涡轮增压器中心壳体的制作方法
【技术领域】
[0001]在本文中公开的主题总体上涉及用于内燃发动机以及尤其用于壳体的涡轮机械。
【背景技术】
[0002]涡轮增压器可以包括设置在压缩机壳体与涡轮机壳体之间的中心壳体，其中，中心壳体支撑一个或多个轴承，用于旋转操作性地联接到由涡轮机壳体容纳的涡轮机叶轮和由压缩机壳体容纳的压缩机叶轮的涡轮增压器轴。在操作期间，这种涡轮增压器能够从内燃发动机的高温排气的流动中提取能量，以压缩内燃发动机的进入空气。
[0003]作为示例，中心壳体可以形成为一体工件，例如，在机加工工艺之前使用铸造工艺。铸造工艺可以涉及提供组装的组合式芯，在该芯周围，使用模具(例如，铸件)铸造中心壳体。在这种示例中，模具可以由包含在模具盒内的压实砂构成，其中，压实砂形成部件形状的外表面。作为示例，芯可以位于模具内(例如，在由压实砂构成的形状内)。为了形成铸造部件，模具可以装有熔融金属或合金等材料，该材料可以流入在压实砂与芯之间的空间内(如果有的话)。在硬化填充材料之后，模具盒可以打开并且去除压实砂，以露出铸造部件。在具有芯的情况下，然后可以从铸造部件中去除，例如，作为除芯工艺的一部分。通过铸造形成为一体工件的中心壳体具有各种问题。例如，碎肩可陷入难以进入或检查的区域(例如，通过芯形成的区域)内。还可以复杂化或者另外限制机加工，尤其在使用一个或多个芯形成的区域方面。这种与制造相关的问题可以对涡轮增压器操作具有影响。
[0004]涡轮增压器操作的各种方面可受到温度的影响。例如，在一个或多个轴承由润滑剂润滑的情况下，在中心壳体内的高温可造成润滑剂降解、结焦、沉积物形成等。作为另一个示例，从涡轮机侧到压缩机侧的热回放能够更加增大由压缩造成的进入空气温度，这可相应地增大增压空气冷却器的负荷。关于上述一体工件中心壳体，由于制造，所以可以具有用于收集润滑剂的陷阱，其中，时间和温度可以造成结焦。进一步地，作为一体工件，热能可以容易地从中心壳体的涡轮机侧传导到压缩机侧，这可以用于提高轴承和轴系统的温度。
[0005]在本文中描述涡轮增压器部件、组件等的各种示例，作为示例，可以有助于在操作期间制造、减少热回放(heat soak back)并且提高性能。
【附图说明】
[0006]结合在附图中显示的示例进行时，参照以下详细描述，可以更完整地理解在本文中描述的各种方法、装置、组件、系统、构件等及其等同物，其中:
图1为涡轮增压器和内燃发动机以及控制器的示图；
图2为沿着线A-A的中心壳体的示例的立体视图以及中心壳体的剖视图；
图3为中心壳体的立体视图以及中心壳体的背板和支承轴套(boss)的示例的立体视图；
图4为中心壳体的立体视图以及中心壳体的外壳的示例的立体视图；
图5为涡轮增压器组件的示例以及操作温度的示例的切开视图； 图6为中心壳体的联接部件的联接机构的示例的一系列视图以及方法的示例的方框图；
图7为组件的示例的切开视图；
图8为中心壳体的示例的立体视图和剖视图；
图9为中心壳体的示例的切开视图；
图10为中心壳体的示例的切开视图以及中心壳体的部件的立体视图；
图11为中心壳体的示例的切开视图以及中心壳体的多个部件的爆炸视图；
图12为中心壳体的不例的一系列切开视图；
图13为图12的部分中心壳体的一系列剖视图；以及图14为中心壳体的示例的切开视图。
【具体实施方式】
[0007]涡轮增压器通常用于增大内燃发动机的输出。参照图1，作为示例，系统100能够包括内燃发动机110和涡轮增压120。如在图1中所示出，系统100可以为车辆101的一部分，其中，系统100设置在发动机舱内并且连接至将排气引入排气出口 109中的排气导管103，例如，位于乘客舱105的后面。在图1的示例中，可以提供处理单元107，以处理排气(例如，以便通过分子的催化转化等来减少发射)。
[0008]如在图1中所示出，内燃发动机110包括发动机组118，该发动机组容纳操作性地驱动轴112 (例如，通过活塞)的一个或多个燃烧室以及为空气提供到发动机组118的流动路径的进入口 114和提供发动机组118的排气的流动路径的排气口 116。
[0009]涡轮增压120能够用于从排气中提取能量并且将能量提供给进入空气，该进入空气可以与燃料相结合，以形成燃烧气体。如在图1中所示出，涡轮增压120包括空气入口134、轴122、用于压缩机叶轮125的压缩机壳体组件124、用于涡轮机叶轮127的涡轮机壳体组件126、另一个壳体组件128以及排气出口 136。在设置在压缩机壳体组件124与涡轮机壳体组件126之间时，壳体128可以称为中心壳体组件。轴122可以是包括各种部件的轴组件。轴122可以由设置在壳体组件128内(例如，设置在由一个或多个孔壁限定的孔内)的轴承系统(例如，轴颈轴承、滚动元件轴承等)可旋转地支撑，以便涡轮机叶轮127的旋转造成压缩机叶轮125旋转(例如，由轴122可旋转地联接)。作为示例，中心壳体旋转组件(CHRA)能够包括压缩机叶轮125、涡轮机叶轮127、轴122、壳体组件128以及各种其他部件(例如，在轴向位置中设置在压缩机叶轮125与壳体组件128之间的压缩机侧板)。
[0010]在图1的示例中，可变几何组件129显示为部分设置在壳体组件128与壳体组件126之间。这种可变几何组件可以包括叶片或其他部件，用于改变在涡轮机壳体组件126中造成涡轮机叶轮空间的通道的几何图形。作为示例，可以提供可变几何压缩机组件。
[0011]在图1的示例中，废气门阀(或者简称为废气门)135位于涡轮机壳体组件126的排气入口附近。能够控制废气门阀135，以便允许排气口 116的至少一些排气绕过涡轮机叶轮127。各种废气门、废气门部件等可以应用于传统的固定喷嘴涡轮机、固定叶片式喷嘴涡轮机、可变喷嘴涡轮机、双涡流涡轮增压器等中。
[0012]在图1的示例中，还显示了排放气体再循环(EGR)导管115，该导管可以可选地具有一个或多个阀门117，例如，以便允许排气流入位于压缩机叶轮125上游的位置中。
[0013]图1还显示了示例构件150，用于使排气流入排气涡轮机壳体组件152中；以及另一个示例构件170，用于使排气流入排气涡轮机壳体组件172中。在构件150中，气缸盖154包括在内部的通道156，用于将排气从气缸中引入涡轮机壳体组件152中，而在构件170中，歧管176提供了安装涡轮机壳体组件172，例如，排气管没有任何单独的中间长度。在示例构件150和170中，涡轮机壳体组件152和172可以被配置为供废气门、可变几何组件等使用。
[0014]在图1中，控制器190的示例显示为包括一个或多个处理器192、存储器194以及一个或多个接口 196。这种控制器可以包括电路，例如，发动机控制单元(ECU)的电路。如本文所描述的，可以结合控制器(例如，通过控制逻辑)，可选地实现各种方法或技术。控制逻辑可以取决于一个或多个发动机操作条件(例如，涡轮机转速、发动机转速、温度、负荷、润滑剂、冷却等)。例如，传感器可以通过一个或多个接口 196将信息发送给控制器190。控制逻辑可以依赖于这种信息，继而，控制器190可以输出控制信号，以便控制发动机操作。控制器190可以被配置为控制润滑剂流动、温度、可变几何组件(例如，可变几何压缩机或涡轮机)、废气门(例如，通过促动器)、电动机、或者与发动机、涡轮增压器(或涡轮增压器)等相关联的一个或多个其他部件。作为示例，涡轮增压器120可以包括可以(例如)联接到控制器190的一个或多个接口 196的一个或多个促动器和/或一个或多个传感器198。
[0015]图2示出了沿着线A-A的中心壳体200的示例的立体视图和中心壳体200的切开视图。如本文所描述的，可以相对于具有轴向“z”坐标、径向“r”坐标以及方位角“ Θ ”坐标(例如，见z轴、r轴以及方位角Θ方向)的柱坐标系统，显示各种部件。作为示例，中心壳体200可以相对于重力(g)定向，例如，用于润滑剂流动、轴稳固等目的。
[0016]如在图2的示例中所示出，中心壳体200包括部件300和外壳400。部件300包括背板301以及从背板301开始轴向延伸的支承轴套350。作为示例，部件300可以是联接在一起的一体式部件或多个部件(例如，将背板301和支承轴套350视为操作性地联接以形成部件300的单独部件)。作为示例，部件300可以是铸造的一体式部件，可以在组装成中心壳体200的一部分之前，随后机加工该部件。作为不例，外壳400可以是联接在一起的一体式部件或多个部件。作为示例，外壳400可以铸造为一体式部件，可以在组装成中心壳体200的一部分之前，随后机加工该部件。
[0017]如在图2的示例中所示出，部件300的背板301包括压缩机侧表面302和涡轮机侧表面304，支承轴套350从其中朝外轴向延伸(例如，在z轴方向)。背板301和支承轴套350形成具有孔开口 311的孔310，其中，孔310包括表面312和314，这两个表面可以与设置在孔310内的轴承形成间隙(例如，用于润滑剂成膜)。如所示出，孔310从在压缩机侧表面302的开口 311延伸到在支承轴套350的涡轮机侧表面308的开口 313。作为示例，孔310可以包括放大部分315，该放大部分可以提供围绕项圈(例如，推力项圈)的润滑剂流动。例如，沿着z轴，组装的涡轮增压器(例如，或者CHRA)可以包括压缩机叶轮、项圈以及轴承。在这种示例中，项圈可以是“甩油环”，例如，其中，项圈包括径向向外引导润滑剂的特征(例如，由于项圈的旋转)。
[0018]在图2的示例中，支承轴套350包括壁部分351、352、354以及357。例如，壁部分351形成孔表面312和314，而壁部分352形成润滑剂入口通道320，并且壁部分354形成润滑剂出口通道330。如所示出，在壁部分354与壁部分357之间具有径向缝隙。在图2的示例中，支承轴套350包括外表面305，例如，部分由壁部分352形成并且部分由壁部分357形成。
[0019]在图2的示例中，润滑剂入口通道320包括入口开口 322以及对着孔310打开的出口开口 324，并且润滑剂出口通道330包括在孔310处的入口开口 332和出口开口 334。每个通道320和330可以由各个轴限定，其中，例如，这些通道可以对准(例如，直杆可以由通道320和330接收)。
[0020]外壳400包括压缩机端部402和涡轮机端部408，在这两个端部之间形成空腔401，用于通过在压缩机端部402的开口 404接收支承轴套350。如所示出，涡轮机端部408包括孔410，例如，该孔与部件300的孔310轴向对准，其中，孔410在内表面406上的开口413与在外壳400的涡轮机端部408的开口 411之间延伸。
[0021 ] 在图2的示例中，外壳400包括润滑剂入口通道420和润滑剂出口通道430，其中，润滑剂入口通道420包括入口开口 422和出口开口 424，并且其中，