涡轮增压器废气门阀轴衬的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种用于涡轮增压器的废气门阀轴衬，用于避免卡住。
【背景技术】
[0002]内燃发动机(ICE)经常被要求在可靠的基础上产生相当高的功率水平以持续延长的时间段。很多这种ICE组件采用增压装置，如排气涡轮驱动的涡轮增压器，以在气流进入发动机的进气歧管之前压缩该气流，以便增加功率和效率。
[0003]具体地说，涡轮增压器是离心气体压缩机，与否则在周围大气压下可获得的相比，该涡轮增压器迫使更多的空气并因此更多的氧气进入ICE的燃烧室。被迫使进入ICE的含氧空气的额外质量提高了发动机的容积效率，允许其在给定循环中燃烧更多的燃料，并由此产生更多功率。通常，这种涡轮增压器由发动机的排气来驱动。
[0004]典型的排气驱动的涡轮增压器包括中心轴，该中心轴由一个或多个轴承支撑，并且在涡轮叶轮和空气压缩机叶轮之间传递旋转运动。涡轮和压缩机叶轮二者都固定到轴，其与各种轴承部件相组合构成涡轮增压器的旋转组件。涡轮增压器通常采用废气门阀以限制旋转组件的操作速度，以便保持涡轮增压器增压在规定限度内，并且防止旋转组件超速。
【发明内容】
[0005]本公开的一个实施方式涉及一种涡轮增压器，该涡轮增压器将气流加压，以传送到内燃发动机，该内燃发动机被构造成排出燃烧后气体。所述涡轮增压器包括旋转组件，该旋转组件具有涡轮叶轮和压缩机叶轮，该涡轮叶轮设置在涡轮壳体内侧，而所述压缩机叶轮设置在压缩机盖内侧。涡轮增压器还包括排气门组件，该排气门组件被构造成选择性地将发动机的燃烧后气体的至少一部分远离涡轮叶轮重定向。
[0006]排气门组件包括阀、连接到所述阀的可旋转轴以及相对于所述涡轮壳体固定并且围绕所述轴同心设置的轴衬。轴在所述轴衬内侧旋转以由此选择性地打开和关闭所述阀。所述轴衬由长度、与涡轮壳体接触的外表面和与所述轴接触的内表面来限定。所述内表面包括多个纵向沟槽，所述沟槽被构造成减少轴衬和轴之间的摩擦，并且避免轴相对于所述轴衬卡住。
[0007]至少一个纵向沟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。构想到的陶瓷基材料可以是碳化硅、氮化硅、碳化铬、氧化锆、碳-碳复合物和金属陶瓷复合物中的一种。
[0009]所述纵向沟槽可围绕所述内表面被均匀间隔开并且朝向外表面延伸出。
[0010]所述多个纵向沟槽可以包括四个单独的沟槽。
[0011]所述多个纵向沟槽中的至少一个可以沿着所述轴衬的长度的至少75%延伸。
[0012]所述多个纵向沟槽中的至少一个可以被构造成收集颗粒，由此减小轴衬和轴之间的摩擦。
[0013]所述涡轮增压器可以另外包括定位特征结构，所述定位特征结构被构造成相对于所述涡轮壳体设定所述轴衬。
[0014]本公开的另一实施方式涉及一种内燃发动机，该内燃发动机具有如上所述的涡轮增压器。
[0015]根据一方面，提供一种内燃发动机，包括:
[0016]汽缸，所述汽缸被构造成接收空气燃料混合物，用于在其中燃烧；
[0017]往复式活塞，所述往复式活塞设置在所述汽缸内侧并被构造成从其排出燃烧后气体；以及
[0018]涡轮增压器，所述涡轮增压器与所述活塞流体连通并被构造成将从周围接收的气流加压并将加压的气流传送到所述汽缸，所述涡轮增压器包括:
[0019]涡轮壳体和压缩机盖；
[0020]旋转组件，所述旋转组件具有设置在所述涡轮壳体内侧的涡轮叶轮以及设置在所述压缩机盖内侧的压缩机叶轮，其中所述旋转组件被所述燃烧后气体围绕轴线旋转；以及
[0021]废气门组件，所述废气门组件被构造成选择性地将所述燃烧后气体的至少一部分远离所述涡轮叶轮重定向，并由此限制所述旋转组件的旋转速度以及从周围接收的所述气流的压力，所述废气门组件包括:
[0022]阀、连接到所述阀的可旋转轴以及相对于所述涡轮壳体固定并围绕所述轴同心设置的轴衬，使得所述轴在所述轴衬内侧旋转，由此选择性地打开和关闭所述阀；
[0023]其中，所述轴衬由长度、与所述涡轮壳体接触的外表面以及与所述轴接触的内表面限定，且其中所述内表面包括多个纵向沟槽，所述纵向沟槽被构造成减少所述轴衬和所述轴之间的摩擦并避免所述轴相对于所述轴衬卡住。
[0024]优选地，其中，所述纵向沟槽中的至少一个包括低摩擦材料。
[0025]优选地，其中，所述低摩擦材料是石墨。
[0026]优选地，其中，所述低摩擦材料是陶瓷基材料。
[0027]优选地，其中，所述陶瓷基材料是碳化硅、氮化硅、碳化铬、氧化锆、碳-碳复合物和金属-陶瓷复合物中的一种。
[0028]优选地，其中，所述纵向沟槽围绕所述内表面均匀间隔开，且朝向所述外表面延伸出。
[0029]优选地，其中，所述多个纵向沟槽包括四个单独的纵向沟槽。
[0030]优选地，其中，所述多个纵向沟槽中的至少一个沿着所述轴衬的长度的至少75%延伸。
[0031]优选地，其中，所述多个纵向沟槽中的至少一个被构造成收集颗粒物，由此减小所述轴衬和所述轴之间的摩擦。
[0032]优选地，其中，所述祸轮增压器包括定位特征结构，所述定位特征结构被构造成相对于所述涡轮壳体设定所述轴衬。
[0033]根据另一方面，提供一种用于加压气流以传送到内燃发动机的涡轮增压器，所述内燃发动机产生燃烧后气体，所述涡轮增压器包括:
[0034]涡轮壳体和压缩机盖；
[0035]旋转组件，所述旋转组件具有设置在所述涡轮壳体内侧的涡轮叶轮以及设置在所述压缩机盖内侧的压缩机叶轮，其中，所述旋转组件由所述燃烧后气体围绕轴线旋转；以及
[0036]废气门组件，所述废气门组件被构造成选择性地将所述燃烧后气体的至少一部分远离所述涡轮叶轮重定向，并由此限制所述旋转组件的旋转速度以及从周围接收的气流的压力，所述废气门组件包括:
[0037]阀、连接到所述阀的可旋转轴、以及轴衬，所述轴衬相对于所述涡轮壳体固定并围绕所述轴同心设置，使得所述轴在所述轴衬内侧旋转，并由此选择性打开和关闭所述阀；
[0038]其中，所述轴衬由长度、与所述涡轮壳体相接触的外表面以及与所述轴接触的内表面限定，并且其中，所述内表面包括多个纵向沟槽，所述多个纵向沟槽被构造成减少所述轴衬和所述轴之间的摩擦并避免所述轴相对于所述轴衬卡住。
[0039]优选地，其中，至少一个纵向沟槽包括低摩擦材料。
[0040]优选地，其中，所述低摩擦材料是石墨。
[0041 ] 优选地，其中，所述低摩擦材料是陶瓷基材料。
[0042]优选地，其中，所述陶瓷基材料是碳化硅、氮化硅、碳化铬、氧化锆、碳-碳复合物和金属-陶瓷复合物中的一种。
[0043]优选地，其中，所述纵向沟槽围绕所述内表面均匀间隔开，并且朝向所述外表面延伸出。
[0044]优选地，其中，所述多个纵向沟槽包括多个单独的沟槽。
[0045]优选地，其中，所述多个纵向沟槽中的至少一个沿着所述轴衬的长度的至少75%延伸。
[0046]优选地，其中，所述多个纵向沟槽中的至少一个被构造成收集颗粒物，由此减小所述轴衬和所述轴之间的摩擦。
[0047]优选地，所述祸轮增压器还包括定位特征结构，所述定位特征结构被构造成相对于所述涡轮壳体设定所述轴衬。
[0048]在结合附图和所附的权利要求考虑时，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将从对实施所描述的发明的实施方式和最佳模式的下面的详细描述中更轻易理解到。
【附图说明】
[0049]图1是根据本公开的实施方式的具有涡轮增压器的发动机的透视图；
[0050]图2是图1所示的涡轮增压器的透视局部横截面图，示出包括阀、连接到阀并被构造成在轴衬内旋转的轴的废气门组件；
[0051]图3是图1和2所示的轴和轴衬子组件的示意性放大局部横截面图；
[0052]图4是根据一个实施方式的图2所示的轴衬的示意性放大横截面侧视图；
[0053]图5是根据可替代实施方式的图2所示的轴衬的示意性放大横截面侧视图；
[0054]图6是根据可替代实施方式的图3所示的轴和轴衬子组件的示意性放大横截面侧视图。
【具体实施方式】
[0055]参照附图，图中相同的附图标记在若干图中始终对应于相同或类似的部件，图1示出内燃发动机10。发动机10还包括汽缸体12，在该汽缸体12内布置有多个汽缸14。如图1所示，发动机10还可包括汽缸盖16，该汽缸盖16安装到汽缸体12上。每个汽缸14包括活塞18，该活塞18被构造成在所述汽缸14内往复运动。
[0056]燃烧室20形成在所述汽缸14内在汽缸盖16的底表面和活塞18的顶部之间。如本领域技术人员所已知的，每个燃烧室20从汽缸盖16接收燃料和空气，所述燃料和空气形成燃料空气混合物，用于随后在提及的燃烧室内燃烧。汽缸盖16也被构造成从燃烧室20排出燃烧后气体。发动机10还包括曲柄轴22，该曲柄轴22被构造成在汽缸体12内旋转。作为适当比例的燃料空气混合物在燃烧室20内燃烧的结果，曲柄轴22被活塞18旋转。在空气燃料混合物在特定燃烧室20内燃烧之后，特定活塞18的往复运动作用为将燃烧后气体24从相应的汽缸14排出。
[0057]如图1所示，发动机10另外地包括进气系统30，该进气系统30被构造成将气流32从周围导引到汽缸14。进气系统30包括进气管道34、涡轮增压器36 (也在图2_3中示出)以及进气歧管(未示出)。虽然未示出，进气系统30可以另外包括在涡轮增压器36上游的空气滤清器，用于从气流32去除外来颗粒和其他空气携带的碎肩。进气空气管道34被构造成将气流32从周围导引到涡轮增压器36，同时涡轮增压器被构造成将被接收的气流加压并且将加压气流排放到进气歧管。进气歧管转而将先前加压的气流32分配到汽缸14，用于与适当量的燃料混合，并用于所形成的燃料空气混合