一种悬臂式集成微油润滑高速增压器及工作方法

本发明属于涡轮增压器的，具体的说，涉及一种悬臂式集成微油润滑高速增压器及工作方法。

背景技术：

1、传统涡轮增压器由压气机、涡轮机和中间体组成，如图1-2所示，所述中间体1的一侧固定安装有压气机壳体4，压气机壳体4内设置有压气机叶轮8，中间体1的另一侧固定安装有涡轮壳10，所述涡轮壳10内设置有涡轮转子9，涡轮转子9上一体连接有转子轴，转子轴的另一端贯穿中间体1并与相对应的压气机叶轮8固定连接，所述中间体1内安装有浮动轴承2和止推轴承3，所述浮动轴承2用于支撑转子轴高速转动；所述止推轴承3用于承载轴向载荷。

2、所述浮动轴承和止推轴承的内、外圈需要润滑油形成油膜进行承载减震；避免各组件之间接触产生磨损；因此传统涡轮增压器需要设置润滑油管路。

3、所述润滑油管路包括开设在中间体上的进油口6和回油口7，所述进油口6和回油口7分别与浮动轴承2和止推轴承3的位置处连通，所述进油口6和回油口7的另一端分别通过进回油管路与发动机的润滑油连通，实现将发动机润滑油同步输送到增压器内。

4、因此，使发动机在结构布置过程中需要预留出足够的空间进行油管排布；并且涡轮增压器内部由于润滑油的进入需要设置密封结构，防止润滑油进入压气机或涡轮机产生泄漏问题。

5、但是由于涡轮增压器高速旋转过程中各零件之间需要有缝隙避免不了产生摩擦，不可避免的会产生泄漏问题。

6、同时由于涡轮增压器中间体中有润滑油存在，靠近涡轮机部位由于高温的影响，会加剧润滑油老化，产生颗粒、碳化等问题，润滑油中的杂质会加剧涡轮增压器轴承磨损，产生卡滞、烧结、密封结构失效等问题。

7、因此在涡轮增压器排气温度较高的产品中会采用水冷结构，发动机需要单独增设进、回水管路供给涡轮增压器使用，这样就会导致涡轮增压器结构复杂，体积增大。

技术实现思路

1、本发明要解决的主要技术问题是提供一种悬臂式集成微油润滑高速增压器及工作方法，将涡轮增压器支撑转子轴转动的轴承由中间体部位调整到了压气机叶轮前端，使增压器结构紧凑，并且将存储润滑油的油腔设置在压气机壳体内，并且采油工微负压的原理对各个轴承处通入润滑油对其进行润滑，提高使用效果。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种悬臂式集成微油润滑高速增压器，包括压气机壳体，压气机壳体内转动安装有压气机叶轮，压气机叶轮的中部安装在转子轴上，其特征在于：转子轴靠近压气机壳体的一端延伸至压气机壳体的进气通道内一段距离，压气机壳体的进气通道内同轴且固定安装有用于支撑转子轴进行转动的支撑轴承组件，压气机壳体上设置有油腔，所述油腔与支撑轴承组件之间设置有用于向支撑轴承组件输送润滑油的输油通道。

4、以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

5、所述压气机壳体内位于进气通道内固定安装有导风轮；压气机壳体的前端通过第一密封组件固定安装有压气机罩，油腔设置在压气机壳体与压气机罩之间；压气机罩上靠近油腔的位置处开设有注油孔，注油孔内安装有空气塞，空气塞中设有微小孔，将油腔内的气压与大气压力保持一致。

6、进一步优化：所述压气机壳体远离压气机罩的一侧固定安装在支撑盘上，支撑盘的另一侧固定安装有涡轮壳，涡轮壳内设置有涡轮转子，转子轴靠近涡轮转子的一端依次贯穿压气机叶轮和支撑盘与涡轮转子固定连接。

7、进一步优化：所述支撑轴承组件包括衬套，衬套固定安装在导风轮上，衬套内开设有安装通孔，安装通孔为阶梯孔，衬套内靠近其两端位置处分别安装有第一球轴承和第二球轴承。

8、进一步优化：所述第一球轴承靠近第二球轴承的一侧安装有弹簧，弹簧的另一端与衬套内的轴肩顶接；第二球轴承靠近第一球轴承的一侧安装有垫片，垫片的另一侧与衬套内的轴肩顶接。

9、进一步优化：所述第一球轴承和第二球轴承的整体结构相同，均包括轴承外圈体、滚动体和轴承内滚道，轴承外圈体的内表面上开设有轴承外滚道；滚动体安装在轴承外滚道与轴承内滚道之间，轴承内滚道开设在转子轴相对应的位置处。

10、进一步优化：所述安装通孔的内表面直径均大于转子轴的外表面直径，衬套靠近压气叶轮的一端与压气叶轮之间留有缝隙，且该缝隙与安装通孔相连通；衬套远离压气机叶轮的一端密封连接有堵头。

11、进一步优化：所述转子轴内开设有轴向油孔，转子轴内靠近第一球轴承的位置处开设有多个第一径向油孔，第一径向油孔的外端与第一球轴承的轴承内滚道连通；转子轴内靠近第二球轴承的位置处开设有多个第二径向油孔，第二径向油孔的外端与第二球轴承的轴承内滚道连通；第一径向油孔和第二径向油孔的内端均与轴向油孔连通。

12、进一步优化：所述输油通道包括进油油芯，进油油芯的下端设置在油腔内，转子轴远离涡轮转子的一端位于安装通孔内转动连接有接油头；进油油芯的上端与接油头上的进油口连通。

13、一种悬臂式集成微油润滑高速增压器的工作方法，基于权利要求所述的悬臂式集成微油润滑高速增压器，该工作方法包括如下步骤；

14、步骤一、发动机排出的废气进入涡轮壳内后带动涡轮转子高速旋转，涡轮转子转动通过转子轴带动同轴的压气机叶轮高速旋转；

15、步骤二、所述空气塞中设有微小孔，通过该微小孔使油腔内的压力与大气压力保持一致，油腔内的压力为p0；

16、步骤三、所述压气机罩进气口位置处的压力为大气压力p0，压气机叶轮高速旋转将空气吸入，此时压气机叶轮前端位置处的压力为p1，p1＜p0，空气通过压气机叶轮进入压气机壳中，空气被压缩使压力升高，压气机壳体出口位置处的压力为p2，此时p2＞p0＞p1；

17、步骤四、已知p1＜大气压力p0，因此p1为负值；衬套与压气叶轮之间留有缝隙，此时该部分气体通过该缝隙进入衬套和转子轴之间形成的空腔内，导致该空腔内的压力同样为p1；

18、步骤五、转子轴内通过轴向油孔、第一径向油孔和第二径向油孔与第一球轴承和第二球轴承连通，第一径向油孔和第二径向油孔的压力同样为p1；

19、步骤六、所述油腔内的压力p0大于轴向油孔、第一径向油孔和第二径向油孔中的压力p1，此时油腔内的润滑油在压力差的作用下通过进油油芯被吸入到轴向油孔中，然后润滑油通过第一径向油孔和第二径向油孔进入相对应的第一球轴承和第二球轴承内为其进行润滑。

20、本发明采用上述技术方案，具有如下有益效果：

21、本发明能够将支撑转子轴的轴承由中间体的位置处调整到压气机叶轮的前端，压气机叶轮与涡轮转子的轴向跨距缩小，使该增压器的整体结构更加紧凑。

22、2、所述压气机壳体与压气机罩之间形成油腔，通过油腔用于储存对各个球轴承进行润滑的润滑油；不需要设置外部的进回油管路；并且球轴承可承受轴向载荷和径向载荷，不需要止推轴承，使整体结构简单；球轴承采用陶瓷材料制成大大降低整体重量，提高响应性；并且球轴承由于接触面积小需用的润滑油量较少，因此只需要在油腔内储存少量的润滑油即可满足长时间的运行需求。

23、3、本发明利用压气机进口位置处在压气机叶轮的高速旋转情况下为微负压的环境，将润滑油通过进油油芯和转子轴上开通的轴向、径向油孔输送到各球轴承的位置处并对其进行润滑；满足轴承的润滑，并且使该增压器的整体结构简单，方便制造和生产，提高使用效果。

24、下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。