[发明专利]滚动轴承涡轮增压器

说明书

技术领域

本发明属于内燃机用增压器领域，具体是一种带油膜阻尼器的陶瓷滚动轴承涡轮增压器。

背景技术

众所周知，涡轮增压器是用于在高于大气压的压力下，将空气供给内燃机的吸入口的装置。传统的涡轮增压器包括废气驱动的涡轮叶轮，所述废气驱动的涡轮叶轮安装在涡轮壳内的旋转轴上，所述涡轮壳接合在发动机出口歧管的下游。涡轮叶轮的旋转带动另一端上压壳内的压气机叶轮转动。压气机叶轮将压缩空气输送到引擎进气歧管。涡轮增压器的转子由轴承座内的轴承系统支承。

涡轮增压器实际上就是一种特殊的空气压缩机。它利用发动机排出的高温、高压废气，惯性冲力来推动涡轮壳内的涡轮。废气涡轮又带动同轴的压气涡轮，压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。经过涡轮增压，进入气缸的空气要比自然吸气方式进入气缸的空气要多，从而可以燃烧更多的燃料，改善了燃烧过程，降低了燃烧噪声，减少了有害气体的排放，增加了燃油的经济性，提高了发动机的机械效率和输出功率。涡轮增压最大优点是能在不加大发动机排量就能大幅度地提高发动机的功率和扭矩。一般而言，加装涡轮增压器后，发动机的功率和扭矩要增加20-30％。

一般情况下，涡轮增压器的转子支承系统大多采用浮动轴承。浮动轴承的优点是转速高，噪声小，运行平稳。但是，由于车用涡轮增压器的工作特点：在车辆启动时，增压器不能立即得到润滑油的润滑，对轴承伤害较大，而且浮动轴承的灵敏度也较差，会造成增压滞后于油门，形成涡轮迟滞效应。因此，为了解决浮动轴承涡轮增压器的上述问题，人们开始考虑采用滚动轴承作为涡轮增压器的支承系统。但是，研究表明如果直接采用滚动轴承作为支承，转子系统的振动会比较大，运行不稳定，导致涡轮增压器的使用寿命很短。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术中涡轮增压器使用浮动轴承所存在的浮动轴承灵敏度差的缺点，提出一种滚动轴承涡轮增压器，它具有灵敏度高，能大大改善涡轮增压器的稳态和瞬态性能，同时具有较高的稳定性和可靠性的特点。

实现本发明目的的技术方案如下：

滚动轴承涡轮增压器，它包括压缩机部分以及涡轮机部分，压缩机部分包括压气轮，涡轮机部分包括涡轮，压气轮与涡轮之间通过设在中间体内的转子支承系统连接，转子支承系统内设有润滑系统；转子支承系统包括设在涡轮轴上的轴承套以及轴承套内的两个弹簧、两个止推套和两个角接触的滚动轴承，两个弹簧均设在轴承套内并相互连接，每个弹簧的侧面分别设有一个止推套，每个止推套侧面设有一个滚动轴承，轴承套通过定位部件固定在中间体内，其中一个滚动轴承的内环与压气轮连接，另一个滚动轴承的内环与涡轮连接；润滑系统与轴承套、两个止推套以及两个滚动轴承连通。

通过该技术方案，采用滚动轴承代替普通的浮动轴承，解决了涡轮迟滞的问题，提高了涡轮增压器的机械效率和瞬态响应能力；该涡轮增压器的转子系统在滚动轴承的内侧各安装了一个弹簧，作为热补偿元件，以消除部件之间的热应力，同时，弹簧在实际的安装过程还施加有一定的预紧力，相当于起到定压预紧的作用，可消除轴向游隙，防止滚动轴承打滑，并能提高滚动轴承的支承刚度，滚动轴承的支承刚度越高，其对应的极限转速也就越高。因此，该定压预紧的装配方式，可以在一定程度上提供滚动轴承的极限转速，满足涡轮增压器高转速运行的要求；压气轮上的轴向力传递到前轴承的内环上，由于选用的是角接触滚动轴承，轴向力可以通过滚珠和外环传递到后面的止推套上，止推套通过弹簧将轴向力传递到第二个止推套，第二个止推套再将轴向力传递到后轴承的外环，通过该角接触轴承的内环再将轴向力传递到涡轮轴上，因此转子系统不再需要单独的止推轴承，减少了零件数。

所述的润滑系统包括挤压油膜阻尼器以及与挤压油膜阻尼器连通的润滑油通道，润滑油通道与轴承套、两个止推套以及两个滚动轴承连通，挤压油膜阻尼器通过润滑油填充在轴承套与中间体之间的间隙形成。这样设计的好处是涡轮增压器正常工作时，润滑油会充满轴承套与中间体之间的间隙，油膜会托起整个转子支承系统，形成挤压油膜阻尼器，这样可以大大的减小涡轮增压器工作的振动，从而提高涡轮增压器的寿命和可靠性，涡轮增压器正常工作时，会有润滑油的油膜充满其中，形成油膜阻尼器，它可以吸收振动，保证转子的稳定运转。