物随后燃烧。
[0058]如图3所示，涡轮增压器36包括旋转组件37。旋转组件37包括轴38，所述轴38具有第一端部40和第二端部42。旋转组件37还包括涡轮叶轮46，该涡轮叶轮46靠近第一端部40安装到轴38上，并且被构造成通过从汽缸14发出的燃烧后气体24与轴38 —起围绕轴线43旋转。涡轮叶轮46典型地由耐高温和氧化的材料，如镍-铬基“因科内尔”超级合金形成，以可靠地承受燃烧后气体24的温度，在一些发动机中，该温度会达到2000华氏度。涡轮叶轮46设置在涡轮壳体48内部，所述涡轮壳体48包括涡轮涡螺或涡旋50。涡轮涡旋50接收燃烧后排气24并且将排气引导到涡轮叶轮46。涡轮涡旋50被构造成实现涡轮增压器36的特定性能特性，如效率和响应。
[0059]如进一步在图3中示出的，旋转组件37也包括压缩机叶轮52，该压缩机叶轮52安装到轴38上在第一和第二端部40、42之间。压缩机叶轮52经由特别构造的紧固件，如锁紧螺母53保持在轴38上。如本领域技术人员所理解的，锁紧螺母53是一种类型的紧固件，其包括夹紧的或不等螺距内螺纹，以接合相匹配部件，例如，轴38的外螺纹。锁紧螺母53的这种螺纹构造作用为使得在涡轮增压器36工作期间锁紧螺母从轴38松脱的可能性最小。另外，锁紧螺母53上的螺纹的方向可以被选择成使得锁紧螺母将具有随着轴38被燃烧后气体24起转上紧而非松脱的趋势。
[0060]压缩机叶轮52被构造成将从周围接收的气流52加压，用于最终传送到汽缸14。压缩机叶轮52设置在压缩机盖54内侧，该压缩机盖54包括压缩机涡螺或涡旋56。压缩机涡旋56接收气流32并且将气流引导到压缩机叶轮52。压缩机涡旋56被构造成实现涡轮增压器36的特定性能特性，如峰值气流和效率。于是，通过给涡轮叶轮46供能的燃烧后排气24将旋转赋予轴38，并将旋转进一步由于固定到轴上的压缩机叶轮而传输到压缩机叶轮52。
[0061]旋转组件37经由轴颈轴承58而被支撑，用于围绕轴线43旋转。在涡轮增压器36操作期间，旋转组件37可以通常以超过100，000转每分钟(RPM)的速度操作，同时产生用于发动机10的增压压力。如本领域技术人员所理解的，在发动机10的整个操作范围内，燃烧后排气24的可变的流量和力影响压缩机叶轮52可产生的增压压力的量。
[0062]继续参照图2和3，涡轮增压器36包括废气门组件60。废气门组件60被构造成选择性地将燃烧后排气24的至少一部分远离涡轮叶轮46重定向，并由此限制旋转组件37的旋转速度以及从周围接收的气流32的压力。废气门组件60包括阀62、连接到阀62上的可旋转轴64以及相对于所述涡轮壳体48轴向固定的轴衬66。如图4所示，涡轮增压器36包括定位特征结构，该定位特征结构被构造成相对于祸轮壳体48设定所述轴套。如图所示，定位特征结构可以是特别定位的圆周沟槽70 (图2和4)，该圆周沟槽70被销71 (图3)接合，该销71本身压入到涡轮壳体48内特别形成的孔中。如可以从图3看到的，轴衬66围绕轴64同心设置，使得轴在轴衬内侧旋转，由此选择性地打开和关闭阀62，用于控制在涡旋50和涡轮壳体出口 67之间的用于燃烧后排气24的旁通通道(未示出)。如图2-3所示，废气门组件60另外包括固定到轴64的臂61。此外，涡轮增压器36包括具有杆63A的致动器63，所述杆63A可操作地连接到臂61上。所述致动器63被构造成使臂61位移或旋转，以由此选择性地打开和关闭阀62。
[0063]如图4-5所示，轴64由外表面64_1限定。轴衬66由相应的内表面66_1、外表面66-2和长度66-3限定。当排气门阀阀组件60被操作时，轴64的外表面64_1与轴衬66的内表面66-1接触并相对于该内表面66-1旋转。在外表面64-1和内表面66_1之间建立预定的设计间隙72，由此提供轴64和轴衬66之间的有效承载接触。但是，在反复暴露于操作温度和污染物之后，涡轮壳体48通常经受腐蚀、氧化和尺寸扭曲，这趋于减小轴64和轴衬66之间的设计间隙72。另外，在这种“使用过的”或者经历热循环的涡轮壳体48内的剩余间隙72会收集各种颗粒物，所述颗粒物趋于增大轴64和轴衬66之间的摩擦并会最终导致所提及的部件之间的卡住。
[0064]为了抵消轴衬66和轴64之间的这种摩擦，并由此避免轴相对于轴衬卡住，内表面66-1包括多个纵向沟槽74。所述纵向沟槽74被构造成避免轴64相对于轴衬66卡住。每个纵向沟槽74由相应的宽度74-1、深度74-2和长度74_3限定。纵向沟槽74可以围绕内表面66-1均匀间隔开，并且朝向外表面66-2部分延伸出。纵向沟槽74被构造成收集颗粒物，以由此减小轴64和轴衬66之间的摩擦。单独的纵向沟槽74的数量可以是三个、四个(如图5所示)或者更多，大体取决于特定轴64和轴衬67的尺寸和封装。另外，每个相应的纵向沟槽74的长度74-3可以沿着轴衬66的长度74_3的至少75%延伸。
[0065]如图5所示，至少在多个纵向沟槽74上可以包括低摩擦材料76。在纵向沟槽74内包括低摩擦材料76对于控制在经历热循环的涡轮增压器36内的轴64和轴衬66之间的摩擦是有益的，并且可以被构造为石墨插件。所述低摩擦材料76也可以是陶瓷基材料。陶瓷基材料基于材料硬度超过典型的硬化钢的硬度来选择。另外，陶瓷基材料将针对它的操作过程中在可能由涡轮增压器36中遇到的高温下的耐摩性进行选择。此外，陶瓷基低摩擦材料76可以具有基质复合物结构，该基质复合物材料有目的地结合陶瓷-陶瓷或者陶瓷-非陶瓷材料。这种低摩擦材料76的基质结构例如可以是碳化硅、氮化硅、碳化铬、氧化锆、碳-碳或金属陶瓷复合物。
[0066]纵向沟槽74内的低摩擦材料76趋于定位在废气门组件60操作过程中在轴64和轴衬66之间最高单位负载，S卩，压力的预定位置78中。轴64和轴衬66之间的最高单位负载位置78可以经分析工具，如有限元分析(FEA)和/或凭经验，在涡轮增压器36的测试和研发过程中识别。如图6所示，轴64的外表面64-1可以类似地包括低摩擦材料76的插件，以进一步减小轴64和轴衬66之间的摩擦。于是，低摩擦材料76插件可以布置在离散位置中，如轴的外表面64-1上的区段80。
[0067]详细描述和附图或图示支持和描述本公开，但是本公开的范围仅由权利要求书限定。虽然已经详细描述了用于实施要求保护的公开的一些最佳模式和其他实施方式，但是仍存在用于实践所附权利要求中限定的本公开的各种替代设计和实施方式。此外，附图中所示的实施方式或者本描述中提及的各种实施方式的特点不必被理解为彼此独立的实施方式。而是，有可能的是，在实施方式的其中一个示例中描述的每个特性可以与来自其他实施方式一个或多个其他期望的特性相组合，导致未以文字描述或未参照附图描述的其他实施方式。于是，这种其他实施方式落入在所附权利要求的范围的框架内。
【主权项】
1.一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: 涡轮壳体和压缩机盖； 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，所述旋转组件通过所述燃烧后气体而围绕轴线旋转；以及 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: 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； 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。2.如权利要求1所述的涡轮增压器，其中，至少一个纵向沟槽包括低摩擦材料。3.如权利要求2所述的涡轮增压器，其中，所述低摩擦材料是石墨。4.如权利要求2所述的涡轮增压器，其中，所述低摩擦材料是陶瓷基材料。5.如权利要求4所述的涡轮增压器，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。6.如权利要求1所述的涡轮增压器，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。7.如权利要求6所述的涡轮增压器，其中，所述多个纵向沟槽包括四个单独的沟槽。8.如权利要求1所述的涡轮增压器，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。9.如权利要求1所述的涡轮增压器，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。10.如权利要求1所述的祸轮增压器，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。
【专利摘要】本发明公开一种涡轮增压器废气门阀轴衬。用于内燃发动机的涡轮增压器包括旋转组件，其具有设置在涡轮壳体内侧的涡轮叶轮以及设置在压缩机盖内侧的压缩机叶轮。所述涡轮增压器还包括废气门阀组件，其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所述涡轮叶轮重定向。所述废气门组件包括阀、连接到所述阀的可旋转轴以及轴衬，所述轴衬相对于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，用于打开和关闭所述阀。所述轴衬由长度、与所述涡轮壳体接触的外表面和与所述轴相接触的内表面限定。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，并避免轴相对于所述轴衬卡住。
【IPC分类】F02B37/00, F02C6/12, F01D17/10
【公开号】CN105443167
【申请号】CN201510492813
【发明人】J.斯沃茨, R.比拉斯, L.P.贝让, R.马德尔
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年8月12日
【公告号】DE102015114935A1, US20160084163