯、的局部視圖。
[0021 ]圖4是圖3所示的滿輪增壓器軸承的放大詳細(xì)視圖。
[0022] 圖5和圖6是圖3所示的滿輪增壓器軸兩端處的密封件Al、A2處的放大詳細(xì)視圖。
[0023] 圖7是圖3的局部視圖圖示，其示出通過圖2所示的滿輪增壓器軸承殼體的油的流 動路徑。
[0024] 圖8是圖7的放大詳細(xì)視圖。
[0025] 圖9是根據(jù)本實用新型的兩個滿輪增壓器軸承的局部視圖。
[0026] 圖10和圖11是根據(jù)本實用新型的滿輪增壓器的轉(zhuǎn)子動力學(xué)的圖形表示。
[0027] 圖12至圖15是根據(jù)本實用新型的軸承殼體組裝過程的圖示。
【具體實施方式】
[0028] 本實用新型設(shè)及與內(nèi)燃發(fā)動機結(jié)合使用的改進(jìn)型滿輪增壓器，W促進(jìn)發(fā)動機的有 效工作并且還促進(jìn)滿輪增壓器的穩(wěn)定且可靠的工作。圖1示出了發(fā)動機100的簡化方框圖。 發(fā)動機100包括氣缸體104,氣缸體104設(shè)置多個燃燒氣缸106。在所示實施例中，所示六個燃 燒氣缸處于直列式配置或"r形配置，但也可使用W不同配置諸如"V"形配置布置的任何其 他數(shù)量的氣缸。多個燃燒氣缸106經(jīng)由排氣閥（未示出）流體連接到第一排氣管道108和第二 排氣管道110。第一排氣管道108和第二排氣管道110中的每個連接到滿輪增壓器119的滿輪 機120。在所示實施例中，滿輪機120包括具有進(jìn)氣口 124的殼體122，進(jìn)氣口 124流體連接到 第一排氣管道108和第二排氣管道110,并且被布置成從那里接收排氣。提供給滿輪機120的 排氣使得連接到軸126的滿輪機葉輪(未在此示出）旋轉(zhuǎn)。排氣通過出口 128排出滿輪機120 的殼體122。出口 128處的排氣在通過豎管或尾管134排放到環(huán)境中之前，任選地穿過諸如將 燃燒副產(chǎn)物從排氣流中物理上和化學(xué)上去除的后處理裝置130的其他排氣后處理部件和系 統(tǒng)，和/或抑制發(fā)動機噪音的消音器132。
[0029 ]軸126的旋轉(zhuǎn)使得壓縮機136的葉輪(未在此示出）旋轉(zhuǎn)。如圖所示，壓縮機136可W 為徑流式壓縮機、軸流式壓縮機或混流式壓縮機，其配置成通過壓縮機進(jìn)口 140接收來自空 氣過濾器138的新鮮的過濾空氣流。壓縮機136的出口 142處的加壓空氣在被提供到發(fā)動機 100的進(jìn)氣歧管148之前，經(jīng)由增壓空氣管道144輸送至增壓空氣冷卻器146。在所示實施例 中，來自進(jìn)氣歧管148的空氣輸送至燃燒氣缸106,其在燃燒氣缸106中與燃料混合并且燃燒 W產(chǎn)生發(fā)動機動力。
[0030] 圖1中標(biāo)記102為排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，任選的EGR系統(tǒng)102包括EGR冷卻器150(其 也為任選的），EGR冷卻器150流體連接到第一排氣管道108的EGR氣體供應(yīng)端口 152。來自第 一排氣管道108的排氣流可穿過EGR冷卻器150,排氣流在經(jīng)由EGR管道156供應(yīng)到EGR閥154 之前在EGR冷卻器150中進(jìn)行冷卻。EGR閥154可由電子控制，并且配置成計量或控制穿過EGR 管道156的氣體的流量。EGR閥154的出口流體連接到進(jìn)氣歧管148，使得來自EGR管道156的 排氣可與來自增壓空氣冷卻器146的壓縮空氣在發(fā)動機100的進(jìn)氣歧管148內(nèi)混合。
[0031] 部分由于滿輪機120所呈現(xiàn)的流動限制，所W通常稱為背壓的第一排氣管道108中 的排氣壓力高于周圍壓力。由于同樣的原因，第二排氣管道110中存在正背壓。由于壓縮機 136所提供的壓縮，所W通常稱為升壓壓力的進(jìn)氣歧管148中的空氣或空氣/EGR氣體混合物 的壓力也高于周圍壓力。在很大程度上，背壓與升壓壓力之間的壓力差，加上EGR系統(tǒng)102的 部件的流動限制和流動面積，確定了可在各種發(fā)動機工作條件下實現(xiàn)的EGR氣體的最大流 量。
[0032] 圖2示出滿輪增壓器119的概略圖，并且圖3示出局部視圖。參考運些附圖并且在隨 后的描述中，為簡單起見，與已經(jīng)描述的對應(yīng)結(jié)構(gòu)和特征相同或類似的結(jié)構(gòu)和特征有時可 通過先前使用的相同參考標(biāo)號來表示。如圖所示，滿輪機120連接到軸承殼體202。軸承殼體 202環(huán)繞軸126的一部分，并且包括設(shè)置在潤滑腔206內(nèi)的軸承242和軸承243,潤滑腔206在 軸承殼體202內(nèi)形成。潤滑腔206包括潤滑劑進(jìn)口端口 203和潤滑劑出口開口 205，它們?nèi)菁{ 從中通過的潤滑流體流例如發(fā)動機油，從而當(dāng)軸126在發(fā)動機工作期間旋轉(zhuǎn)時潤滑軸承242 和軸承243。
[0033] 軸126在一端連接到滿輪機葉輪212,而在另一端連接到壓縮機葉輪213。滿輪機葉 輪212配置成在連接到軸承殼體202的滿輪機殼體215內(nèi)旋轉(zhuǎn)。壓縮機葉輪213設(shè)置成在壓縮 機殼體217內(nèi)旋轉(zhuǎn)。滿輪機葉輪212包括圍繞輪穀216徑向布置的多個葉片214。輪穀216連接 到軸126的端部。在所示實施例中，滿輪機葉輪212通過焊接連接在軸126的端部，但可使用 其他方法諸如通過使用緊固件將滿輪機葉輪連接到軸上。滿輪機葉輪212可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在 排氣滿輪機噴嘴230之間，排氣滿輪機噴嘴230在滿輪機殼體215內(nèi)限定。排氣滿輪機噴嘴 230在關(guān)于軸126和葉片214的大致徑向向內(nèi)和軸向方向上提供排氣到滿輪機葉輪212,使得 滿輪機120為混流式滿輪機，意為，排氣在徑向和軸向兩個方向上被提供到滿輪機葉輪。越 過滿輪機葉輪212的排氣經(jīng)由在殼體中形成的出口孔234離開滿輪機殼體215。出口孔234流 體連接到出口 128(圖1)。排氣滿輪機噴嘴230流體連接到進(jìn)氣通道236，進(jìn)氣通道236具有滿 形形狀并且在滿輪機殼體215中形成。進(jìn)氣通道236使排氣滿輪機噴嘴230與進(jìn)氣口 124(也 參見圖1)流體互連。注意，圖3示出了在滿輪機殼體215中形成的單個進(jìn)氣通道236,但在可 選的實施例中，在單個滿輪機殼體中可形成分開的通道。
[0034] 在圖3所示的實施例中，進(jìn)氣通道236環(huán)繞滿輪機葉輪212和出口孔234的區(qū)域，并 通向圍繞滿輪機葉輪212整個周邊的排氣滿輪機噴嘴230。進(jìn)氣通道236的截面流動面積沿 氣體的流動路徑減小，該氣體經(jīng)由進(jìn)氣口 124進(jìn)入滿輪機120并且通過排氣滿輪機噴嘴230 被提供給滿輪機葉輪212。
[0035] 也形成用于滿輪機葉輪212的護(hù)罩的徑向噴嘴環(huán)238基本上圍繞滿輪機葉輪212的 整個周邊設(shè)置。如在隨后的段落中更詳細(xì)討論，徑向噴嘴環(huán)設(shè)置成與進(jìn)氣通道236流體連 通，并且圍繞滿輪機葉輪212限定排氣滿輪機噴嘴230。如圖3所示，徑向噴嘴環(huán)形成多個輪 葉246,運些輪葉是固定的并且圍繞徑向噴嘴環(huán)238對稱設(shè)置且工作用來將來自進(jìn)氣通道 236的排氣導(dǎo)向滿輪機葉輪212。多個輪葉246的形狀和配置可變化。在第一多個輪葉246中 的相鄰輪葉之間限定了具有傾斜形狀的流動通路250。穿過流動通路250的氣體的流動動量 大致切向且徑向向內(nèi)地導(dǎo)向滿輪機葉輪212的內(nèi)徑，使得葉輪的旋轉(zhuǎn)可W增加。雖然輪葉 246進(jìn)一步具有大致彎曲的氣翼形狀W最小化越過輪葉的和在輪葉之間的氣體的流動損 失，從而分別為滿輪機葉輪提供均勻的流入條件，但輪葉246也為徑向噴嘴環(huán)238的護(hù)罩部 分提供結(jié)構(gòu)上的支撐。包括護(hù)罩部分的徑向噴嘴環(huán)238經(jīng)由多個緊固件252連接到滿輪機， 但也可使用其他方法連接到滿輪機。緊固件252接合隔熱罩254,隔熱罩254使用過盈配合和 支柱258連接到在軸承殼體202上形成的滿輪機凸緣256。
[0036] 軸承殼體202包封軸126的一部分，軸126通過軸承242和軸承243旋轉(zhuǎn)地裝配于在 軸承殼體中形成的軸承孔260中。軸承242和軸承243中的每個包括外座圈261、滾動體和內(nèi) 座圈262,外座圈261接合軸承孔260的內(nèi)徑表面，內(nèi)座圈262具有大致管狀的形狀并且沿其 長度圍繞軸126延伸。在工作期間，來自潤滑劑進(jìn)口端口 203的油通過外部油累經(jīng)由通道264 提供給軸承242和軸承243,潤滑油在聚集在潤滑腔206中并且通過潤滑劑出口開口205流出 軸承殼體之前從通道264沖洗過軸承W使它們冷卻并且潤滑。
[0037] 軸承242和軸承243通過軸承保持架266軸向保持在軸承孔260內(nèi)，軸承保持架266 設(shè)置在形成于軸承殼體202之上的壓縮機裝配板268與壓縮機葉輪213之間。軸承保持架266 形成中屯、開口270,中屯、開口 270的內(nèi)徑小于軸承孔260的內(nèi)徑，使得當(dāng)軸承保持架266連接 到軸承殼體202時，軸承242和軸承243保持在軸承孔260內(nèi)。軸承保持架266通過緊固件272 固定到壓縮機裝配板268，但可使用其他緊固結(jié)構(gòu)或保持結(jié)構(gòu)。
[0038] 參見圖2和圖3,壓縮機136包括形成輪葉276的壓縮機輪葉環(huán)274,壓縮機輪葉環(huán) 274圍繞壓縮機葉輪213徑向設(shè)置。輪葉276使壓縮機進(jìn)口孔278與壓縮機滿形通道280流體 連接，壓縮機進(jìn)口孔278包含壓縮機葉輪213,壓縮機滿形通道280形成于壓縮機殼體217中 并且終止于壓縮機出口開口282。螺栓284和圓形板區(qū)段286將滿輪機殼體215連接到滿輪機 凸緣256并且將壓縮機殼體217連接到壓縮機裝配板268。接合在軸126上的螺母28則尋軸126 保持在軸承242和軸承243內(nèi)。
[0039] 圖4示出軸承242和軸承243的放大詳細(xì)視圖。在該圖示中，并且在隨后的其他圖示 中，為簡單起見，與本文前述結(jié)構(gòu)相同或類似的結(jié)構(gòu)將通過先前使用的相同參考標(biāo)號來表 示。因此，也可稱為壓縮機側(cè)軸承的第一軸承242由多個滾動體元件302形成，滾動體元件 302被限于在外座圈凹槽304與內(nèi)座圈凹槽306之間進(jìn)行滾動運動或滑動運動，外座圈凹槽 304在外座圈261中形成，內(nèi)座圈凹槽306靠近內(nèi)座圈262的壓縮機側(cè)端形成。類似地，也可稱 為滿輪機側(cè)軸承的第二軸承243由多個滾動元件308形成，滾動體元件308被限于在對應(yīng)的 外座圈凹槽310與內(nèi)座圈凹槽312之間進(jìn)行滾動運動或滑動運動。
[0040] 外座圈261形成有利于滿輪增壓器119工作的并且還促進(jìn)通過軸承殼體202的潤滑 油的期望流動的各種特征。更具體地，外座圈261具有形成外壁或外殼314的大致中空的圓 柱形形狀。外殼314在其端部形成外座圈凹槽304和外座圈凹槽310,并且包封圓柱形空間 316,在工作期間，圓柱形空間316環(huán)繞軸216和內(nèi)座圈262。外殼314靠近任一端形成兩個集 油凹槽或供油室318,集油凹槽或供油室318中的每個與在軸承殼體202中形成的通道264軸 向?qū)R，使得在工作期間，流過通道264的潤滑油聚集并且充滿兩個集油凹槽或供油室318 中的每個。潤滑通道320延伸通過外殼314,并且在靠近內(nèi)座圈凹槽306和內(nèi)座圈凹槽312而 且還靠近外座圈凹槽304和外座圈凹槽310的區(qū)域中將每個相應(yīng)的供油室318與圓柱形空間 316流體連接，W在工作期間使軸承242和軸承243潤滑和冷卻。外殼314進(jìn)一步形成排流開 口 322,排流開口 322將圓柱形空間316與潤滑腔206連接流體W使聚集在外座圈261內(nèi)的任 何油排出。
[0041] 外座圈261沿四個圓柱形軸承表面接觸軸承孔260,四個圓柱形軸承表面中的每個 具有沿軸中屯、線C/L的直徑和軸向長度，直徑和軸向長度已被設(shè)計和選擇用于工作期間的 最佳軸承性能和阻尼性能。因此，從外座圈261的壓縮機側(cè)開始，第一軸承表面Bl具有外徑 DU參見圖9)并且沿軸向長度Ll延伸。第二軸承表面B2具有直徑D2(圖9)和軸向長度L2。第 S軸承表面B3具有直徑D3 (圖9 )并且沿軸向長度L3延伸。最后，第四軸承表面B4具有直徑D4 (圖9)并且沿軸長L4延伸。軸承表面也在圖9中示出。
[0042] 四個軸承表面B1、B2、B3和B4中的每個均容許在其中的潤滑油的薄膜或擠壓膜直 徑的厚度等于軸承孔260的內(nèi)徑D與外徑D1、D2、D3和D4之間的差異。如圖所示，橫跨壓縮機 側(cè)供油室318的兩個軸承表面Bl和B2具有相同的擠壓膜直徑(SFD)，并且在軸向長度方面一 起考慮化1+L2)。類似地，兩個滿輪機側(cè)軸承表面B3和B4具有相同的SFD，并且在軸向長度方 面一起考慮化3+L4)。如本文所使用，SFD用于指在每個軸承表面與軸承孔之間的那些中空 圓柱形區(qū)域，其中，潤滑油在工作期間穿過軸承孔。圓柱形區(qū)域或縫隙的厚度稱為SFD間隙， 而沿所述軸的中屯、線的每個圓柱形區(qū)域的長度(圓柱形區(qū)域的"高度"）稱為SFD長度。
[0043] 對于壓縮機側(cè)軸承表面Bl和B2,可表達(dá)為(Dx-DVD的SFD間隙關(guān)于直徑的比值等 于大約0.0021，其中V'為1或2并且表示Dl或D2。對于相同的軸承表面，可表達(dá)為化1或L2)/ D的SFD長度關(guān)于直徑的比值等于大約0.300。對于滿輪機側(cè)軸承表面B3和B4,可表達(dá)為(Dx-D)/D的SFD間隙關(guān)于直徑的比值等于大約0.0031，其中V'為3或4并且表示D3或D4。對于相 同的軸承表面，可表達(dá)為化3或L4VD的SFD長度關(guān)于直徑的比值等于大約0.200。換言之，在 所示實施例中，在工作期間潤滑油從中流過的、可用于抑制軸的振動和其他激勵的圓柱形 區(qū)域在壓縮機側(cè)上比在滿輪機側(cè)上更細(xì)并且更長，圓柱形區(qū)域在滿輪機側(cè)上更粗并且更 短，由此提供不同的阻尼特性。
[0044] 在工作期間，通過通道提供的潤滑油充滿供油室318并且在一定程度上使供油室 318加壓。來自供油室318的油被推入或進(jìn)入軸承表面Bl、B2、B3和B4的SFD，使得潤滑油從每 個供油室318朝向在一側(cè)上的壓縮機，在相對側(cè)上的滿輪機，并且朝向在兩側(cè)上的軸承殼體 的中屯、流出。為促進(jìn)潤滑油流通過內(nèi)軸承表面B2和內(nèi)軸承表面B3,通過排流凹槽324(也參 見圖8)收集流向軸承殼體202中屯、的潤滑油，排流凹槽324在外座圈261的外表面上形成并 且將潤滑油引導(dǎo)到潤滑腔206中。
[0045] 外座圈261環(huán)繞內(nèi)座圈262,內(nèi)座圈262反過來環(huán)繞軸126的一部分。內(nèi)座圈262形成 具有縮小直徑部分的兩個端部326,端部326與軸126的端部接合。軸126包括具有縮小外徑 330的細(xì)長部分328,縮小外徑330小于在軸126端部處的增大外徑332。細(xì)長部分328在整個 軸向長度上334延伸。軸126的增大外徑332在其端部與內(nèi)座圈262的兩個端部326的縮小內(nèi) 徑336配合。
[0046] 為給軸126提供扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度，內(nèi)座圈262特意地沿其中間部分?jǐn)U張，W形 成增大的直徑338。增大的直徑338與細(xì)長部分328在軸向方向上重疊，W增加軸126和內(nèi)座 圈262的組合結(jié)構(gòu)的彎曲剛度而不顯著增加系統(tǒng)的整體質(zhì)量。在所示實施例中，為有利于組 裝，內(nèi)座圈262由兩個部件形成，即，壓縮機側(cè)杯狀件340和滿輪機側(cè)杯狀件342。杯狀件中的 一個(在該情況下為滿輪機側(cè)杯狀件342)形成在其中接納壓縮機側(cè)杯狀件340的自由環(huán)形 面的凸部和壁。壓縮機側(cè)杯狀件340和滿輪機側(cè)杯狀件342-起形成內(nèi)座圈262,內(nèi)座圈262 具有中屯、擴張部分344和兩個過渡部分346,過渡部分346使擴張部分344與兩個端部326連 接。如圖8的放大詳細(xì)視圖所示，在端部、過渡部分346和擴張部分344之間提供避免應(yīng)力集 中的平滑或斜切的過渡段350。在所示實施例中，可W為凸?fàn)罨虬紶畹拿總€斜切過渡段350 均W相同的半徑形成，但可使用不同的半徑。
[0047] 圖5示出圖3中壓縮機葉輪213與軸126之間的界面Al處的放大詳細(xì)視圖。在該圖 中，可W看到在軸承殼體202中形成的檢查通道402。檢查通道402用塞子404塞住，塞子404 在維修期間可W拆除，W提供例如到軸承殼體內(nèi)部的入口用于進(jìn)行儀表安裝和/或進(jìn)入軸 承殼體內(nèi)部。
[0048] 如還在圖5中可見，環(huán)形密封件406設(shè)置成在壓縮機的內(nèi)部工作室與軸承殼體的油 腔之間提供滑動密封。更具體地，環(huán)形密封件406設(shè)置在開放通路408中，開放通路408與壓 縮機葉輪213后部內(nèi)側(cè)上的環(huán)形表面410-起形成U形。開放通路408在設(shè)置在軸承242的壓 縮機側(cè)上的內(nèi)座圈262延伸部的端部處形成。環(huán)形密封件406可滑動并且可密封地接合軸承 保持架266的內(nèi)孔412，使得在內(nèi)座圈262與軸承保持架266之間提供滑動密封，滑動密封提 供密封W防止?jié)櫥蛷妮S承殼體202滲漏到壓縮機殼體217中。另外，環(huán)形密封件406提供密 封W防止加壓氣體進(jìn)入軸承殼體的內(nèi)部。軸承保持架密封件414設(shè)置在軸承保持架266的外 部與壓縮機裝配板268之間。注意，預(yù)期內(nèi)座圈262的內(nèi)部348(圖4)大致不存在潤滑油，因為 也許除了在壓縮機側(cè)杯狀件340與滿輪機側(cè)杯狀件342之間的界面之外，并未為潤滑油提供 進(jìn)入開口。如果發(fā)生滿輪增壓器故障，則在軸126可被拉向滿輪機殼體時的情況下，保持螺 母288可被拉向底座424并且可密封地接合底座424, W保持活塞環(huán)接合并且將滿輪機葉輪 和軸組件保持在軸承殼體內(nèi)。
[0049] 在所示實施例中，還提供曲折路徑W阻止?jié)櫥土鞒颦h(huán)形密封件406。如圖所 示，內(nèi)座圈262的端部形成徑向向外延伸的部分416,其遠(yuǎn)離軸126傾斜。向外延伸部分形成 外頂端部分418,外頂端部分418成形為朝向壓縮機延伸的圓柱形壁。軸承保持架266形成面 向內(nèi)的圓柱形壁420,圓柱形壁420與外頂端部分418軸向?qū)R并且從那里徑向向內(nèi)設(shè)置，使 得在它們之間形成通往環(huán)形密封件406的婉艇或曲折的路徑422。
[0050] 圖6示出圖3中滿輪機葉輪212與軸承殼體202之間的界面A2的放大詳細(xì)視圖。在該 圖中，排流凹槽502朝向軸126的一端504形成，W有利于穿過最里面的軸承表面B4的潤滑油 排流到回油室中。為了密封W防止?jié)櫥偷臐B漏并且為了提供密封W防止加壓氣體進(jìn)入軸 承殼體的內(nèi)部，在軸126與滿輪機凸緣256的內(nèi)孔506之間提供兩個環(huán)形密封件。更具體地， 第一環(huán)形密封件508設(shè)置于在軸126中形成的通路510中，而第二環(huán)形密封件512設(shè)置于也在 軸126中形成的通路514中。
[0051] 在工作期間，通過第一環(huán)形密封件508和第二環(huán)形密封件512與軸126和滿輪機凸 緣256的內(nèi)孔506的滑動和密封接觸，阻止來自軸承殼體202內(nèi)的潤滑油滲漏到滿輪機的工 作室中。注意，如果發(fā)生滿輪增壓器故障，在此期間軸126可朝向滿輪機移置，則至少第一環(huán) 形密封件508可在內(nèi)孔506中軸向移置達(dá)預(yù)定的距離，同時仍維持與內(nèi)孔506的接觸，從而即 使在故障模式下仍然提供密封，W避免潤滑油滲漏到滿輪機殼體中。如果軸126朝向壓縮機 移置則提供相同的滑動公差，在運種情況下，第二環(huán)形密封件512可在內(nèi)孔506中移置同時 仍維持其密封功能。本文所示的環(huán)形密封件有利地由硬化材料諸如屈服應(yīng)力為大約3,247 MPa(471，000 ksi)的M2鋼制成，并且可耐受環(huán)與周圍部件之間的大約450°F的溫差。在每個 示例中，環(huán)具有矩形橫截面(但可使用其他橫截面)并且具有可安裝于在軸中形成的通路中 的C形，從而抵靠環(huán)所接合的可密封滑動表面提供彈黃負(fù)載。
[0052] 圖7示出簡化的潤滑油流圖，在其中圖4所示的結(jié)構(gòu)用于說明流動路徑。在一個實 施例中，主油流519在潤滑劑進(jìn)口端口 203處被提供。在點A，供應(yīng)壓力和油的流動分開進(jìn)入 通道264中，W到達(dá)供油室318。采用點B來描述設(shè)置在壓縮機側(cè)（圖的左側(cè)）上的供油室318 中的油壓，采用點C來描述設(shè)置在滿輪機側(cè)（圖的右側(cè))上的供油室318中的油壓。來自供油 室318的潤滑油穿過如前所述的軸承表面，并且流入潤滑腔206中。出于描述的目的，在軸承 Bl中采用點E，在軸承B4中采用點F。表1在下面示出在代表典型發(fā)動機工作條件的不同工作 壓力(低、中和高，取決于發(fā)動機的速度)和溫度(冷油和熱油)下的W每分鐘加侖數(shù)化P^O計 的油流量：
[0化3]
[0054] 如從上表中可見，點E處的較大縫隙導(dǎo)致更多的潤滑油流向滿輪機，運促進(jìn)了更有 效的冷卻。在上表中，熱油可在發(fā)動機的正常油溫工作范圍內(nèi)的任何位置，諸如190了至 230了，而冷油可在冷起動發(fā)動機工作范圍中的任何位置，諸如-30了至0了。類似地，低壓可 在20 PSI至40 PSI之間，中壓可在50 PSI至75 PSI之間，而高壓可在90 PSI至120 PSI之 間。
[0055] 如W上所討論，穿過壓縮機側(cè)上的軸承表面Bl與軸承表面B2W及滿輪機側(cè)上的軸 承表面B3與軸承表面B4(參見圖9)的潤滑油有助于抑制工作期間的振動和失衡。通過在軸 的兩側(cè)上選擇不同的油膜厚度（其控制軸動力學(xué)具有第一固有頻率和第二固有頻率的阻 尼），并且通過將運些前兩種模式移動到發(fā)動機的最低可能工作范圍，而將其他固有頻率移 動到高于發(fā)動機的工作范圍（稱為第一軸彎曲模式的第=固有頻率），可有利地控制此類失 衡。例如，對于W較高速度和負(fù)載進(jìn)行工作的發(fā)動機，固有振動頻率或至少它們的占主要的 諧波配置成在高于第=固有頻率的預(yù)期發(fā)動機工作范圍出現(xiàn)，同時抑制被調(diào)諧到在最低可 能的滿輪增壓器軸速度下出現(xiàn)的第一固有頻率和第二固有頻率的響應(yīng)。在本實施例中，軸 承表面B1、軸承表面B2、軸承表面B3和軸承表面B4中的Dl和D2與D3和D4之間的差產(chǎn)生期望 的特性。
[0056] 圖10和11示出根據(jù)本實用新型的滿輪增壓器的振動特性的圖形表示，在使用熱油 (例如，在正常工作溫度下的油）和冷油的情況下，操作滿輪增壓器W掃掠軸的各個旋轉(zhuǎn)速 度。一個挑戰(zhàn)是最小化針對所有油溫的軸位移，尤其是當(dāng)處于軸的前兩個固有頻率時，葉輪 可接觸護(hù)罩。第二個挑戰(zhàn)是最小化施加到滿輪增壓器軸承上的徑向負(fù)載，尤其是當(dāng)軸處于 軸的前兩個固有頻率時。運些阻尼器還被設(shè)計成使軸的兩個固有頻率在工作范圍內(nèi)盡可能 低，運使軸承負(fù)載得W最小化(軸承負(fù)載由根據(jù)軸速度的平方而變化的軸失衡驅(qū)動）。另一 個挑戰(zhàn)是確保軸的第=固有頻率高于工作速度，而擠壓膜阻尼器在實現(xiàn)運一點上起到一定 作用。
[0057] 如從上表中可見，流過軸承區(qū)域的潤滑油的量W及其粘度將隨溫度改變，因此針 對振動產(chǎn)生不同的阻尼特性。振動特性可從許多不同的方面(包括軸位移)量化為測量位 移、觀察位移或預(yù)期位移相對于軸承區(qū)域處的軸承直徑的百分比，軸承直徑在四個軸承區(qū) 域上進(jìn)行平均。如W上進(jìn)一步討論，穿過壓縮機側(cè)上的軸承表面Bl與軸承表面B2W及滿輪 機側(cè)上的軸承表面B3與軸承表面B4(見圖9)的潤滑油有助于抑制工作期間的振動和失衡。 通過在軸的兩側(cè)上選擇不同的油膜厚度(其控制軸動力學(xué)具有第一固有頻率和第二固有頻 率的阻尼），并且通過將運些前兩種模式移動到發(fā)動機的最低可能工作范圍，而將其他固有 頻率移動到高于發(fā)動機的工作范圍（被稱為第一軸彎曲模式的第=固有頻率），可有利地控 制此類失衡。例如，對于W較高速度和負(fù)載進(jìn)行工作的發(fā)動機，固有振動頻率或至少它們的 占主要的諧波被配置成在高于第=固有頻率的預(yù)期發(fā)動機工作范圍出現(xiàn)，同時抑制被調(diào)諧 到在最低可能的滿輪增壓器軸速度下出現(xiàn)的第一固有頻率和第二固有頻率的響應(yīng)。在本實 施例中，軸承表面Bl、軸承表面B2、軸承表面B3和軸承表面B4中的Dl和D2與D3和D4之間的差 產(chǎn)生期望的特性。
[0058] 圖10示出軸速度使用熱油在軸位移上掃掠的結(jié)果，其中，作為最大速度百分比的 軸速度516沿水平軸線繪制，而W(%)表達(dá)的位移距離相對于軸承直徑的百分比位移518沿 垂直軸線繪制。示出了兩條曲線，虛線表示壓縮機響應(yīng)曲線520,而實線表示滿輪機響應(yīng)曲 線522。壓縮機響應(yīng)曲線520表示示出每個測試點的百分比位移518和在壓縮機葉輪(例如， 圖3的壓縮機葉輪213 )處所取的軸速度范圍內(nèi)的對應(yīng)軸速度516的點的集合。類似地，滿輪 機響應(yīng)曲線522表示示出每個測試點的百分比位移518和在滿輪機葉輪(例如，圖3的滿輪機 葉輪212)處所取的軸速度范圍內(nèi)的對應(yīng)軸速度516的點的集合。圖11示出針對相同參數(shù)繪 制但用于冷油的相同曲線。
[0059] 如從圖10和圖11的圖形中可見，當(dāng)潤滑油溫?zé)釙r，在低于最大速度10%的壓縮機葉 輪速度下可出現(xiàn)稍高于2%的峰值負(fù)載，如圖形上的點524所表示，而在大約相同的軸速度 下，在滿輪機葉輪處可出現(xiàn)具有大約0.5%的低得多的位移百分比的負(fù)載，如點526所表示。 如通過圖10中的壓縮機響應(yīng)曲線520可W看到，對于壓縮機葉輪，在最大速度的10%至大約 85%之間的軸速度范圍（占發(fā)動機工作范圍的大部分）內(nèi)的百分比位移在小于1%處保持恒 定。在最大速度的10%至100%之間的速度范圍內(nèi)，滿輪機響應(yīng)曲線522顯示出具有小于0.5% 的相對恒定峰值位移的更好的負(fù)載輪廓。
[0060] 如圖11所示，當(dāng)潤滑油冷卻時，在大約50%的滿輪機葉輪處可出現(xiàn)大約7%的峰值負(fù) 載，如圖形上的點532所表示，而在大約相同的軸速度下，在壓縮機葉輪處可出現(xiàn)具有大約 4.4%的低得多的位移百分比的負(fù)載，如點530所表示。在大約5%的速度下，可W看到與在熱 油條件（圖10)中看到的那些類似的峰值，其中壓縮機葉輪具有大約3.5%的峰值位移百分 比，如點534所表示，而滿輪機葉輪具有大約1%的峰值位移百分比，如點526所表示。在兩種 情況下，使用冷油的在5%速度下的峰值位移大約為熱油的峰值位移的兩倍。
[0061 ]仍然使用冷油（圖11 )，對于滿輪機葉輪，隨著軸速度的增加，在55%至大約115%之 間的軸速度范圍（占發(fā)動機工作范圍的大部分）內(nèi)的百分比位移在小于1%處保持恒定。在 55%至115%之間的范圍內(nèi)，壓縮機響應(yīng)曲線520顯示出具有大約小于0.5%的相對恒定峰值位 移的更好的負(fù)載輪廓。使用運些負(fù)載輪廓，軸的轉(zhuǎn)子動力學(xué)是可接受的直到油變熱，并且然 后在預(yù)期發(fā)動機工作范圍內(nèi)穩(wěn)定到小于1%的低峰值位移。注意，在圖10和圖11的圖形上，空 轉(zhuǎn)的發(fā)動機速度可W為圖表中所示范圍的大約10%。
[0062]當(dāng)組裝根據(jù)本實用新型的滿輪增壓器時，并且尤其是當(dāng)將軸承殼體202的組件放 在一起時，可使用夾具實行某些過程步驟，如圖12至圖15所示。在圖12中，焊接到軸126端部 的滿輪機葉輪212的組件在垂直位置安裝到夾具602上，其中滿輪機葉輪在底部。在將第一 環(huán)形密封件508和第二環(huán)形密封件512(圖6)裝配到軸上之后，具有已安裝的隔熱罩254的軸 承殼體202圍繞軸126插入，直到滿輪機凸緣256抵靠在第二夾具604上，從而在滿輪機凸緣 256與滿輪機葉輪212之間設(shè)定適當(dāng)?shù)木嚯x，如圖13所示。
[0063] 將包括外座圈261、內(nèi)座圈263 W及軸承242和軸承243的各種部件圍繞軸126插入 軸承孔260中，并且在安裝各種密封件之后，組裝軸承保持架266 W閉合軸承殼體202并且在 軸126與軸承孔260之間設(shè)定適當(dāng)?shù)耐?、度，如圖14所示。然后，將壓縮機葉輪213安裝到軸 126的自由端上，如圖15所示。在所示的組裝順序中，在進(jìn)行滿輪機的組裝之前，軸126端部 上的滿輪機葉輪212的子組件可旋轉(zhuǎn)地平衡，使得軸可確定其后組裝的其余部件(包括壓縮 機葉輪213)的同屯、度，W維持平衡組件。作為可選步驟，整個組件可在組裝之后配平平衡W 減少失衡，尤其是減少在使用冷油進(jìn)行工作時可存在的那些失衡?？赏ㄟ^在中屯、輪穀和/或 在壓縮機葉片頂端處將材料從壓縮機葉輪去除來完成配平衡。為確定待去除的材料的量W 及運種去除的位置，整個組件可放置在旋轉(zhuǎn)平衡機上。進(jìn)一步注意到，當(dāng)與具有與本文所示 不同的密封裝置的滿輪增壓器相比較時，在軸承保持架內(nèi)孔內(nèi)的徑向密封件的接合還減少 了必須去除W平衡組件的材料的量，其中軸承保持架幫助將軸同屯、地放置到軸承孔中。
[0064] 工業(yè)實用性
[0065] 應(yīng)當(dāng)理解，W上描述提供了所公開系統(tǒng)和技術(shù)的示例。然而，可W設(shè)想的是，本實 用新型的其他實施在細(xì)節(jié)上可不同于W上示例。對本實用新型或其示例的所有引用旨在參 考當(dāng)時討論的特定示例，并非更一般地旨在暗含關(guān)于本實用新型保護(hù)范圍的任何限制。除 非另外指示，否則關(guān)于某些特征的所有區(qū)別性和貶意性的語言旨在指示那些特征并非優(yōu) 選，而不是將此類特征從本實用新型的保護(hù)范圍中完全排除。
[0066] 除非本文另外指示，否則本文的值的范圍的詳述僅旨在用作單獨地參考落入該范 圍內(nèi)的每個獨立值的速記方法，并且每個獨立值被包括到本說明書中，如同其在本文被單 獨列舉。除非本文另外指示或者與上下文明顯矛盾，否則本文所述的所有方法可W任何適 合的順序執(zhí)行。
【主權(quán)項】
1. 一種渦輪增壓器，其特征在于包括： 渦輪機，其包括渦輪機葉輪； 壓縮機，其包括壓縮機葉輪； 軸承殼體，其設(shè)置并且連接在所述渦輪機和所述壓縮機之間，所述軸承殼體形成具有 第一供油通道和第二供油通道的軸承孔； 軸，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述軸承殼體內(nèi)并且延伸到所述渦輪機和所述壓縮機中，其中 所述渦輪機葉輪連接到所述軸的一端，并且其中所述壓縮機葉輪連接到所述軸的相對端， 使得所述渦輪機葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述渦輪機中，而所述壓縮機葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所 述壓縮機中； 軸承裝置，其設(shè)置在所述軸與所述軸承殼體之間，所述軸承裝置包括設(shè)置在所述軸承 孔中的外軸承座圈元件，其中所述外軸承座圈元件具有中空圓柱形形狀，所述中空圓柱形 形狀沿第一圓柱形軸承表面、第二圓柱形軸承表面、第三圓柱形軸承表面、第四圓柱形軸承 表面接合所述軸承孔，外軸承座圈元件具有與所述第一圓柱形軸承表面相鄰設(shè)置的第一端 和與所述第四圓柱形軸承表面相鄰設(shè)置的第二端； 其中所述外軸承座圈元件靠近所述第一端形成第一供油室，所述第一供油室與所述第 一供油通道至少部分重疊并且沿所述軸承孔在軸向方向上設(shè)置在所述第一圓柱形軸承表 面與第二圓柱形軸承表面之間；以及 其中所述外軸承座圈元件靠近所述第二端形成第二供油室，所述第二供油室與所述第 二供油通道至少部分重疊并且在所述軸向方向上設(shè)置在所述第三圓柱形軸承表面與第四 圓柱形軸承表面之間； 其中，在工作期間，通過所述第一供油通道提供的油充滿所述第一供油室并且穿過所 述軸承孔與所述第一圓柱形軸承表面和第二圓柱形軸承表面之間的徑向縫隙，而通過所述 第二供油通道提供的油充滿所述第二供油室并且穿過所述軸承孔與所述第三圓柱形軸承 表面和第四圓柱形軸承表面之間的附加徑向縫隙； 其中所述第一圓柱形軸承表面和第二圓柱形軸承表面各自具有第一相應(yīng)的直徑并且 沿第一軸向長度軸向延伸，其中所述第三圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面各自具有 第二相應(yīng)的直徑并且沿第二軸向長度軸向延伸，使得所述第一圓柱形軸承表面、第二圓柱 形軸承表面、第三圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面中的每個容許油的相應(yīng)第一擠壓 膜直徑、第二擠壓膜直徑、第三擠壓膜直徑和第四擠壓膜直徑在其中；以及 其中所述第一擠壓膜直徑不同于所述第三擠壓膜直徑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述第一擠壓膜直徑等于所述第二 擠壓膜直徑，而所述第三擠壓膜直徑等于所述第四擠壓膜直徑。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述第一擠壓膜直徑或第二擠壓膜 直徑與軸承孔直徑之間的差與所述軸承孔直徑的比值為0.0021。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述第一圓柱形軸承表面或第二圓 柱形軸承表面中的每個在所述軸向方向上的長度與所述軸承孔的比值為0.3。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述第三擠壓膜直徑或第四擠壓膜 直徑與軸承孔直徑之間的差與所述軸承孔直徑的比值為0.0031。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述第三圓柱形軸承表面或第四圓 柱形軸承表面中的每個在所述軸向方向上的長度與所述軸承孔的比值為0.2。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述軸承裝置進(jìn)一步包括內(nèi)軸承座 圈元件，所述內(nèi)軸承座圈元件接合所述軸并且可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述外軸承座圈元件內(nèi)，所 述內(nèi)軸承座圈元件形成擴張部分，所述擴張部分相對于其接合所述軸的端部具有增大的內(nèi) 徑。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述軸在端部處連接到所述內(nèi)軸承 座圈元件，所述端部具有第一直徑，所述軸在所述端部之間進(jìn)一步形成細(xì)長部分，所述細(xì)長 部分具有小于所述第一直徑的第二直徑，以及 其中所述內(nèi)軸承座圈元件的所述增大的內(nèi)徑與所述軸的所述細(xì)長部分在軸向方向上 重疊。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述內(nèi)軸承座圈元件由兩個部件形 成，即，壓縮機側(cè)杯狀件和渦輪機側(cè)杯狀件，并且其中螺母將所述壓縮機側(cè)杯狀件接合到所 述軸。10. -種內(nèi)燃發(fā)動機，其具有在氣缸體中形成的多個燃燒室、設(shè)置成向所述燃燒室提供 空氣或空氣與排氣混合物的進(jìn)氣歧管，以及設(shè)置成從所述燃燒室接收排氣的排氣歧管，其 特征在于，所述內(nèi)燃發(fā)動機進(jìn)一步包括： 渦輪機，其包括環(huán)繞渦輪機葉輪的渦輪機殼體，所述渦輪機殼體流體連接到所述排氣 歧管，并且設(shè)置成從所述排氣歧管接收排氣，以驅(qū)動所述渦輪機葉輪； 壓縮機，其包括環(huán)繞壓縮機葉輪的壓縮機殼體，所述壓縮機殼體流體連接到所述進(jìn)氣 歧管，并且設(shè)置成向所述進(jìn)氣歧管提供空氣； 軸承殼體，其設(shè)置并且連接在所述渦輪機與所述壓縮機之間，所述軸承殼體形成從中 通過的軸承孔，所述軸承孔容納使所述渦輪機葉輪和所述壓縮器葉輪互連的軸，以在其間 傳輸動力，所述軸承殼體進(jìn)一步形成第一供油通道和第二供油通道； 其中所述軸可旋轉(zhuǎn)地裝配在所述軸承殼體內(nèi)并且延伸到所述渦輪機和所述壓縮機中， 使得所述渦輪機葉輪連接到所述軸的一端，而所述壓縮機葉輪連接到所述軸的相對端； 軸承裝置，其設(shè)置在所述軸與所述軸承殼體之間，所述軸承裝置包括第一軸承和第二 軸承，所述第一軸承中具有多個第一滾動體元件，所述第二軸承中具有多個第二滾動體元 件，所述多個第一滾動體元件接合在第一內(nèi)座圈與第一外座圈之間，所述多個第二滾動體 元件接合在第二內(nèi)座圈與第二外座圈之間；外軸承座圈元件，其設(shè)置在所述軸承孔內(nèi)并且 形成所述第一外座圈和第二外座圈，而內(nèi)軸承座圈元件形成所述第一內(nèi)座圈和第二內(nèi)座 圈； 其中所述外軸承座圈元件具有形成外壁的中空圓柱形形狀，所述外壁沿第一圓柱形軸 承表面、第二圓柱形軸承表面、第三圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面接合所述軸承 孔，所述外壁具有與所述第一圓柱形軸承表面相鄰設(shè)置的第一端和與所述第四圓柱形軸承 表面相鄰設(shè)置的第二端； 其中所述外壁靠近所述第一端形成第一供油室，所述第一供油室與所述第一供油通道 至少部分重疊并且沿所述軸承孔在軸向方向上設(shè)置在所述第一圓柱形軸承表面與第二圓 柱形軸承表面之間；以及 其中所述外壁靠近所述第二端形成第二供油室，所述第二供油室與所述第二供油通道 至少部分重疊并且在所述軸向方向上設(shè)置在所述第三圓柱形軸承表面與第四圓柱形軸承 表面之間； 其中，在工作期間，通過所述第一供油通道提供的油充滿所述第一供油室并且穿過所 述軸承孔與所述第一圓柱形軸承表面和第二圓柱形軸承表面之間的徑向縫隙，而通過所述 第二供油通道提供的油充滿所述第二供油室并且穿過所述軸承孔與所述第三圓柱形軸承 表面和第四圓柱形軸承表面之間的附加徑向縫隙； 其中所述第一圓柱形軸承表面和第二圓柱形軸承表面各自具有第一相應(yīng)的直徑并且 沿第一軸向長度軸向延伸，其中所述第三圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面各自具有 第二相應(yīng)的直徑并且沿第二軸向長度軸向延伸，使得所述第一圓柱形軸承表面、第二圓柱 形軸承表面、第三圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承表面中的每個容許油的相應(yīng)第一擠壓 膜直徑、第二擠壓膜直徑、第三擠壓膜直徑和第四擠壓膜直徑在其中； 其中所述第一擠壓膜直徑不同于所述第三擠壓膜直徑， 其中所述第一擠壓膜直徑等于所述第二擠壓膜直徑，以及 其中所述第三擠壓膜直徑等于所述第四擠壓膜直徑。
【文檔編號】F01D25/18GK205422849SQ201620174988
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月8日
【發(fā)明人】R·E·安娜緹, T·哈特萊
【申請人】卡特彼勒公司