渦輪增壓器及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【專利摘要】一種渦輪增壓器及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪增壓器包括渦輪機(jī)、壓縮機(jī)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(jī)葉輪和壓縮機(jī)葉輪互連。軸承裝置包括在外軸承座圈元件內(nèi)形成的第一軸承和第二軸承，外軸承座圈元件具有沿四個(gè)軸承表面接合軸承孔的外壁，所述四個(gè)軸承表面圍繞在外壁中形成的兩個(gè)供油室成對(duì)設(shè)置，外壁進(jìn)一步形成周向延伸的排油凹槽，排油凹槽設(shè)置成使得從供油室提供的穿過(guò)軸承表面中的一些的油通過(guò)周向延伸的排油凹槽流出。
【專利說(shuō)明】
滿輪増壓器及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)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(dòng)機(jī)上使用的滿輪 增壓器。
【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)被供應(yīng)有空氣和燃料的混合物用于在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒，該燃燒轉(zhuǎn)換成 機(jī)械動(dòng)力。為使該燃燒過(guò)程轉(zhuǎn)換成的動(dòng)力最大化，發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)的滿輪增壓器，滿輪機(jī)使用來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣 來(lái)壓縮流入發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣，從而促使比自然進(jìn)氣式發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的燃燒室。運(yùn)種增加的空氣供應(yīng)使燃料供給量增加，從而使發(fā)動(dòng) 機(jī)的動(dòng)力輸出增加。
[0004] 在常規(guī)滿輪增壓器中，提供發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油W潤(rùn)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(dòng)力從滿輪機(jī)傳送到壓縮機(jī)的滿輪增壓器軸。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間W 及在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉之后，期望避免發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油從軸承殼體滲漏到滿輪機(jī)和壓縮機(jī)的工作空 腔中。還期望促進(jìn)潤(rùn)滑油平衡地流過(guò)和流經(jīng)滿輪的各種部件。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型適用于用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的滿輪增壓器。在一個(gè)總的方面，本實(shí)用新型 描述了一種滿輪增壓器。滿輪增壓器包括滿輪機(jī)、壓縮機(jī)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?jié)M輪機(jī)葉輪和壓縮機(jī)葉輪互連。軸承裝置包括在外 軸承座圈元件內(nèi)形成的第一軸承和第二軸承，外軸承座圈元件具有沿四個(gè)軸承表面接合軸 承孔的外壁，所述四個(gè)軸承表面圍繞在外壁中形成的兩個(gè)供油室成對(duì)設(shè)置。外壁進(jìn)一步形 成兩個(gè)周向延伸的排油凹槽，排油凹槽設(shè)置成使得從供油室提供的穿過(guò)軸承表面中的一些 的油通過(guò)周向延伸的排油凹槽流出。
[0006] 在一方面，本實(shí)用新型描述了一種滿輪增壓器，該滿輪增壓器包括具有滿輪機(jī)葉 輪的滿輪機(jī)和具有壓縮機(jī)葉輪的壓縮機(jī)。軸承殼體設(shè)置并且連接在滿輪機(jī)和壓縮機(jī)之間。 軸承殼體形成軸承孔和第一供油通道與第二供油通道。軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在軸承殼體內(nèi)并且 延伸到滿輪機(jī)和壓縮機(jī)中。滿輪機(jī)葉輪連接到軸的一端，而壓縮機(jī)葉輪連接到軸的相對(duì)端， 使得滿輪機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在滿輪機(jī)中，而壓縮機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在壓縮機(jī)中。軸承 裝置設(shè)置在軸與軸承殼體之間。軸承裝置包括第一滾動(dòng)軸承和第二滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承中 的每個(gè)在外軸承座圈元件與內(nèi)軸承座圈元件之間形成，其中外軸承座圈元件設(shè)置在軸承孔 中，內(nèi)軸承座圈元件設(shè)置在外軸承座圈元件中。外軸承座圈元件具有形成外壁的中空?qǐng)A柱 形形狀，其中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，并且具有與第一軸承表面相鄰設(shè)置的第一端和與第四軸承 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)置在第一軸承表面與第二軸承表面之間，并且外 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=軸承表面與第四軸承表面之間。在工作期間，通過(guò)第一供油通道提供的油充 滿第一供油室并且穿過(guò)軸承孔與第一軸承表面和第二軸承表面之間的徑向縫隙。通過(guò)第二 供油通道提供的油充滿第二供油室并且穿過(guò)軸承孔與第=軸承表面和第四軸承表面之間 的附加徑向縫隙。外軸承座圈元件進(jìn)一步形成設(shè)置在第二軸承表面與第=軸承表面之間的 第一周向延伸的排油凹槽和第二周向延伸的排油凹槽，使得從第一供油室提供的穿過(guò)第二 軸承表面的油通過(guò)第一周向延伸的排油凹槽流出，而從第二供油室提供的穿過(guò)第=軸承表 面的油通過(guò)第二周向延伸的排油凹槽流出。
[0007] 所述外壁進(jìn)一步形成排流開(kāi)口，所述排流開(kāi)口將限定在所述外軸承座圈元件內(nèi)的 圓柱形空間與限定在所述軸承殼體內(nèi)的潤(rùn)滑腔流體連接，所述排流開(kāi)口用來(lái)使聚集在所述 外軸承座圈元件內(nèi)的油流出。
[0008] 通過(guò)所述第一供油室提供的穿過(guò)所述第一圓柱形軸承表面的油越過(guò)所述外壁的 所述第一端流出。
[0009] 通過(guò)所述第二供油室提供的穿過(guò)所述第四圓柱形軸承表面的油越過(guò)所述外壁的 所述第二端流出。
[0010] 在工作期間，所述外壁W旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在所述軸承孔內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)受到 沿所述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 承表面存在的油膜的粘度抑制。
[0011] 所述內(nèi)軸承座圈元件的端面形成遠(yuǎn)離所述軸傾斜的徑向向外的延伸部分，使得通 過(guò)所述第一圓柱形軸承表面提供的油在徑向向外方向上甩出。
[0012] 所述內(nèi)軸承座圈元件形成擴(kuò)張部分，所述擴(kuò)張部分相對(duì)于其接合所述軸的端部具 有增大的內(nèi)徑。
[0013] 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，所述軸進(jìn) 一步在所述端部之間進(jìn)一步形成細(xì)長(zhǎng)部分，所述細(xì)長(zhǎng)部分具有小于所述第一直徑的第二直 徑，W及
[0014] 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(zhǎng)部在軸向方向 上重疊。
[0015] 所述內(nèi)軸承座圈元件由兩個(gè)部件形成，即，壓縮機(jī)側(cè)杯狀件和滿輪機(jī)側(cè)杯狀件。
[0016] 在另一方面，本實(shí)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(jī)葉輪;通過(guò)在第一內(nèi)座 圈和第一外座圈中接合第一多個(gè)滾動(dòng)元件形成第一滾動(dòng)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(guò)在第二內(nèi)座圈和第二外座 圈中接合第二多個(gè)滾動(dòng)元件形成第二滾動(dòng)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(guò)軸承孔的軸之間，使得內(nèi)軸承座圈元件相對(duì)于外軸承座圈元件隨著軸旋轉(zhuǎn)。 外軸承座圈元件具有形成外壁的中空?qǐng)A柱形形狀，外壁沿著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)置的第一端和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與第二圓柱形軸承表面之間，并且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(guò)第一供油通道提供的油充滿第一供 油室并且穿過(guò)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。在工 作期間，通過(guò)第二供油通道提供的油充滿第二供油室并且穿過(guò)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。外軸承座圈元件沿外壁進(jìn)一步形成第一軸 向延伸的排油凹槽和第二軸向延伸的排油凹槽，并且排油凹槽設(shè)置在第二圓柱形軸承表面 與第=圓柱形軸承表面之間，使得從第一供油室提供的穿過(guò)第二圓柱形軸承表面的油通過(guò) 第一軸向延伸的排油凹槽流出，而從第二供油室提供的穿過(guò)第=圓柱形軸承表面的油通過(guò) 第二軸向延伸的排油凹槽流出。
[0017] 在又一方面，本實(shí)用新型描述了一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有在氣缸體中 形成的多個(gè)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。所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括滿輪機(jī)、壓縮機(jī)和軸承殼體，滿輪 機(jī)具有環(huán)繞滿輪機(jī)葉輪的滿輪機(jī)殼體，該滿輪機(jī)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(dòng)滿輪機(jī)葉輪，壓縮機(jī)具有環(huán)繞壓縮機(jī)葉輪的壓縮機(jī)殼體，該壓縮機(jī) 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(jī)與壓縮機(jī)之間，該軸承殼體形成從中穿過(guò)的軸承孔，軸承孔容納使?jié)M輪機(jī)葉輪和壓縮機(jī) 葉輪互連的軸，W在其間傳送動(dòng)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。 所述軸可旋轉(zhuǎn)地裝配在軸承殼體內(nèi)并且延伸到滿輪機(jī)和壓縮機(jī)中，使得滿輪機(jī)葉輪連接到 軸的一端，而壓縮機(jī)葉輪連接到軸的相對(duì)端。
[0018] 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(gè)由相應(yīng)的第一多個(gè)滾動(dòng)體元件和第二多個(gè)滾動(dòng)體元件形成，所述多 個(gè)滾動(dòng)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?qǐng)A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 端和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 面和第二圓柱形軸承表面之間，并且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=圓柱形軸承表面和第四圓柱形軸承 表面之間。在工作期間，通過(guò)第一供油通道提供的油充滿第一供油室并且穿過(guò)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(guò)第二供油通道提供的油 充滿第二供油室并且穿過(guò)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。外軸承座圈元件進(jìn)一步形成設(shè)置在第二軸承表面與第=軸承表面之間的第一 周向延伸的排油凹槽和第二周向延伸的排油凹槽，使得從第一供油室提供的穿過(guò)第二圓柱 形軸承表面的油通過(guò)第一周向延伸的排油凹槽流出，而從第二供油室提供的穿過(guò)第=圓柱 形軸承表面的油通過(guò)第二周向延伸的排油凹槽流出。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方框圖。
[0020] 圖2是從根據(jù)本實(shí)用新型的滿輪增壓器的側(cè)面透視的概略圖。
[0021] 圖3是通過(guò)圖2所示的滿輪增壓器中屯、的局部視圖。
[0022] 圖4是圖3所示的滿輪增壓器軸承的放大詳細(xì)視圖。
[0023] 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。
[0024] 圖7是圖3的局部視圖圖示，其示出通過(guò)圖2所示的滿輪增壓器軸承殼體的油的流 動(dòng)路徑。
[0025] 圖8是圖7的放大詳細(xì)視圖。
[0026] 圖9是根據(jù)本實(shí)用新型的兩個(gè)滿輪增壓器軸承的局部視圖。
[0027] 圖10和圖11是根據(jù)本實(shí)用新型的滿輪增壓器的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的圖形表示。
[0028] 圖12至圖15是根據(jù)本實(shí)用新型的軸承殼體組裝過(guò)程的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 本實(shí)用新型設(shè)及與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合使用的改進(jìn)型滿輪增壓器，W促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)100的簡(jiǎn)化方框圖。 發(fā)動(dòng)機(jī)100包括氣缸體104,氣缸體104設(shè)置有多個(gè)燃燒氣缸106。在所示實(shí)施例中，所示六個(gè) 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(gè)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(gè)連接到滿輪增壓器119的滿 輪機(jī)120。在所示實(shí)施例中，滿輪機(jī)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(jī)120 的排氣使得連接到軸126的滿輪機(jī)葉輪(未在此示出）旋轉(zhuǎn)。排氣通過(guò)出口 128排出滿輪機(jī) 120的殼體122。出口 128處的排氣在通過(guò)豎管或尾管134排放到環(huán)境中之前，任選地穿過(guò)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(dòng)機(jī)噪音的消音器132。
[0030] 軸126的旋轉(zhuǎn)使得壓縮機(jī)136的葉輪(未在此示出）旋轉(zhuǎn)。如圖1所示，壓縮機(jī)136可 W為軸流式壓縮機(jī)、徑流式壓縮機(jī)或混流式壓縮機(jī)，其配置成通過(guò)壓縮機(jī)進(jìn)口 140接收來(lái)自 空氣過(guò)濾器138的新鮮的過(guò)濾空氣流。壓縮機(jī)136的出口 142處的加壓空氣在被提供到發(fā)動(dòng) 機(jī)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(shí)施 例中，來(lái)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(dòng)機(jī)動(dòng)力。
[00川圖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(lái)自第 一排氣管道108的排氣流可穿過(guò)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(jì)量或控制穿過(guò)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(lái)自EGR管道156的 排氣可與來(lái)自增壓空氣冷卻器146的壓縮空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)100的進(jìn)氣歧管148內(nèi)混合。
[0032] 部分由于滿輪機(jī)120所呈現(xiàn)的流動(dòng)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(jī) 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(dòng)限制和流動(dòng)面積，確定了可在各種發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件下實(shí)現(xiàn)的EGR氣體的最大流 量。
[0033] 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(yùn)些附圖并且在隨 后的描述中，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，與已經(jīng)描述的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)和特征相同或類似的結(jié)構(gòu)和特征有時(shí)可 通過(guò)先前使用的相同參考標(biāo)記來(lái)表示。如圖所示，滿輪機(jī)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(rùn)滑腔206內(nèi)的軸承242和軸承243,潤(rùn)滑腔206在 軸承殼體202內(nèi)形成。潤(rùn)滑腔206包括潤(rùn)滑劑進(jìn)口端口 203和潤(rùn)滑劑出口開(kāi)口 205，它們?nèi)菁{ 從中流過(guò)的潤(rùn)滑流體流例如發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，從而當(dāng)軸126在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間旋轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑軸 承242和軸承243。
[0034] 軸126在一端連接到滿輪機(jī)葉輪212,而在另一端連接到壓縮機(jī)葉輪213。滿輪機(jī)葉 輪212配置成在連接到軸承殼體202的滿輪機(jī)殼體215內(nèi)旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)葉輪213設(shè)置成在壓縮 機(jī)殼體217內(nèi)旋轉(zhuǎn)。滿輪機(jī)葉輪212包括圍繞輪穀216徑向布置的多個(gè)葉片214。輪穀216連接 到軸126的端部。在所示實(shí)施例中，滿輪機(jī)葉輪212通過(guò)焊接連接在軸126的端部，但可使用 其他方法諸如通過(guò)使用緊固件將滿輪機(jī)葉輪連接到軸上。滿輪機(jī)葉輪212可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在 排氣滿輪機(jī)噴嘴230之間，排氣滿輪機(jī)噴嘴230在滿輪機(jī)殼體215內(nèi)限定。排氣滿輪機(jī)噴嘴 230在軸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(jī)葉輪212,使得滿輪 機(jī)120為混流式滿輪機(jī)，意為，排氣在徑向和軸向兩個(gè)方向上被提供到滿輪機(jī)葉輪。越過(guò)滿 輪機(jī)葉輪212的排氣經(jīng)由在殼體中形成的出口孔234排出滿輪機(jī)殼體215。出口孔234流體連 接到出口 128(圖1)。排氣滿輪機(jī)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(jī)殼體215中形成。進(jìn)氣通道236使排氣滿輪機(jī)噴嘴230與進(jìn)氣口 124(也參見(jiàn) 圖1)流體互連。注意，圖3示出了在滿輪機(jī)殼體215中形成的單個(gè)進(jìn)氣通道236,但在可選的 實(shí)施例中，在單個(gè)滿輪機(jī)殼體中可形成分開(kāi)的通道。
[0035] 在圖3所示的實(shí)施例中，進(jìn)氣通道236環(huán)繞滿輪機(jī)葉輪212和出口孔234的區(qū)域，并 通向圍繞滿輪機(jī)葉輪212整個(gè)周邊的排氣滿輪機(jī)噴嘴230。進(jìn)氣通道236的截面流動(dòng)面積沿 氣體的流動(dòng)路徑減小，該氣體經(jīng)由進(jìn)氣口 124進(jìn)入滿輪機(jī)120并且通過(guò)排氣滿輪機(jī)噴嘴230 被提供給滿輪機(jī)葉輪212。
[0036] 也形成用于滿輪機(jī)葉輪212的護(hù)罩的徑向噴嘴環(huán)238基本上圍繞滿輪機(jī)葉輪212的 整個(gè)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(jī)葉輪212限定排氣滿輪機(jī)噴嘴230。如圖3所示，徑向噴嘴環(huán)形成多個(gè)輪 葉246,運(yùn)些輪葉246是固定的并且圍繞徑向噴嘴環(huán)238對(duì)稱設(shè)置且工作用來(lái)將來(lái)自進(jìn)氣通 道236的排氣導(dǎo)向滿輪機(jī)葉輪212。多個(gè)輪葉246的形狀和配置可變化。在第一多個(gè)輪葉246 中的相鄰輪葉之間限定了具有傾斜形狀的流動(dòng)通路250。穿過(guò)流動(dòng)通路250的氣體的流動(dòng)動(dòng) 量大致切向且徑向向內(nèi)地導(dǎo)向滿輪機(jī)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(guò)輪葉的和在輪葉之間的氣體的流動(dòng)損 失，從而分別為滿輪機(jī)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(gè)緊固件252連接到滿輪機(jī)， 但也可使用其他方法連接到滿輪機(jī)。緊固件252接合隔熱罩254,隔熱罩254使用過(guò)盈配合和 支柱258連接到在軸承殼體202上形成的滿輪機(jī)凸緣256。
[0037] 軸承殼體202包封軸126的一部分，軸126通過(guò)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(gè)包括外座圈261、滾動(dòng)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(zhǎng)度圍繞軸126延伸。在工作期間，來(lái)自潤(rùn)滑劑進(jìn)口端口203的潤(rùn)滑油通過(guò)外部油累經(jīng)由通 道264提供給軸承242和軸承243,潤(rùn)滑油在聚集在潤(rùn)滑腔206中并且通過(guò)潤(rùn)滑劑出口開(kāi)口 205流出軸承殼體之前從通道264沖洗過(guò)軸承W使它們冷卻并且潤(rùn)滑。
[0038] 軸承242和軸承243通過(guò)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)置在軸承殼體202上形成的壓縮機(jī)裝配板268與壓縮機(jī)葉輪213之間。軸承保持架266形成 中屯、開(kāi)口 270，中屯、開(kāi)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(shí)，軸承242和軸承243保持在軸承孔260內(nèi)。軸承保持架266通過(guò)緊固件272(但可 使用其他緊固結(jié)構(gòu)或保持結(jié)構(gòu)）固定到壓縮機(jī)裝配板268,并且具軸向接合外座圈261的圓 柱形部分。圓柱形部分(如圖3所示與288相鄰)之間的接合有時(shí)可經(jīng)由保持板在軸承殼體與 外座圈之間產(chǎn)生摩擦接合，摩擦接合去除了使用W其他方式防止外座圈旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)的必要 性，諸如通過(guò)使用徑向延伸的銷或類似結(jié)構(gòu)。為防止材料在該界面磨損，可將氮化物表面處 理應(yīng)用到鄰接外座圈261的軸承保持架266的環(huán)形端面，或者可使用可增加材料硬度的類似 的耐磨處理。在所示實(shí)施例中，在工作期間，外座圈261事實(shí)上可關(guān)于軸承殼體W比軸慢的 多的旋轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)。在工作期間的運(yùn)種旋轉(zhuǎn)可受到存在于軸承表面B1、軸承表面B2、軸承表 面B3和軸承表面B4(見(jiàn)圖9)中的油膜的粘度抑制。運(yùn)種摩擦接合的分量也提供在外座圈的 滿輪機(jī)側(cè)上，當(dāng)滿輪機(jī)未工作時(shí)，外座圈的滿輪機(jī)側(cè)鄰接軸承孔260-端處的止動(dòng)表面(與 B4的端部相鄰的止動(dòng)表面），如圖6所示。在工作期間，在外座圈與止動(dòng)表面之間可形成幾千 分之一英寸的縫隙，該縫隙容許潤(rùn)滑油從中穿過(guò)。
[0039] 參見(jiàn)圖2和圖3,壓縮機(jī)136包括形成輪葉276的壓縮機(jī)輪葉環(huán)274,壓縮機(jī)輪葉環(huán) 274圍繞壓縮機(jī)葉輪213徑向設(shè)置。輪葉276使壓縮機(jī)進(jìn)口孔278與壓縮機(jī)滿形通道280流體 連接，壓縮機(jī)進(jìn)口孔278包含壓縮機(jī)葉輪213,壓縮機(jī)滿形通道280形成于壓縮機(jī)殼體217中 并且終止于壓縮機(jī)出口開(kāi)口282。螺栓284和圓形板區(qū)段286將滿輪機(jī)殼體215連接到滿輪機(jī) 凸緣256并且將壓縮機(jī)殼體217連接到壓縮機(jī)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)。
[0040] 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(jiǎn)單起見(jiàn)，與本文前述結(jié)構(gòu)相同或類似的結(jié)構(gòu)將通過(guò)先前使用的相同參考標(biāo)號(hào)來(lái)表 示。因此，也可稱為壓縮機(jī)側(cè)軸承的第一軸承242由多個(gè)滾動(dòng)體元件302形成，滾動(dòng)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(dòng)運(yùn)動(dòng)或滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，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(jī)側(cè)端形成。類似地，也可稱 為滿輪機(jī)側(cè)軸承的第二軸承243由多個(gè)滾動(dòng)體元件308形成，滾動(dòng)體元件308被限于在對(duì)應(yīng) 的外座圈凹槽310與內(nèi)座圈凹槽312之間進(jìn)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)或滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
[0041] 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(guò)軸承殼體202的潤(rùn)滑 油的期望流動(dòng)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(gè)集 油凹槽或供油室318,集油凹槽或供油室318中的每個(gè)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(guò)通道264的油聚集并且充滿兩個(gè)集油凹槽或給油室318中的 每個(gè)。潤(rùn)滑通道320延伸通過(guò)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(gè)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(rùn)滑和冷卻。外殼314進(jìn)一步形成排流開(kāi)口 322,排流開(kāi)口 322將圓柱形空間316與潤(rùn)滑腔206連接流體W使聚集在外座圈261內(nèi)的任何 油排出。
[0042] 外座圈261沿四個(gè)圓柱形軸承表面接觸軸承孔260,四個(gè)圓柱形軸承表面中的每個(gè) 具有沿軸中屯、線C/L的直徑和軸向長(zhǎng)度，直徑和軸向長(zhǎng)度已被設(shè)計(jì)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(jī)側(cè)開(kāi)始，第一軸承表面Bl具有外徑 DU參見(jiàn)圖9)并且沿軸向長(zhǎng)度Ll延伸。第二軸承表面B2具有直徑D2(圖9)和軸向長(zhǎng)度L2。第 S軸承表面B3具有直徑D3 (圖9 )并且沿軸向長(zhǎng)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(zhǎng)L4延伸。軸承表面也在圖9中示出。
[0043] 四個(gè)軸承表面B1、B2、B3和B4中的每個(gè)均容許在其中的潤(rùn)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(jī) 側(cè)供油室318的兩個(gè)軸承表面Bl和B2具有相同的擠壓膜直徑(SFD)，并且在軸向長(zhǎng)度方面一 起考慮化1+L2)。類似地，兩個(gè)滿輪機(jī)側(cè)軸承表面B3和B4具有相同的SFD，并且在軸向長(zhǎng)度方 面一起考慮化3+L4)。如本文所使用，SFD用于指在每個(gè)軸承表面與軸承孔之間的那些中空 圓柱形區(qū)域，其中，潤(rùn)滑油在工作期間穿過(guò)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(gè)圓柱形區(qū)域的長(zhǎng)度(圓柱形區(qū)域的"高度"）稱為SFD長(zhǎng)度。
[0044] 對(duì)于壓縮機(jī)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(duì)于相同的軸承表面，可表達(dá)為化1或L2)/ D的SFD長(zhǎng)度關(guān)于直徑的比值等于大約0.300。對(duì)于滿輪機(jī)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(duì)于相 同的軸承表面，可表達(dá)為化3或L4VD的SFD長(zhǎng)度關(guān)于直徑的比值等于大約0.200。換言之，在 所示實(shí)施例中，在工作期間潤(rùn)滑油從中流過(guò)的、可用于抑制軸的振動(dòng)和其他激勵(lì)的圓柱形 區(qū)域在壓縮機(jī)側(cè)上比在滿輪機(jī)側(cè)上更細(xì)并且更長(zhǎng)，圓柱形區(qū)域在滿輪機(jī)側(cè)上更粗并且更 短，由此提供不同的阻尼特性。
[0045] 在工作期間，通過(guò)通道提供的油充滿供油室318并且在一定程度上使供油室318加 壓。來(lái)自供油室318的潤(rùn)滑油被推入或進(jìn)入軸承表面Bl、B2、B3和B4的SFD，使得油從每個(gè)供 油室318朝向在一側(cè)上的壓縮機(jī)，在相對(duì)側(cè)上的滿輪機(jī)，并且朝向在兩側(cè)上的軸承殼體的中 屯、流出。為促進(jìn)潤(rùn)滑油流通過(guò)內(nèi)軸承表面B2和內(nèi)軸承表面B3,通過(guò)排流凹槽324(也參見(jiàn)圖 8)收集流向軸承殼體202中屯、的油，排流凹槽324在外座圈261的外表面上形成并且將油引 導(dǎo)到潤(rùn)滑腔206中。
[0046] 外座圈261環(huán)繞內(nèi)座圈262,內(nèi)座圈262反過(guò)來(lái)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(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)部分328在整個(gè) 軸向長(zhǎng)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(gè)端部326的縮小內(nèi) 徑336配合。
[0047] 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(zhǎng)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(shí)施例中，為有利于組 裝，內(nèi)座圈262由兩個(gè)部件形成，即，壓縮機(jī)側(cè)杯狀件340和滿輪機(jī)側(cè)杯狀件342。杯狀件中的 一個(gè)(在該情況下為滿輪機(jī)側(cè)杯狀件342)形成在其中接納壓縮機(jī)側(cè)杯狀件340的自由環(huán)形 面的凸部和壁。壓縮機(jī)側(cè)杯狀件340和滿輪機(jī)側(cè)杯狀件342-起形成內(nèi)座圈262,內(nèi)座圈262 具有中屯、擴(kuò)張部分344和兩個(gè)過(guò)渡部分346,過(guò)渡部分346使擴(kuò)張部分344與兩個(gè)端部326連 接。如圖8的放大詳細(xì)視圖所示，在端部、過(guò)渡部分346和擴(kuò)張部分344之間提供避免應(yīng)力集 中的平滑或斜切的過(guò)渡段350。在所示實(shí)施例中，可W為凸?fàn)罨虬紶畹拿總€(gè)斜切過(guò)渡段350 均W相同的半徑形成，但可使用不同的半徑。
[0048] 圖5示出圖3中壓縮機(jī)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。
[0049] 如還在圖5中可見(jiàn)，環(huán)形密封件406設(shè)置成在壓縮機(jī)的內(nèi)部工作室與軸承殼體的油 腔之間提供滑動(dòng)密封。更具體地，環(huán)形密封件406設(shè)置在開(kāi)放通路408中，開(kāi)放通路408與壓 縮機(jī)葉輪213后部?jī)?nèi)側(cè)上的環(huán)形表面410-起形成U形。開(kāi)放通路408在設(shè)置在軸承242的壓 縮機(jī)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(dòng)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(dòng)密封，滑動(dòng)密封提 供密封W防止?jié)櫥蛷妮S承殼體202滲漏到壓縮機(jī)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(jī)裝配板268之間。注意，預(yù)期內(nèi)座圈262的內(nèi)部348(圖4)大致不存在油，因?yàn)橐苍S 除了在壓縮機(jī)側(cè)杯狀件340與滿輪機(jī)側(cè)杯狀件342之間的界面之外，并未為潤(rùn)滑油提供進(jìn)入 開(kāi)口。如果發(fā)生滿輪增壓器故障，則在軸126可被拉向滿輪機(jī)殼體時(shí)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(jī)葉輪和軸組 件保持在軸承殼體內(nèi)。
[0050] 在所示實(shí)施例中，還提供曲折路徑W阻止油流朝向環(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(jī)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。
[0051] 圖6示出圖3中滿輪機(jī)葉輪212與軸承殼體202之間的界面A2處的放大詳細(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(guò)最里面的軸承表面B4的潤(rùn)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(jī)凸緣256的內(nèi)孔506之間提供兩個(gè)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。
[0052] 在工作期間，通過(guò)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(jī)凸 緣256的內(nèi)孔506的滑動(dòng)和密封接觸，阻止來(lái)自軸承殼體202內(nèi)的潤(rùn)滑油滲漏到滿輪機(jī)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(jī)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(shí)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(rùn)滑油滲漏到滿輪機(jī)殼體中。如果軸126朝向壓縮機(jī) 移置則提供相同的滑動(dòng)公差，在運(yùn)種情況下，第二環(huán)形密封件512可在內(nèi)孔506中移置同時(shí) 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(gè) 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(dòng)表面提供彈黃負(fù)載。
[0053] 圖7示出簡(jiǎn)化的潤(rùn)滑油流圖，在其中圖4所示的結(jié)構(gòu)用于說(shuō)明流動(dòng)路徑。在一個(gè)實(shí) 施例中，主油流519在潤(rùn)滑劑進(jìn)口端口 203處被提供。在點(diǎn)A，供應(yīng)壓力和油的流動(dòng)分開(kāi)進(jìn)入 通道264中，W到達(dá)供油室318。采用點(diǎn)B來(lái)描述設(shè)置在壓縮機(jī)側(cè)（圖的左側(cè)）上的供油室318 中的油壓，采用點(diǎn)C來(lái)描述設(shè)置在滿輪機(jī)側(cè)（圖的右側(cè))上的供油室318中的油壓。來(lái)自供油 室318的油穿過(guò)如前所述的軸承表面，并且流入潤(rùn)滑腔206中。出于描述的目的，在軸承Bl中 采用點(diǎn)E，在軸承B4中采用點(diǎn)F。表1在下面示出在代表典型發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件的不同工作壓力 (低、中和高，取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的速度)和溫度(冷油和熱油)下的W每分鐘加侖數(shù)(GPM)計(jì)的油 流量：
[0化4]
[0055] 如從上表中可見(jiàn)，點(diǎn)E處的較大縫隙導(dǎo)致更多的潤(rùn)滑油流向滿輪機(jī)，運(yùn)促進(jìn)了更有 效的冷卻。在上表中，熱油可在發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)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。
[0056] 如上所討論，穿過(guò)壓縮機(jī)側(cè)上的軸承表面Bl與軸承表面B2W及滿輪機(jī)側(cè)上的軸承 表面B3與軸承表面B4(見(jiàn)圖9)的潤(rùn)滑油有助于抑制工作期間的振動(dòng)和失衡。通過(guò)在軸的兩 側(cè)上選擇不同的油膜厚度(其控制軸動(dòng)力學(xué)具有超出發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍的固有振動(dòng)頻率），可 有利地控制此類失衡。例如，對(duì)于W較高速度和負(fù)載進(jìn)行工作的發(fā)動(dòng)機(jī)，固有振動(dòng)頻率或至 少它們的占主要的諧波被配置成在高于或低于發(fā)動(dòng)機(jī)工作的預(yù)期范圍出現(xiàn)。在本實(shí)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。
[0057] 圖10和11示出根據(jù)本實(shí)用新型的滿輪增壓器的振動(dòng)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(gè)旋轉(zhuǎn)速 度。如從上表中可見(jiàn)，流過(guò)軸承區(qū)域的潤(rùn)滑油量及其粘度將隨著溫度而改變，從而得到不同 的防振阻尼特性。振動(dòng)特性可從許多不同的方面(包括軸位移)量化為測(cè)量位移、觀察位移 或預(yù)期位移相對(duì)于軸承區(qū)域處的軸承直徑的百分比，軸承直徑在四個(gè)軸承區(qū)域上進(jìn)行平 均。
[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(duì)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(jī)響應(yīng)曲線520,而實(shí)線表示滿輪機(jī)響應(yīng)曲 線522。壓縮機(jī)響應(yīng)曲線520表示示出每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的百分比位移518和在壓縮機(jī)葉輪(例如， 圖3的壓縮機(jī)葉輪213 )處所取的軸速度范圍內(nèi)的對(duì)應(yīng)軸速度516的點(diǎn)的集合。類似地，滿輪 機(jī)響應(yīng)曲線522表示示出每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的百分比位移518和在滿輪機(jī)葉輪(例如，圖3的滿輪機(jī) 葉輪212)處所取的軸速度范圍內(nèi)的對(duì)應(yīng)軸速度516的點(diǎn)的集合。圖11示出針對(duì)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(jiàn)，當(dāng)潤(rùn)滑油溫?zé)釙r(shí)，在低于最大速度10%的壓縮機(jī)葉 輪速度下可出現(xiàn)稍高于2%的峰值振動(dòng)，如圖形上的點(diǎn)524所表示，而在大約相同的軸速度 下，在滿輪機(jī)葉輪處可出現(xiàn)具有大約0.5%的低得多的位移百分比的振動(dòng)，如點(diǎn)526所表示。 如通過(guò)圖10中的壓縮機(jī)響應(yīng)曲線520可W看到，對(duì)于壓縮機(jī)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(dòng)機(jī)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(jī)響應(yīng)曲線522顯示出具有小于0.5% 的相對(duì)恒定峰值位移的更好的振動(dòng)輪廓。
[0060] 如圖11所示，當(dāng)潤(rùn)滑油冷卻時(shí)，在大約50%的滿輪機(jī)葉輪處可出現(xiàn)大約7%的峰值振 動(dòng)，如圖形上的點(diǎn)532所表示，而在大約相同的軸速度下，在壓縮機(jī)葉輪處可出現(xiàn)具有大約 4.4%的低得多的位移百分比的振動(dòng)，如點(diǎn)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(jī)葉輪具有大約3.5%的峰值位移百分 比，如點(diǎn)534所表示，而滿輪機(jī)葉輪具有大約1%的峰值位移百分比，如點(diǎn)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(duì)于滿輪機(jī)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(dòng)機(jī)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(jī)響應(yīng)曲線520顯示出具有大約小于0.5%的相對(duì)恒定峰值位 移的更好的振動(dòng)輪廓。使用運(yùn)些振動(dòng)輪廓，軸的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)是可接受的直到油變熱，并且然 后在預(yù)期發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(shí)用新型的滿輪增壓器時(shí)，并且尤其是當(dāng)將軸承殼體202的組件放 在一起時(shí)，可使用夾具實(shí)行某些過(guò)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(jī)葉輪212的組件在垂直位置安裝到夾具602上，其中滿輪機(jī)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(jī)凸緣256抵靠在第二夾具604上，從而在滿輪機(jī)凸緣 256與滿輪機(jī)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(jī)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(jī)的組裝之前，軸126端部 上的滿輪機(jī)葉輪212的子組件可旋轉(zhuǎn)地平衡，使得軸126可確定其后組裝的其余部件(包括 壓縮機(jī)葉輪213)的同屯、度，W維持平衡組件。作為可選步驟，整個(gè)組件可在組裝之后配置平 衡W減少失衡，尤其是減少在使用冷油進(jìn)行工作時(shí)可存在的那些失衡。可通過(guò)在中屯、輪穀 和/或在壓縮機(jī)葉片頂端處將材料從壓縮機(jī)葉輪去除來(lái)完成配置平衡。為確定待去除的材 料的量W及運(yùn)種去除的位置，整個(gè)組件可放置在旋轉(zhuǎn)平衡機(jī)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(shí)，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(shí)用性
[0065] 應(yīng)當(dāng)理解，W上描述提供了所公開(kāi)系統(tǒng)和技術(shù)的示例。然而，可W設(shè)想的是，本實(shí) 用新型的其他實(shí)施在細(xì)節(jié)上可不同于W上示例。對(duì)本實(shí)用新型或其示例的所有引用旨在參 考當(dāng)時(shí)討論的特定示例，并非更一般地旨在暗含關(guān)于本實(shí)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(yǔ)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(shí)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(dú)地參考落入該范 圍內(nèi)的每個(gè)獨(dú)立值的速記方法，并且每個(gè)獨(dú)立值被包括到本說(shuō)明書中，如同其在本文被單 獨(dú)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(xiàng)】
1. 一種渦輪增壓器，其特征在于包括： 渦輪機(jī)，其包括渦輪機(jī)葉輪； 壓縮機(jī)，其包括壓縮機(jī)葉輪； 軸承殼體，其設(shè)置并且連接在所述渦輪機(jī)與所述壓縮機(jī)之間，所述軸承殼體形成軸承 孔和第一供油通道與第二供油通道； 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(jī)和所述壓縮機(jī)中，其中 所述渦輪機(jī)葉輪連接到所述軸的一端，并且其中所述壓縮機(jī)葉輪連接到所述軸的相對(duì)端， 使得所述渦輪機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述渦輪機(jī)中，而所述壓縮機(jī)葉輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所 述壓縮機(jī)中； 軸承裝置，其設(shè)置在所述軸與所述軸承殼體之間，所述軸承裝置包括第一滾動(dòng)軸承和 第二滾動(dòng)軸承，所述第一滾動(dòng)軸承和第二滾動(dòng)軸承中的每個(gè)在外軸承座圈元件與內(nèi)軸承座 圈元件之間形成，所述外軸承座圈元件設(shè)置在所述軸承孔中，所述內(nèi)軸承座圈元件設(shè)置在 所述外軸承座圈元件中； 其中所述外軸承座圈元件具有形成外壁的中空?qǐng)A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的第一端和與所述第四圓柱形軸承表面 相鄰的第二端； 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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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；以及 其中所述外軸承座圈元件進(jìn)一步形成設(shè)置在所述第二圓柱形軸承表面與第三圓柱形 軸承表面之間的第一周向延伸的排油凹槽和第二周向延伸的排油凹槽，使得： 從所述第一供油室提供的穿過(guò)所述第二圓柱形軸承表面的油通過(guò)所述第一周向延伸 的排油凹槽流出，并且 從所述第二供油室提供的穿過(guò)所述第三圓柱形軸承表面的油通過(guò)所述第二周向延伸 的排油凹槽流出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述外壁進(jìn)一步形成排流開(kāi)口，所 述排流開(kāi)口將限定在所述外軸承座圈元件內(nèi)的圓柱形空間與限定在所述軸承殼體內(nèi)的潤(rùn) 滑腔流體連接，所述排流開(kāi)口用來(lái)使聚集在所述外軸承座圈元件內(nèi)的油流出。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，通過(guò)所述第一供油室提供的穿過(guò)所 述第一圓柱形軸承表面的油越過(guò)所述外壁的所述第一端流出。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪增壓器，其特征在于，通過(guò)所述第二供油室提供的穿過(guò)所 述第四圓柱形軸承表面的油越過(guò)所述外壁的所述第二端流出。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，在工作期間，所述外壁以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 在所述軸承孔內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)受到沿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存在的油膜的粘度抑制。6. 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)軸承座圈元件的端面形成遠(yuǎn) 離所述軸傾斜的徑向向外的延伸部分，使得通過(guò)所述第一圓柱形軸承表面提供的油在徑向 向外方向上甩出。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述內(nèi)軸承座圈元件形成擴(kuò)張部 分，所述擴(kuò)張部分相對(duì)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，所述軸進(jìn)一步在所述端部之間進(jìn)一步形成細(xì)長(zhǎng)部分，所 述細(xì)長(zhǎng)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(zhǎng)部在軸向方向上重 置。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(gè)部件形 成，即，壓縮機(jī)側(cè)杯狀件和渦輪機(jī)側(cè)杯狀件。10. -種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有在氣缸體中形成的多個(gè)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(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括： 渦輪機(jī)，其包括環(huán)繞渦輪機(jī)葉輪的渦輪機(jī)殼體，所述渦輪機(jī)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(dòng)所述渦輪機(jī)葉輪； 壓縮機(jī)，其包括環(huán)繞壓縮機(jī)葉輪的壓縮機(jī)殼體，所述壓縮機(jī)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(jī)與所述壓縮機(jī)之間，所述軸承殼體形成從中 通過(guò)的軸承孔，所述軸承孔容納使所述渦輪機(jī)葉輪與所述壓縮機(jī)渦輪互連的軸，以在其間 傳遞動(dòng)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(jī)和所述壓縮機(jī)中， 使得所述渦輪機(jī)葉輪連接到所述軸的一端，而所述壓縮機(jī)葉輪連接到所述軸的相對(duì)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(gè)第一滾動(dòng)體元件，所述第二軸承中具有多個(gè)第二滾動(dòng)體元 件，所述多個(gè)第一滾動(dòng)體元件接合在第一內(nèi)座圈與第一外座圈之間，所述多個(gè)第二滾動(dòng)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?qǐng)A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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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；以及 其中所述外軸承座圈元件進(jìn)一步形成設(shè)置在所述第二圓柱形軸承表面與第三圓柱形 軸承表面之間的第一周向延伸的排油凹槽和第二周向延伸的排油凹槽，使得： 從所述第一供油室提供的穿過(guò)所述第二圓柱形軸承表面的油通過(guò)所述第一周向延伸 的排油凹槽流出，以及 從所述第二供油室提供的穿過(guò)所述第三圓柱形軸承表面的油通過(guò)所述第二周向延伸 的排油凹槽流出。
【文檔編號(hào)】F16C35/06GK205422943SQ201620175323
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月8日
【發(fā)明人】C·米勒, R·E·安娜緹
【申請(qǐng)人】卡特彼勒公司