[发明专利]致动器轴套管

说明书

发明领域

本发明着手解决对一种用于涡轮增压器致动器轴的改进的轴密封设计的需求，该致动器轴穿过涡轮机壳体的多个壁，这种改进的轴密封设计用于防止气体和碳烟穿过一个环状空间的泄漏，该环状空间是由于一个轴在一个圆柱形孔中转动而形成的。

发明背景

涡轮增压器是一种强制进气系统。它们将空气以与在正常吸气构型中的可能情况相比更大的密度传送到发动机进气中，从而允许燃烧更多的燃料，因此在没有明显增加发动机重量的情况下提升了发动机的马力。一个更小的涡轮增压发动机取代一个更大物理尺寸的正常吸气的发动机，这将减小质量并且可以减小车辆的空气动力学的前端面积。

涡轮增压器利用来自发动机排气歧管的排气流来驱动一个位于该涡轮机壳体2内的一个涡轮机叶轮21。一旦该排气已经通过该涡轮机叶轮并且该涡轮机叶轮已经从该排气中提取能量，则用过的排气通过该出口导流器离开涡轮机壳体并且被输送到车辆下行管并且通常输送到后处理装置，如催化转化器、微粒收集器和NO_x收集器。

在一个废气门式涡轮增压器中，涡轮机蜗壳是通过一个旁通管道而被流体地连接到涡轮机导流器上。通过该旁通管道的流动是由一个废气门阀来控制的。因为该旁通管道的入口是在该蜗壳的入口侧上、在该涡轮机叶轮的上游，并且该旁通管道的出口是在该蜗壳的导流器侧上、在该涡轮机叶轮的下游，所以通过该旁通管道的流动在旁通模式时绕过涡轮机叶轮，因而不会对涡轮机叶轮提供动力。为对该废气门进行操作，一个致动力或控制力必须从涡轮机壳体外部、通过该涡轮机壳体、传输到该涡轮机壳体内的废气门阀上。一个废气门枢转轴延伸穿过该涡轮机壳体并且在由一个致动器40驱动时围绕该枢转轴的轴线64旋转。在涡轮机壳体外，致动器40通过一个拉杆系50，51，71而被连接到一个废气门臂74上，并且废气门臂74被连接到该废气门枢转轴上。在该涡轮机壳体内，该枢转轴被连接到一个废气门阀上。来自该致动器的致动力转化成该枢转轴的转动使该涡轮机壳体内的废气门阀运动以便将排气流动旁通到涡轮机叶轮上。

涡轮机壳体会经受很大的温度梯度和温度波动。该涡轮机壳体的外侧面对环境空气温度，而这些蜗壳表面接触的排气取决于在发动机中所使用的燃料而在范围740℃至1050℃内。有必要的是，通过上述的这些转化运动使得该致动器能够以一种精确的、可重复的、无干扰的方式控制该废气门从而控制通向该涡轮机叶轮的流动。使一个废气门致动器邻近该涡轮机壳体具有多个效果。热量可以传导性地沿致动器轴50向上行进到致动器膜片48。来自涡轮机壳体（大多数致动器安装在其上）的热量可以辐射性地不仅传递到致动器轴上并由此传递到致动器膜片上，还可以传递到诸如以下的致动器罐部件上：座圈46、下致动器罐44、以及上致动器罐45。这些致动器罐部件有时通过结合围绕这些受影响的部件的一个致动器隔热屏43而阻止辐射性热量传递。

可变几何形状涡轮机（VTG）机构不仅被用于控制排气到达该涡轮机叶轮的流动，并且还用于控制对抗一个压力梯度、驱动EGR排气进入该压缩机系统中以重新进入燃烧室中所需要的涡轮机背压。致动器被用于对在涡轮机壳体内的一个叶片组的角度进行控制，并且该致动器进而控制涡轮机功率。

调节式两级涡轮增压器（R2S）构形具有多个涡轮机，这些涡轮机被配置成使在一个涡轮机壳体上的一个阀瓣或阀门可以改变到达第二涡轮机壳体的排气流动。根据需求，这些涡轮机级可以是串联的、顺序的，或者并联配置。R2S构形可以被用来控制控制涡轮机流动和排气背压、用来控制EGR流动、或者用来控制一个大的涡轮机或一个小的涡轮机来满足发动机诸如瞬态性能或稳态性能的需求。该阀门或阀瓣由一个致动器驱动。在这些R2S涡轮增压器上还存在用来绕过压缩机阀门流出量的多个阀门用于对同一系统中的大的压缩机级和小的压缩机级的临界流量进行控制。

多个涡轮增压器位于发动机舱中、在发动机汽缸体的外侧、并且通常（例如在直列式四缸或六缸发动机中）被定位成邻近车轮。一些涡轮增压器，例如在双涡轮增压V型发动机上，在发动机舱中被放置得非常低以便保持发动机的重心尽可能低并且使排气歧管到涡轮增压器的距离尽可能短。如此，这些涡轮增压器易遭受诸如水和泥浆的道路流体以及从砂砾到防冻化学品的材料影响，所有这些道路流体和车辆都可以穿透涡轮增压器中的孔口。