渦輪增壓器廢氣門閥軸襯的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及一種用于渦輪增壓器的廢氣門閥軸襯，用于避免卡住。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)經(jīng)常被要求在可靠的基礎(chǔ)上產(chǎn)生相當(dāng)高的功率水平以持續(xù)延長(zhǎng)的時(shí)間段。很多這種ICE組件采用增壓裝置，如排氣渦輪驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器，以在氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管之前壓縮該氣流，以便增加功率和效率。
[0003]具體地說(shuō)，渦輪增壓器是離心氣體壓縮機(jī)，與否則在周圍大氣壓下可獲得的相比，該渦輪增壓器迫使更多的空氣并因此更多的氧氣進(jìn)入ICE的燃燒室。被迫使進(jìn)入ICE的含氧空氣的額外質(zhì)量提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率，允許其在給定循環(huán)中燃燒更多的燃料，并由此產(chǎn)生更多功率。通常，這種渦輪增壓器由發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣來(lái)驅(qū)動(dòng)。
[0004]典型的排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器包括中心軸，該中心軸由一個(gè)或多個(gè)軸承支撐，并且在渦輪葉輪和空氣壓縮機(jī)葉輪之間傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。渦輪和壓縮機(jī)葉輪二者都固定到軸，其與各種軸承部件相組合構(gòu)成渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)組件。渦輪增壓器通常采用廢氣門閥以限制旋轉(zhuǎn)組件的操作速度，以便保持渦輪增壓器增壓在規(guī)定限度內(nèi)，并且防止旋轉(zhuǎn)組件超速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式涉及一種渦輪增壓器，該渦輪增壓器將氣流加壓，以傳送到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)被構(gòu)造成排出燃燒后氣體。所述渦輪增壓器包括旋轉(zhuǎn)組件，該旋轉(zhuǎn)組件具有渦輪葉輪和壓縮機(jī)葉輪，該渦輪葉輪設(shè)置在渦輪殼體內(nèi)側(cè)，而所述壓縮機(jī)葉輪設(shè)置在壓縮機(jī)蓋內(nèi)側(cè)。渦輪增壓器還包括排氣門組件，該排氣門組件被構(gòu)造成選擇性地將發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒后氣體的至少一部分遠(yuǎn)離渦輪葉輪重定向。
[0006]排氣門組件包括閥、連接到所述閥的可旋轉(zhuǎn)軸以及相對(duì)于所述渦輪殼體固定并且圍繞所述軸同心設(shè)置的軸襯。軸在所述軸襯內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)以由此選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述閥。所述軸襯由長(zhǎng)度、與渦輪殼體接觸的外表面和與所述軸接觸的內(nèi)表面來(lái)限定。所述內(nèi)表面包括多個(gè)縱向溝槽，所述溝槽被構(gòu)造成減少軸襯和軸之間的摩擦，并且避免軸相對(duì)于所述軸襯卡住。
[0007]至少一個(gè)縱向溝槽可以包括低摩擦材料。
[0008]所述低摩擦材料可以是石墨或陶瓷基材料。構(gòu)想到的陶瓷基材料可以是碳化硅、氮化硅、碳化鉻、氧化鋯、碳-碳復(fù)合物和金屬陶瓷復(fù)合物中的一種。
[0009]所述縱向溝槽可圍繞所述內(nèi)表面被均勻間隔開(kāi)并且朝向外表面延伸出。
[0010]所述多個(gè)縱向溝槽可以包括四個(gè)單獨(dú)的溝槽。
[0011]所述多個(gè)縱向溝槽中的至少一個(gè)可以沿著所述軸襯的長(zhǎng)度的至少75%延伸。
[0012]所述多個(gè)縱向溝槽中的至少一個(gè)可以被構(gòu)造成收集顆粒，由此減小軸襯和軸之間的摩擦。
[0013]所述渦輪增壓器可以另外包括定位特征結(jié)構(gòu)，所述定位特征結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成相對(duì)于所述渦輪殼體設(shè)定所述軸襯。
[0014]本公開(kāi)的另一實(shí)施方式涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有如上所述的渦輪增壓器。
[0015]根據(jù)一方面，提供一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括:
[0016]汽缸，所述汽缸被構(gòu)造成接收空氣燃料混合物，用于在其中燃燒；
[0017]往復(fù)式活塞，所述往復(fù)式活塞設(shè)置在所述汽缸內(nèi)側(cè)并被構(gòu)造成從其排出燃燒后氣體；以及
[0018]渦輪增壓器，所述渦輪增壓器與所述活塞流體連通并被構(gòu)造成將從周圍接收的氣流加壓并將加壓的氣流傳送到所述汽缸，所述渦輪增壓器包括:
[0019]渦輪殼體和壓縮機(jī)蓋；
[0020]旋轉(zhuǎn)組件，所述旋轉(zhuǎn)組件具有設(shè)置在所述渦輪殼體內(nèi)側(cè)的渦輪葉輪以及設(shè)置在所述壓縮機(jī)蓋內(nèi)側(cè)的壓縮機(jī)葉輪，其中所述旋轉(zhuǎn)組件被所述燃燒后氣體圍繞軸線旋轉(zhuǎn)；以及
[0021]廢氣門組件，所述廢氣門組件被構(gòu)造成選擇性地將所述燃燒后氣體的至少一部分遠(yuǎn)離所述渦輪葉輪重定向，并由此限制所述旋轉(zhuǎn)組件的旋轉(zhuǎn)速度以及從周圍接收的所述氣流的壓力，所述廢氣門組件包括:
[0022]閥、連接到所述閥的可旋轉(zhuǎn)軸以及相對(duì)于所述渦輪殼體固定并圍繞所述軸同心設(shè)置的軸襯，使得所述軸在所述軸襯內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，由此選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉所述閥；
[0023]其中，所述軸襯由長(zhǎng)度、與所述渦輪殼體接觸的外表面以及與所述軸接觸的內(nèi)表面限定，且其中所述內(nèi)表面包括多個(gè)縱向溝槽，所述縱向溝槽被構(gòu)造成減少所述軸襯和所述軸之間的摩擦并避免所述軸相對(duì)于所述軸襯卡住。
[0024]優(yōu)選地，其中，所述縱向溝槽中的至少一個(gè)包括低摩擦材料。
[0025]優(yōu)選地，其中，所述低摩擦材料是石墨。
[0026]優(yōu)選地，其中，所述低摩擦材料是陶瓷基材料。
[0027]優(yōu)選地，其中，所述陶瓷基材料是碳化硅、氮化硅、碳化鉻、氧化鋯、碳-碳復(fù)合物和金屬-陶瓷復(fù)合物中的一種。
[0028]優(yōu)選地，其中，所述縱向溝槽圍繞所述內(nèi)表面均勻間隔開(kāi)，且朝向所述外表面延伸出。
[0029]優(yōu)選地，其中，所述多個(gè)縱向溝槽包括四個(gè)單獨(dú)的縱向溝槽。
[0030]優(yōu)選地，其中，所述多個(gè)縱向溝槽中的至少一個(gè)沿著所述軸襯的長(zhǎng)度的至少75%延伸。
[0031]優(yōu)選地，其中，所述多個(gè)縱向溝槽中的至少一個(gè)被構(gòu)造成收集顆粒物，由此減小所述軸襯和所述軸之間的摩擦。
[0032]優(yōu)選地，其中，所述禍輪增壓器包括定位特征結(jié)構(gòu)，所述定位特征結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成相對(duì)于所述渦輪殼體設(shè)定所述軸襯。
[0033]根據(jù)另一方面，提供一種用于加壓氣流以傳送到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生燃燒后氣體，所述渦輪增壓器包括:
[0034]渦輪殼體和壓縮機(jī)蓋；
[0035]旋轉(zhuǎn)組件，所述旋轉(zhuǎn)組件具有設(shè)置在所述渦輪殼體內(nèi)側(cè)的渦輪葉輪以及設(shè)置在所述壓縮機(jī)蓋內(nèi)側(cè)的壓縮機(jī)葉輪，其中，所述旋轉(zhuǎn)組件由所述燃燒后氣體圍繞軸線旋轉(zhuǎn)；以及
[0036]廢氣門組件，所述廢氣門組件被構(gòu)造成選擇性地將所述燃燒后氣體的至少一部分遠(yuǎn)離所述渦輪葉輪重定向，并由此限制所述旋轉(zhuǎn)組件的旋轉(zhuǎn)速度以及從周圍接收的氣流的壓力，所述廢氣門組件包括:
[0037]閥、連接到所述閥的可旋轉(zhuǎn)軸、以及軸襯，所述軸襯相對(duì)于所述渦輪殼體固定并圍繞所述軸同心設(shè)置，使得所述軸在所述軸襯內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，并由此選擇性打開(kāi)和關(guān)閉所述閥；
[0038]其中，所述軸襯由長(zhǎng)度、與所述渦輪殼體相接觸的外表面以及與所述軸接觸的內(nèi)表面限定，并且其中，所述內(nèi)表面包括多個(gè)縱向溝槽，所述多個(gè)縱向溝槽被構(gòu)造成減少所述軸襯和所述軸之間的摩擦并避免所述軸相對(duì)于所述軸襯卡住。
[0039]優(yōu)選地，其中，至少一個(gè)縱向溝槽包括低摩擦材料。
[0040]優(yōu)選地，其中，所述低摩擦材料是石墨。
[0041 ] 優(yōu)選地，其中，所述低摩擦材料是陶瓷基材料。
[0042]優(yōu)選地，其中，所述陶瓷基材料是碳化硅、氮化硅、碳化鉻、氧化鋯、碳-碳復(fù)合物和金屬-陶瓷復(fù)合物中的一種。
[0043]優(yōu)選地，其中，所述縱向溝槽圍繞所述內(nèi)表面均勻間隔開(kāi)，并且朝向所述外表面延伸出。
[0044]優(yōu)選地，其中，所述多個(gè)縱向溝槽包括多個(gè)單獨(dú)的溝槽。
[0045]優(yōu)選地，其中，所述多個(gè)縱向溝槽中的至少一個(gè)沿著所述軸襯的長(zhǎng)度的至少75%延伸。
[0046]優(yōu)選地，其中，所述多個(gè)縱向溝槽中的至少一個(gè)被構(gòu)造成收集顆粒物，由此減小所述軸襯和所述軸之間的摩擦。
[0047]優(yōu)選地，所述禍輪增壓器還包括定位特征結(jié)構(gòu)，所述定位特征結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成相對(duì)于所述渦輪殼體設(shè)定所述軸襯。
[0048]在結(jié)合附圖和所附的權(quán)利要求考慮時(shí)，本公開(kāi)的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從對(duì)實(shí)施所描述的發(fā)明的實(shí)施方式和最佳模式的下面的詳細(xì)描述中更輕易理解到。
【附圖說(shuō)明】
[0049]圖1是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的透視圖；
[0050]圖2是圖1所示的渦輪增壓器的透視局部橫截面圖，示出包括閥、連接到閥并被構(gòu)造成在軸襯內(nèi)旋轉(zhuǎn)的軸的廢氣門組件；
[0051]圖3是圖1和2所示的軸和軸襯子組件的示意性放大局部橫截面圖；
[0052]圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的圖2所示的軸襯的示意性放大橫截面?zhèn)纫晥D；
[0053]圖5是根據(jù)可替代實(shí)施方式的圖2所示的軸襯的示意性放大橫截面?zhèn)纫晥D；
[0054]圖6是根據(jù)可替代實(shí)施方式的圖3所示的軸和軸襯子組件的示意性放大橫截面?zhèn)纫晥D。
【具體實(shí)施方式】
[0055]參照附圖，圖中相同的附圖標(biāo)記在若干圖中始終對(duì)應(yīng)于相同或類似的部件，圖1示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括汽缸體12，在該汽缸體12內(nèi)布置有多個(gè)汽缸14。如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)10還可包括汽缸蓋16，該汽缸蓋16安裝到汽缸體12上。每個(gè)汽缸14包括活塞18，該活塞18被構(gòu)造成在所述汽缸14內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0056]燃燒室20形成在所述汽缸14內(nèi)在汽缸蓋16的底表面和活塞18的頂部之間。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的，每個(gè)燃燒室20從汽缸蓋16接收燃料和空氣，所述燃料和空氣形成燃料空氣混合物，用于隨后在提及的燃燒室內(nèi)燃燒。汽缸蓋16也被構(gòu)造成從燃燒室20排出燃燒后氣體。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括曲柄軸22，該曲柄軸22被構(gòu)造成在汽缸體12內(nèi)旋轉(zhuǎn)。作為適當(dāng)比例的燃料空氣混合物在燃燒室20內(nèi)燃燒的結(jié)果，曲柄軸22被活塞18旋轉(zhuǎn)。在空氣燃料混合物在特定燃燒室20內(nèi)燃燒之后，特定活塞18的往復(fù)運(yùn)動(dòng)作用為將燃燒后氣體24從相應(yīng)的汽缸14排出。
[0057]如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)10另外地包括進(jìn)氣系統(tǒng)30，該進(jìn)氣系統(tǒng)30被構(gòu)造成將氣流32從周圍導(dǎo)引到汽缸14。進(jìn)氣系統(tǒng)30包括進(jìn)氣管道34、渦輪增壓器36 (也在圖2_3中示出)以及進(jìn)氣歧管(未示出)。雖然未示出，進(jìn)氣系統(tǒng)30可以另外包括在渦輪增壓器36上游的空氣濾清器，用于從氣流32去除外來(lái)顆粒和其他空氣攜帶的碎肩。進(jìn)氣空氣管道34被構(gòu)造成將氣流32從周圍導(dǎo)引到渦輪增壓器36，同時(shí)渦輪增壓器被構(gòu)造成將被接收的氣流加壓并且將加壓氣流排放到進(jìn)氣歧管。進(jìn)氣歧管轉(zhuǎn)而將先前加壓的氣流32分配到汽缸14，用于與適當(dāng)量的燃料混合，并用于所形成的燃料空氣混合