[发明专利]电辅助涡轮增压器的浮动弹性支撑装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机用涡轮增压器的浮动弹性支撑装置，特别是一种采用电机辅助带动增压器转动的涡轮增压器电机部分的电辅助涡轮增压器的浮动弹性支撑装置，属于内燃机增压领域。

背景技术

涡轮增压器是利用发动机排出的废气能量驱动涡轮，并带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，新鲜空气在压气机叶轮离心力的作用下被压缩进入发动机的汽缸，从而增加了发动机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，从而提高了发动机的功率、节省了燃油的消耗，同时由于燃烧条件的改善，减少了废气中CO、HC、NO_X以及PM等有害物的排放，降低了发动机的噪音。废气涡轮增压器因为采用了发动机排除的废气能量作为动力，势必存在动力滞后、加速性能恶化等困扰增压发动机综合性能提升的难题。涡轮增压器特别是高档乘用车用涡轮增压器通过轻量化转子等手段在很大程度上改善了增压器的加速滞后等问题，但无法从根本上解决增压发动机在低速状态下存在的技术难题。随着用户对发动机综合性能需求的不断提升，目前国内外几家科研院校进行了电辅助涡轮增压器的研究开发。

电辅助涡轮增压器在发动机低速工况下，系统工作于电动辅助增压状态，电动机及其电控调速部分构成的辅助动力装置使用电瓶的能量向涡轮增压器的转子轴施加辅助动力，显著提升发动机的低速负荷能力。电辅助涡轮增压器在高速工况下系统工作于感应蓄能状态，涡轮转子传递的部分废气能量转变为电能进行储存，确保在增压器高速工况段压气机的转速得到稳定而不致过高。电辅助部分的控制单元根据发动机工况调整辅助增压动力的大小，既可以有效地改善发动机的低速特性，又充分地利用了燃料的能量，在全部工况范围内，系统能够始终工作在理想排量状态。电辅助涡轮增压器改进了废气涡轮增压器的单一控制模式，更加有效的控制增压器的旋转做功部件，确保增压器在高效率范围内工作。同时，在低速工况下脱离了废气能量对加速性能带来的限制，从根本上解决了发动机的综合性能，特别是响应性能，属于更新换代类产品。

目前，国内外开发的电辅助涡轮增压器仅限于理论和实验室阶段研究，未有成熟产品面试，主要原因是没有切实可行的电机放置及支撑方面的成熟经验。涡轮增压器因为高温、高速等特点，需要电辅助涡轮增压器中电机部分在高速转动情况下具有可靠的支撑。目前在实验室阶段有如图1所示的一种结构，是将涡轮增压器的辅助电机部分(包括定子线圈4、定子衔铁5和永磁转子6)放在增压器内部轴承体8处，可以较好的避免增压器涡轮转子7上悬臂转矩的产生。增压器利用从涡轮壳9引入的发动机废气能量保证涡轮增压器7高速旋转，从压气机壳进口3进入的空气在压气机叶轮2的压缩作用下，通过压气机壳1收集后进入发动机气缸参与燃烧，其中有一部分气体对辅助电机部分进行冷却，但冷却效果非常不好。与普通增压器相比增压器结构改变不大，但该结构存在致命的缺点，就是因为涡轮增压器轴承体内部仍然属于高温区域，非常容易导致电机部分的永磁转子6磁性消失。同时，增压器采用压力润滑油润滑支撑，非常容易损坏电机部分，降低产品的可靠性。在实验室阶段还有另一种结构就是在涡轮增压器的压气机进气位置增加辅助电机，该结构对原有增压器结构改变不大，可以在现有增压器基础上实现电辅助功能，同时避免了电机永磁体高温退磁等致命问题，但存在悬臂转矩大的问题，影响到了该结构产品的最终应用。

电辅助涡轮增压器作为一个高技术含量的更新换代类产品，能够满足未来更高排放法规需求，但因为支撑结构原因无法得到最终应用。因此需要设计一种电辅助涡轮增压器的支撑装置，解决对外部放置的辅助电机部分的支撑难题，确保增压器能够在十几万的高速工况下可靠运转。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种电辅助涡轮增压器的浮动弹性支撑装置，能够对电辅助涡轮增压器中外部支撑的电机部分实现有效支撑，消除增压器转子总成在转动过程中因为辅助电机附件转矩带来的转子摆动量，保证电辅助增压器能够在高速旋转条件下可靠运行。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

电辅助涡轮增压器的浮动弹性支撑装置，包括安装在压气机壳的进气前缘的支撑外壳，支撑外壳内设有浮动轴承套座，浮动轴承套座内设有浮动轴承，所述浮动轴承安装在涡轮增压器的涡轮转子上，所述浮动轴承上设有浮动轴承油孔，支撑外壳上设有与浮动轴承油孔连通的进油孔。

浮动轴承油孔的设置实现了轴承内外配合面的贯通。

以下是本发明专利对上述方案的进一步改进：

所述浮动轴承与浮动轴承套座之间以及浮动轴承套座与支撑外壳之间具有用来容纳油膜的间隙，该间隙为0.015-0.05mm。