[发明专利]具有拉胀结构的排气涡轮增压器

说明书

本发明涉及具有拉胀结构的排气涡轮增压器。本发明涉及一种排气涡轮增压器的拉胀材料（M）或拉胀结构的使用，该排气涡轮增压器具有轴（2）和布置在所述轴上的至少一个压缩机轮（V）和涡轮机轮（T）、以及壳体（3），轴（2）、压缩机轮（V）和涡轮机轮（T）布置在该壳体中，其中，壳体（3）的至少一部分由具有负泊松比的拉胀材料（M）组成。

技术领域

本发明涉及一种排气涡轮增压器。

背景技术

常规的排气涡轮增压器被采用来增加功率并优化燃烧。为了使发动机中的燃烧良好且完全，一定的混合比是必要的（化学计量的燃料比）。在排气涡轮增压器的增压期间，进气的密度增加且因此空气量扩大。通过增压，显著提高了内燃发动机的填充度及因此内燃发动机的效率。

涡轮增压器的心脏是由带轴的涡轮机轮以及压缩机轮组成的运行装置，所述涡轮机轮和压缩机轮布置在涡轮增压器壳体中。涡轮机轮位于排气侧上，且大多永久地连接到轴。压缩机轮安装在转子轴的另一端上。取决于实施例，这些轮通常配备有转子叶片并在端侧上朝向壳体形成间隙。间隙宽度对涡轮增压器的效率有直接影响。取决于轴的转速，在各种旋转和非旋转部件上也出现不同的伸长比例，这些由此导致可变的相对位置。

因此，叶片尖端和壳体壁之间的间隙也改变。关于伸长特性，特别注意在经历循环时转子和壳体之间的所谓的瞬态伸长特性。旋转和非旋转部件的这种相应的瞬态伸长特性显著地不同。因此，存在叶轮尖端与壳体摩擦的间隙桥接的高风险。特别是在排气涡轮增压器加速期间，壳体和叶片尖端之间存在摩擦的实例的此类风险。

为了在相对于彼此可移动的部件之间的瞬态操作中避免危险的和/或不准许的操作状态，因此在现有技术中，标称间隙被尺寸确定为足够大。通过这样，可以避免在瞬态操作期间通过在壳体上接触所导致的摩擦或间隙的桥接，但是已相应地被尺寸确定为大的间隙导致在排气涡轮增压器的随后的稳态操作期间效率降低。

在爆裂——在旋转部件故障期间——的情况下，会出现排气涡轮增压器的碎片被甩到四处的危险情形。在现有技术中，为此目的提出了不同的爆裂保护装置。

为了防止部件碎片在旋转部件的明确的故障情况下退出，例如在常规的壳体结构中和/或直接安装在壳体周围的复杂的附加爆裂保护结构中提供坚固的壁厚。然而，该目的在没有精心制作的爆裂保护设计和/或坚固的流动传导壳体结构的情况下也能够完成。

此外，从现有技术已知的排气涡轮增压器的问题是，彼此连接的部件在其伸长特性方面显著不同地扩展。在此类部件之间的常规连接的情况下，例如通过伸长阻挡和对应磨损，例如通过接触表面中的相对运动，而产生了高的螺钉应力。同样期望通过本发明的理念实现对这些不利特征的优化。

发明内容

因此，本发明是基于克服上述缺点的目的，并且提出了一种用于排气涡轮增压器的改进的解决方案，该解决方案具有安全的操作性能且具有高效率，并且特别地拥有关于瞬态伸长问题的改进。

该目的通过根据专利权利要求1和专利权利要求3的特征组合来解决。

本发明的基本理念在于，在壳体的或涡轮增压器的某些区域中使用具有负泊松比（横向收缩数）的材料的特性，以便具体地影响受影响区域的伸长特性。

根据本发明，因此，提出了具有负泊松比的拉胀材料或拉胀结构在排气涡轮增压器中或排气涡轮增压器上的一个部件上或两个邻近部件之间的新型用途，以影响热伸长和瞬态伸长。

在本发明的有利构型中，提出了一种拉胀材料的用途，其中，拉胀材料或拉胀结构布置在涡轮增压器壳体的两个壳体壁之间、在排气涡轮增压器的部件的中空空间中和/或在排气涡轮增压器的彼此邻接的至少两个部件之间，其中，在最后提到的情况下，拉胀材料优先地被提供作为弹性连接元件。