[发明专利]用于耐高温轴承衬套的铁材料、由该材料所制轴承衬套和有这种轴承衬套的废气涡轮增压机

说明书

本发明涉及一种用于在运行时承受非常高的温度的轴承衬套的铁材料、相应的耐高温的轴承衬套和具有至少一个这种轴承衬套的废气涡轮增压机。在此，铁材料的特征在于材料组分，其除了铁以外还至少具有特定数量的合金组成成分，如碳、硅、锰、镍、铬、钼和钨。在同时具有良好的加工特性和适当的价格的情况下，该材料组分确保了足够的耐高温性和自润滑的特性。

技术领域

本发明涉及一种适用于轴承衬套、尤其是自润滑的滑动轴承衬套的铁材料，轴承衬套在运行时承受高达超过1000℃的高温，本发明还涉及实施为滑动轴承的由该铁材料制成的轴承衬套以及废气涡轮增压机，废气涡轮增压机尤其是在其废气涡轮机区域中具有这种由该铁材料制成的轴承衬套。

背景技术

新技术的研发和相应设备的改进以及为了在同时减少资源使用的情况下达到更高的功率和效率的方法，通常伴随着对所使用的材料在强度、耐高温性、耐腐蚀性方面的要求的提高，并且尤其是在滑动轴承材料中也在自润滑的特性方面的要求的提高。此外，在工业使用中，可加工性和价格自然也是特别重要的。

传统地，汽车构造和尤其是对在其中使用的内燃机进行的研发承受着总是被提出更高要求的这种技术挑战。

为了在内燃机的不变的或甚至提升的功率的情况下减少燃料消耗和有害物质排放，为了功率提升而装备有废气涡轮增压机的小体积发动机设计、即所谓的Downsizing设计越来越多地得到应用。在此，尤其是在汽油内燃机中，高达超过1000℃存在的高废气温度是对使用在废气涡轮机中的材料的强大挑战。

废气涡轮增压机的工作原理是，使用在废气流中包含的能量，以便提高内燃机的进气道中的压力，并且因此导致给燃烧空间更好地填充空气-氧气，并且因此在每个燃烧过程中转换更多的燃料、汽油或柴油，即提高内燃机的功率。

为此，废气涡轮增压机具有布置在内燃机的废气道中的废气涡轮机、布置在进气道中的新鲜空气压缩机和在它们之间布置的转子轴承。废气涡轮机具有涡轮机壳体和在其中布置的通过废气质量流驱动的涡轮机叶轮。新鲜空气压缩机具有压缩机壳体和在其中布置的增大增压压力的压缩机叶轮。涡轮机叶轮和压缩机叶轮在共同的轴、所谓的转子轴的对置的端部上抗相对转动地布置，并且因此形成所谓的涡轮增压机转子。转子轴在涡轮机叶片和压缩机叶片之间沿轴向延伸穿过在废气涡轮机和新鲜空气压缩机之间布置的转子轴承，并且相对于转子轴轴线沿径向和轴向转动支承在该转子轴承中。根据该构造，由废气质量流驱动的涡轮机叶轮通过转子轴驱动压缩机叶轮，由此，内燃机的进气道中的压力相对于新鲜空气压缩机后方的新鲜空气质量流提高，并且由此导致给燃烧空间更好地填充空气-氧气。

为了尤其是在瞬时的运行区域中，即在负载和转速改变的情况下可以确保废气涡轮增压机的运行参数的尽可能动态的调整，在废气涡轮机中和在新鲜空气压缩机中例如使用旁通阀或所谓的可变几何形状的涡轮机（VTG，Variable Turbinengeometrien）来控制流体质量流。旁通阀或所谓的可变几何形状的涡轮机具有相互可运动地支承的调节部件。为了确保在运行时需要的灵活性和耐久性，为了使调节部件相互支承或者使其支承在分别相应的壳体中，通常使用具有自润滑特性的轴承衬套。

针对这些调节部件的示例此外是实施为枢转止回阀或线性止回阀的旁通阀，如废气阀门或推进循环空气阀（Schubumluft-Ventil）、具有可转动的导向叶片或可移动的导向格栅的几何形状可调节的涡轮机和具有移动设备的可调节的入口、出口或扩散器横截面。

示例性地，在此提前指出图2中所示的根据本发明的废气涡轮增压机100。废气涡轮增压机的主功能单元是具有涡轮机壳体21的废气涡轮机20、具有压缩机壳体31的新鲜空气压缩机30和布置在它们之间的支承单元40。在支承单元40中可转动地支承有涡轮增压机转子，其由涡轮增压机叶轮22、压缩机叶轮和转子轴构成。涡轮机壳体21被切开地示出，从而可看到涡轮机叶轮22和布置在涡轮机壳体21中的废气阀门10。