CN109931115A - 涡轮增压器热屏蔽 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涡轮增压器热屏蔽。提供了用于涡轮增压器的方法和系统。在一个示例中，所述涡轮增压器包含涡轮转子，所述涡轮转子被安装在轴上，并且被支撑在涡轮增压器外壳内；机油密封件，所述机油密封件被布置在所述涡轮增压器外壳内；以及热屏蔽，所述热屏蔽位于所述涡轮增压器外壳内的所述机油密封件附近，所述热屏蔽具有所述轴延伸通过的孔，其中所述热屏蔽被配置为在所述涡轮增压器失效的情况下充分维持所述机油密封件的位置。

Description

涡轮增压器热屏蔽

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月15日提交的英国专利申请号1721048.5的优先权。为了所有目的，上面提及的申请的整个内容以引用方式被并入本文。

技术领域

本发明大体涉及被进一步配置为响应于涡轮增压器退化而阻止机油泄漏的涡轮增压器热屏蔽。

背景技术

现代的内燃发动机(汽油和柴油两者)使用涡轮增压器来改善性能。涡轮增压器由压缩机组成，所述压缩机由通过来自发动机的排气驱动的涡轮来提供动力。轴将涡轮连接到压缩机，并且机油被用来润滑保持轴的轴承。

涡轮转子可以包含径向形状，在此排气以90度(例如垂直于轴的轴线)进入由涡轮转子限定的流动通道。为了改善性能，涡轮的进口可以被重新配置为接收具有垂直于轴的轴线的分量和平行于轴的轴线的分量的流动。这些涡轮被称为混合流动径向/轴向涡轮。对于混合流动涡轮，相比于轮的进气部分能够显著大于出口部分的径向进口设计，进口和出口处的涡轮转子的直径往往在尺寸上更小。因此，混合流动涡轮能够被产生成具有更小的外直径。

径向形状的结果是，在涡轮增压器轴退化的罕见情况下，涡轮转子能够穿过用于排气从涡轮外壳中流出的出口孔。如果这样的退化发生，涡轮转子不再能够防止涡轮增压器的机油密封件被破坏并且可能散逸到涡轮外壳内。如果机油密封件被破坏，这会允许机油从涡轮增压器轴承流出涡轮增压器进入热排气系统。

发明内容

在一个示例中，上面描述的问题可以通过一种涡轮增压器来解决，所述涡轮增压器包括：涡轮转子，所述涡轮转子被安装在轴上并且被支撑在涡轮增压器外壳内；机油密封件，所述机油密封件被布置在所述轴上以在轴承外壳内对所述轴进行密封；以及热屏蔽，所述热屏蔽位于所述机油密封件与所述涡轮增压器外壳内的所述涡轮转子之间，所述热屏蔽具有所述轴延伸通过的孔，其中所述轴包含凹槽，所述热屏蔽延伸到所述凹槽内，并且其中所述轴具有在所述机油密封件与所述热屏蔽之间的轴肩，所述轴肩成形所述凹槽的轴向端壁，所述热屏蔽被定尺寸为接合所述轴肩并且限制所述轴和机油密封件的移动。以此方式，所述热屏蔽可以防止机油密封件在轴退化的情况下从允许对轴承外壳中的机油进行密封的位置移开。

所述热屏蔽的至少一部分可以具有小于所述机油密封件的外半径的半径。例如，所述孔的直径可以小于所述机油密封件的外直径。所述孔的直径可以小于所述机油密封件处的所述轴的直径。

所述轴可以包含凹槽，所述热屏蔽延伸到所述凹槽内。所述凹槽可以包含所述轴的凹陷部分，所述凹陷部分具有小于例如所述机油密封件所处的所述轴的相邻部分的直径。所述凹槽可以被提供在所述机油密封件与所述涡轮转子之间。所述热屏蔽的至少一部分可以与所述凹槽轴向对齐。

所述热屏蔽与最靠近所述机油密封件的所述凹槽的轴向端壁之间的轴向距离可以小于所述凹槽的所述轴向端壁与最远离所述热屏蔽的所述机油密封件的轴向表面之间的距离。

所述热屏蔽与最靠近所述机油密封件的所述凹槽的轴向端壁之间的轴向距离可以小于所述涡轮增压器外壳的轴向端面与所述机油密封件之间的距离。

所述热屏蔽与所述涡轮增压器外壳的相邻端面之间的间隙可以小于所述机油密封件的轴向厚度。

所述轴可以由被布置在所述机油密封件的与所述涡轮转子相反的一侧上的至少一个轴承来支撑。

所述机油密封件可以被布置在所述轴与外壳之间、在沿着所述轴在所述轴承与所述热屏蔽之间的位置处。

所述涡轮可以是例如被配置为使得到涡轮转子的进入流动具有沿垂直于和平行于涡轮转子的旋转轴线的方向的分量的混合流动涡轮。

根据本公开的另一方面，提供了用于组装上面描述的涡轮增压器的方法，所述方法包含：将所述热屏蔽松散地组装到所述轴上；将所述涡轮转子联接到所述轴；将所述轴安装到所述涡轮增压器外壳内；将所述热屏蔽联接到所述涡轮增压器外壳或所述涡轮增压器的又一外壳。

将所述热屏蔽组装到所述轴的步骤可以在所述涡轮转子被联接到所述轴之前被执行。

为了在该说明书中避免不必要的重复工作和文本的反复，某些特征仅关于本公开的一个或几个方面或实施例进行描述。然而，应理解，关于本公开的任一方面或实施例描述的特征也可以与本公开的任何其他方面或实施例一起使用，这在技术上是可能的。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被所附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1图示了涡轮增压器的之前示例的示意性侧剖视图。

图2图示了根据本公开的布置的涡轮增压器的示意性侧剖视图。

图3图示了在根据本公开的布置的涡轮增压器退化之后该涡轮增压器的示意性侧剖视图。

图2-3近似按比例示出，但是如果需要的话，其他相对尺寸可以被使用。

图4图示了图示组装根据本公开的涡轮增压器的方法的流程图。

图5图示了可以包含图2和图3的涡轮增压器的发动机的示意图，该发动机可以被包括在混合动力车辆中。

具体实施方式

以下描述涉及用于涡轮增压器的系统和方法。图1示出了涡轮增压器的之前示例，其中热屏蔽包含用于允许轴经过其中的孔。涡轮增压器进一步包含具有用于允许轴经过其中的孔的机油密封件。这两个孔可以包含相同尺寸的直径。因此，如果轴退化，热屏蔽不能将机油密封件保持在适当位置中。此外，涡轮增压器会需要额外的部件将机油密封件保持在适当位置中，这会增加封装重量和约束。图2和图3示出了包含热屏蔽的涡轮增压器的示例，所述热屏蔽具有比机油密封件的孔更小的孔。热屏蔽的孔可以被减小，同时经由被布置在轴中的凹槽避免了与轴的接触，其中所述凹槽与热屏蔽轴向对齐。热屏蔽可以延伸到凹槽内要不然将会接触轴的完整直径的位置。轴的完整直径可以大于凹槽和热屏蔽的孔中的每一个的直径。热屏蔽的孔的直径可以大于凹槽的直径。因此，热屏蔽可以捕获机油密封件，并且阻止它移离开始位置过远，使得如果轴退化，机油被维持在轴承外壳中。图4图示了用于组装包含热屏蔽和凹槽的涡轮增压器的方法。图5图示了包具有涡轮增压器的发动机的车辆的实施例，该涡轮增压器可以类似于图2和图3的涡轮增压器。

图1-3和图5示出了具有各种部件的相对定位的示例构造。至少在一个示例中，如果被示为彼此直接接触或直接联接，那么此类元件可以分别被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，被示为彼此邻接或相邻的元件可以分别是彼此邻接或相邻的。作为一示例，彼此共面接触的部件放置可以被称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，被设置为彼此分开且在其之间仅有空间而没有其他部件的元件可以被称为如此。作为又一示例，被示为在彼此的上方/下方、在彼此的相反侧或彼此的左侧/右侧可以相对于彼此被称为如此。另外，如在图中示出的，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如在本文中使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于图的竖直轴线，并且被用来描述图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示为在其他元件上方的元件被定位为在其他元件的竖直上方。作为又一示例，在图内描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如为圆形的、直的、平坦的、弧形的、倒圆的、倒角的、成角度的等)。另外，在至少一个示例中，被示为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个示例中，被示为在另一元件内或被示为在另一元件外面的元件可以被称为如此。应认识到，被称为“基本上类似和/或相同”的一个或更多个部件与彼此的差别在于制造公差(例如，在1-5％偏差内)。

注意图X示出了指示哪里存在气体流动的空间的箭头，并且装置壁的实线示出了流动在哪里被阻止，并且由于缺少由从一点跨越到另一点的装置壁产生的流体连通，连通是不可能的。壁产生区域之间的分离，除了壁中的允许所描述的流体连通的开口。

参照图1，提出的涡轮增压器2的之前示例包含涡轮3，所述涡轮3包括被布置在涡轮外壳8内的涡轮转子4。如所描绘的，涡轮3是被配置为使得至涡轮转子4的排气的进入流动具有在平行于和垂直于涡轮转子4的旋转轴线的方向上的分量的混合流动涡轮。

涡轮转子4被安装在涡轮增压器2的轴6上。轴6由轴承(未示出)支撑、被容纳在涡轮增压器2的轴承外壳14内，以实现涡轮转子4在涡轮外壳8内的旋转。

机油密封件12被布置在轴承外壳14内、在轴承外壳14的内壁14a与轴6之间。机油密封件12被配置为防止机油从轴承外壳14中泄漏出来进入涡轮外壳8或进入排气系统。

机油密封件12可以围绕轴6圆周地延伸，使得直径d3的机油密封件12的内圆周表面形成平行于轴6的外圆周的表面。如所描绘的，径向间隙7可以存在于机油密封件12的内圆周表面与轴6之间。然而，在另一些布置中，径向间隙可以不存在，例如机油密封件12可以占据轴与轴承外壳之间的整个径向空间。替代地，又一密封件可以被提供在机油密封件12与轴6之间的径向间隙7中。

机油密封件12可以包含能够阻止机油从轴承外壳中泄漏出来的期望形式的密封件。例如，密封件可以包含唇式密封件、刷式密封件或面密封件。

涡轮增压器2进一步包含热屏蔽10，所述热屏蔽10被布置为减少由热排气对轴承外壳14和轴承的加热。

热屏蔽10可以是刚性的或柔性的，并且可以由诸如钢、铝或复合材料的材料或织物材料制作，并且可以包括被提供在热屏蔽的一个或更多个表面上的热屏障涂层(诸如陶瓷热屏障涂层)。

如所描绘的，热屏蔽10可以被布置在涡轮转子4和涡轮外壳8与轴承外壳14之间。热屏蔽由此形成在经过涡轮3的热排气与轴承外壳14之间的屏障。

热屏蔽10大体围绕轴6圆周地延伸，并且包含轴延伸通过的孔10a。

在涡轮增压器2的组装期间，热屏蔽10可以被固定到轴承外壳14，并且轴6然后被插入通过热屏蔽10的孔。

在一些布置中，在轴被插入通过热屏蔽10的孔之前，机油密封件12被安装在轴6上。替代地，在轴6被组装到涡轮增压器2内之前，机油密封件12可以被插入通过热屏蔽的孔10a并且被联接到轴承外壳14。

在任一情况下，均希望孔10a的直径d1等于或大于机油密封件12的外直径d2，使得机油密封件12和轴6能够被组装通过孔10a。

当涡轮增压器2被组装时，可以在涡轮4与热屏蔽10之间提供轴向间隙并且可以在轴6与热屏蔽10之间提供径向间隙，由此允许轴6在部件之间没有磨损的情况下转动。

现在转向图2，根据本公开的布置的涡轮增压器102包含涡轮103，所述涡轮103具有被支撑在涡轮外壳108内的涡轮转子104。涡轮转子104被安装在涡轮增压器的轴106上。涡轮转子104、涡轮外壳108和轴106可以类似于在上面关于图1描述的涡轮转子4、涡轮外壳8和轴6。

热屏蔽110位于涡轮增压器102的涡轮103与轴承外壳114之间。涡轮增压器102进一步包含被布置在轴承外壳114内的机油密封件112。在上面关于机油密封件12和热屏蔽10描述的特征同样可以分别适用于机油密封件112和热屏蔽110。

热屏蔽110与热屏蔽10不同在于，热屏蔽110被进一步配置为在涡轮增压器102退化的情况下基本维持机油密封件112的位置。

热屏蔽的至少一部分向内延伸，使得热屏蔽的至少一部分的内半径小于机油密封件112的外半径。在图2的示例中描述的布置中，热屏蔽110的孔110a具有小于机油密封件112的外直径d200的直径d100。然而，在另一些布置中，孔可以具有大于机油密封件112的外直径的直径，并且部分110b可以包含从孔的边缘径向向内延伸的一个或更多个突出。

如果具有混合流动涡轮和传统热屏蔽(诸如图1的热屏蔽10)的涡轮增压器在图3中图示的轴106上的点120处退化(例如，断裂)，则涡轮转子104可能能够从涡轮外壳108中通过排气出口散逸出。由于机油密封件112被联接到涡轮增压器轴106的仍然被固定到涡轮103的部分，所以它将会随着其移动。因此，如果涡轮能够离开涡轮外壳108，则机油密封件将会随着其行进，从而允许机油散逸到热排气系统内，导致额外的退化。

相比之下，在图3的布置中，在热屏蔽的部分110b具有比机油密封件112外直径的更小的直径的热屏蔽110的情况下，热屏蔽110用来将机油密封件112保持在轴承外壳114内，由此防止机油从轴承外壳114泄漏到涡轮增压器外壳108内。这会发生在轴106的断裂在轴承外壳的与涡轮外壳相反的侧面上(诸如在点120处)时。也就是说，当轴的退化在使得机油密封件是在退化与热屏蔽之间的位置处发生时，热屏蔽可以防止机油密封件泄漏来自轴承外壳的机油。

根据本公开的方面的热屏蔽110因此提供了在涡轮增压器102失效的情况下防止机油泄漏的额外功能。这防止了涡轮增压器机油到达热排气系统。如上面提及的，至少由于热屏蔽的直径与机油密封件的直径相等的原因，具有传统热屏蔽(诸如图1的热屏蔽10)的涡轮增压器不提供该机油密封件固持功能。此外，如上面提到的，热屏蔽110可以包含与机油密封件112的直径相等的直径，然而，突出或其他表面特征可以被包括在涡轮增压器102中，使得热屏蔽的有效直径小于机油密封件112。

在一些布置中，机油密封件112可以通过位于压缩机转子(未示出)与机油密封件112之间(例如在机油密封件的与涡轮转子4相反的一侧上)的第一轴向保持器116被轴向地保持在适当位置中。

额外地或替代地，机油密封件112可以通过位于涡轮104与机油密封件112之间并且轴向地邻近机油密封件112的第二轴向保持器118被轴向地保持在适当位置中。

轴向保持器116、118可以形成轴106的一部分。替代地，轴向保持器116、118中的一个或两个可以是单独的部件。例如，第一或第二轴向保持器可以由被提供在轴106上的轴肩形成。

返回到图2，在一种布置中，轴106可以在涡轮转子104与机油密封件112之间的位置处包括凹陷部分或凹槽107。凹槽107的基部处的直径可以小于第二轴向保持器118的直径。凹槽的基部处的直径可以小于邻近凹槽的轴的直径。例如，凹槽的基部处的直径可以小于轴106的与机油密封件112轴向对齐的部分和/或轴106的与轴承(未示出)轴向对齐的部分的直径。因此，轴的凹陷部分107处的直径可以小于机油密封件112的内直径d100。

如在图2中示出的，第二轴向保持器118可以形成凹槽107的最靠近机油密封件112的轴向端壁107a。额外地或替代地，涡轮转子104可以形成凹槽107的相对轴向端壁107b。在替代性布置中，被形成在轴106上的轴肩可以提供凹槽107的轴向端壁107a、107b中的一个或更多个。也就是说，轴106在凹槽107的外侧返回到其原始直径，使得轴的紧接在凹槽外侧的部分形成凹槽的端壁。

如在图2中描绘的，热屏蔽的至少一部分110可以在凹槽107内轴向地对齐。热屏蔽110径向向内延伸到凹槽内。热屏蔽的至少该部分110b的内半径因此小于机油密封件112的内半径和/或轴106的在机油密封件112的位置处的外直径。在图2中示出的布置中，热屏蔽的孔110a的直径d100小于机油密封件112的内直径d300。

涡轮增压器102被配置为使得，在涡轮增压器轴106退化的情况下，在轴可以继续移动使得机油密封件112被破坏之前，轴或被附接到轴的部件(诸如第二轴向保持器118)接触热屏蔽110。

在图2中描绘的布置中，在热屏蔽110与凹槽107的最靠近机油密封件112的轴向端壁107a之间的轴向距离小于在涡轮增压器外壳114b的轴向端面与机油密封件112之间的距离。因此，在不太可能的涡轮增压器102退化的情况下，热屏蔽110将会阻止第二轴向保持器118朝向涡轮103的轴向移动，使得机油密封件112的整个轴向长度保持与轴承外壳114的内壁114a接触。这防止了在轴承外壳114与热排气系统之间形成机油要不然可以流过的开放通道。

在另一些布置中，在热屏蔽110与凹槽107的最靠近机油密封件112的轴向端壁107a之间的轴向距离可以小于凹槽107a的轴向端壁与机油密封件112的最远离热屏蔽110的轴向表面之间的距离。在这样的布置中，机油密封件112的至少一部分保持在轴承外壳114内例如与内壁114a接触，以限制机油泄漏。

在一些布置中，机油密封件112的轴向厚度可以大于在热屏蔽110与轴承外壳114之间的轴向间隙，使得机油密封件112不可以在热屏蔽110与轴承外壳114之间经过。

如在上面关于图1描述的，涡轮增压器的之前示例可以通过以下方式来组装：在通过热屏蔽10中的孔10a将轴6的自由端插入到轴承外壳14内之前，事先将热屏蔽10固定到轴承外壳且随后将机油密封件12和涡轮转子4组装到轴6上。然而，对于根据图2的示例的涡轮增压器102，这种组装顺序是不可行的，因为热屏蔽孔110a具有比机油密封件112的外直径d200和机油密封件112的位置处的轴106更小的直径。

参照图4，涡轮增压器2可以使用根据本公开的实施例的方法400来进行组装。在该方法的第一步骤402中，热屏蔽110被松散地组装到轴106上。在第二步骤404中，涡轮转子104例如通过焊接、铜焊或任何其他期望的固定方法被联接到轴106。在第三步骤406中，轴106被组装到轴承外壳114内。

在第四步骤408中，热屏蔽110被联接到涡轮增压器102的部件，诸如轴承外壳114和/或涡轮外壳108。热屏蔽110可以通过如下方法被联接到涡轮增压器102的外壳，包括但不限于使用不锈钢夹子来夹紧或使用高温胶带或粘合剂来粘合。

图5描绘了用于车辆的发动机系统1000。车辆可以是具有与路面接触的驱动轮的道路车辆。发动机系统1000包括发动机1010，发动机1010包含多个汽缸。图5详细地描述了一个这样的汽缸或燃烧室。发动机1010的各种部件可以由电子发动机控制器1012控制。

发动机1010包括汽缸体1014和汽缸盖1016，所述汽缸体1014包括至少一个汽缸孔，所述汽缸盖1016包括进气门1152和排气门1154。在另一些示例中，在发动机1010被配置为二冲程发动机的示例中，汽缸盖1016可以包括一个或更多个进气端口和/或排气端口。汽缸体1014包括汽缸壁1032，活塞1036被设置在其中并且被连接至曲轴1040。因此，当被联接在一起时，汽缸盖1016和汽缸体1014可以形成一个或更多个燃烧室。因此，燃烧室1030容积基于活塞1036的振荡来调整。燃烧室1030在本文中也可以被称为汽缸1030。燃烧室1030被显示为经由相应的进气门1152和排气门1154与进气歧管1144和排气歧管1148连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮1051和排气凸轮1053来运转。可代替地，进气门和排气门中的一个或更多个可以通过机电控制的气门线圈和衔铁组件而运转。进气凸轮1051的位置可以由进气凸轮传感器1055确定。排气凸轮1053的位置可以由排气凸轮传感器1057确定。因此，当气门1152和1154被关闭时，燃烧室1030和汽缸孔可以被流体地密封，使得气体不可以进入或离开燃烧室1030。

燃烧室1030可以由汽缸体1014的汽缸壁1032、活塞1036和汽缸盖1016形成。汽缸体1014可以包括汽缸壁1032、活塞1036、曲轴1040等。汽缸盖1016可以包括一个或更多个燃料喷射器(诸如燃料喷射器1066)、一个或更多个进气门1152和一个或更多个排气门(诸如排气门1154)。汽缸盖1016可以经由紧固件(诸如螺栓和/或螺钉)被联接至汽缸体1014。具体地，当被联接时，汽缸体1014和汽缸盖1016可以经由垫圈与彼此密封接触，并且因此汽缸体1014和汽缸盖1016可以密封燃烧室1030，使得当进气门1152被打开时，气体仅可以经由进气歧管1144流入燃烧室1030，且/或当排气门1154被打开时，气体仅可以经由排气歧管1148从燃烧室1030中流出。在一些示例中，针对每个燃烧室1030，可以仅包括一个进气门和一个排气门。然而，在另一些示例中，在发动机1010的每个燃烧室1030中可以包括一个以上的进气门和/或一个以上的排气门。

在一些示例中，发动机1010的每个汽缸可以包括用于发起燃烧的火花塞1192。在选择的运转模式下，响应于来自控制器1012的火花提前信号SA，点火系统1190能够经由火花塞1192向汽缸1014提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞1192可以被省略，诸如在发动机1010可以通过自动点火或通过燃料的喷射来发起燃烧的情况下，如一些柴油发动机的情况。

燃料喷射器1066可以被设置为将燃料直接喷射到燃烧室1030内，本领域技术人员称之为直接喷射。燃料喷射器1066与来自控制器1012的信号FPW的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道(未示出)的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器1066。响应于控制器1012的驱动器1068向燃料喷射器1066供应运转电流。在一些示例中，发动机1010可以是汽油发动机，并且燃料箱可以包括汽油，汽油可以通过喷射器1066被喷射到燃烧室1030内。然而，在另一些示例中，发动机1010可以是柴油发动机，并且燃料箱可以包括柴油燃料，柴油燃料可以通过喷射器1066被喷射到燃烧室内。另外，在发动机1010被配置为柴油发动机的这种示例中，发动机1010可以包括电热塞来在燃烧室1030中发起燃烧。

进气歧管1144被显示为与节气门1062连通，节气门1062调整节流板1064的位置，以控制到发动机汽缸1030的气流。这可以包括控制来自进气升压室1146的升压空气的气流。在一些实施例中，节气门1062可以省略，并且可以经由单个空气进气系统节气门(AIS节气门)1082控制至发动机的气流，空气进气系统节气门(AIS节气门)1082被联接至空气进气通道42并且被布置在进气升压室1146上游。在更进一步的示例中，AIS节气门1082可以被省略，并且至发动机的气流可以利用节气门1062来控制。

在一些实施例中，发动机1010被配置为提供排气再循环或EGR。当包括EGR时，EGR可以被提供作为高压EGR和/或低压EGR。在发动机1010包括低压EGR的示例中，可以经由EGR通道1135和EGR阀1138在空气进气系统(AIS)节气门1082下游且在压缩机1162上游的位置处从在涡轮1164下游的排气系统中的位置向发动机进气系统提供低压EGR。当存在驱动气流的压力差时，可以将EGR从排气系统吸到空气进气系统。可以通过部分关闭AIS节气门1082来产生压力差。节流板1084控制压缩机1162进口处的压力。可以电动控制AIS，并且可以基于可选位置传感器1088调整其位置。

环境空气经由包括空气过滤器1156的进气通道1042被吸入燃烧室1030。因此，空气首先通过空气过滤器1156进入进气通道1042。压缩机1162然后从进气通道1042吸入空气，以经由压缩机出口管(图5中未示出)向升压室1146供应压缩空气。在一些示例中，空气进气通道1042可以包括具有过滤器的空气室(未示出)。在一个示例中，压缩机1162可以是涡轮增压器，其中从通过涡轮1164的排气流汲取至压缩机1162的动力。具体地，排气可以使经由轴1161联接至压缩机1162的涡轮1164旋转。轴1161可以是类似于图2的轴106。废气门1072允许排气绕过涡轮1164，以致能够在变化的工况下控制升压压力。响应于增加的升压需求(诸如在操作者踩加速器踏板期间)，可以关闭废气门1072(或可以减小废气门的打开)。通过关闭废气门，能够增加涡轮上游的排气压力，从而升高涡轮转速和峰值功率输出。这允许升高升压压力。此外，当压缩机再循环阀部分打开时，可以使废气门朝向关闭位置移动，以维持期望的升压压力。在另一示例中，响应于减小的升压需求(诸如在操作者松加速器踏板期间)，可以打开废气门1072(或可以增加废气门的打开)。通过打开废气门，能够降低排气压力，从而降低涡轮转速和涡轮功率。这允许降低升压压力。

然而，在替代实施例中，压缩机1162可以是机械增压器，其中从曲轴1040汲取至压缩机1162的动力。因此，压缩机1162可以经由诸如带的机械联动装置被联接至曲轴1040。因此，由曲轴1040输出的转动能量的一部分可以被传递给压缩机1162以便为压缩机1162提供动力。

压缩机再循环阀(CRV)1158可以被提供在围绕压缩机1162的压缩机再循环路径1159中，以致空气可以从压缩机出口移动到压缩机进口，以便降低可以在压缩机1162两端形成的压力。增压空气冷却器1157可以被设置在升压室1146中在压缩机1162下游，用于冷却输送至发动机进气装置的升压空气充气。然而，在如图1中示出的另一些示例中，增压空气冷却器1157可以被设置在进气歧管1144中在电子节气门1062的下游。在一些示例中，增压空气冷却器1157可以是空气间增压空气冷却器。然而，在另一些示例中，增压空气冷却器1157可以是液体至空气的冷却器。

在所描绘的示例中，压缩机再循环路径1159被配置为使已冷却的压缩空气从增压空气冷却器1157的上游再循环至压缩机进口。在替代示例中，压缩机再循环路径1159可以被配置为使压缩空气从压缩机的下游和增压空气冷却器1157的下游再循环至压缩机进口。可以通过来自控制器1012的电信号打开以及关闭CRV 1158。CRV 1158可以被配置为具有缺省的半打开位置的三态阀，它能够从半打开位置移动到完全打开位置或完全关闭位置。

通用排气氧(UEGO)传感器1126被示为在排放控制装置1070的上游被联接至排气歧管1148。替代地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器1126。在一个示例中，排放控制装置1070可以包括多块催化剂砖。在另一示例中，能够使用每个均具有多块砖的多个排放控制装置。尽管所描述的示例示出了在涡轮1164上游的UEGO传感器1126，但应认识到，在替代实施例中，UEGO传感器可以在涡轮1164的下游并且在排放控制装置1070的上游被设置排气歧管中。额外地或替代地，排放控制装置1070可以包含柴油氧化催化剂(DOC)和/或柴油冷启动催化剂、颗粒过滤器、三元催化剂、NOx捕集器、选择性催化还原装置以及其组合。在一些示例中，传感器可以被布置在排放控制装置1070的上游或下游，其中所述传感器可以被配置为诊断排放控制装置1070的状况。

控制器1012在图1中被示为微型计算机，其包括：微处理器单元(CPU)1102、输入/输出端口(I/O)1104、只读存储器(ROM)1106、随机存取存储器(RAM)1108、保活存储器(KAM)1110和常规数据总线。控制器1012被示为接收来自联接至发动机1010的传感器的各种信号，除之前讨论的那些信号之外，还包括：来自联接至冷却套筒1174的温度传感器1172的发动机冷却液温度(ECT)；联接至输入装置1131用于感测车辆操作者1132调整的输入装置踏板位置(PP)的位置传感器1134；用于确定尾气点火的爆震传感器(未示出)；来自联接至进气歧管1144的压力传感器1121的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自联接至升压室1146的压力传感器1122的升压压力的测量值；来自感测曲轴1040位置的霍尔效应传感器1118的发动机位置传感器；来自传感器1120(例如，热线空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器1058的节气门位置的测量值。大气压力也可以被感测(传感器未示出)，以便由控制器1012进行处理。在本发明的优选方面，霍尔效应传感器1118在凸轮轴的每次旋转均产生预定数量的等间距脉冲，根据其能够确定发动机转速(RPM)。输入装置1130可以包含加速器踏板和/或制动器踏板。因此，来自位置传感器1134的输出可以被用来确定输入装置1130的加速器踏板和/或制动器踏板的位置，并且因此确定期望的发动机扭矩。因此，可以基于输入装置1130的踏板位置来估计如由车辆操作者1132请求的期望的发动机扭矩。

在一些示例中，车辆1005可以是具有可用于一个或更多个车轮1059的多个扭矩源的混合动力车辆。在另一些示例中，车辆1005是仅具有发动机的常规车辆，或仅具有(一个或多个)电机的电动车辆。在所示出的示例中，车辆1005包括发动机1010和电机1052。电机1052可以是马达或马达/发电机(M/G)。当一个或更多个离合器1056被接合时，发动机1010的曲轴1040和电机1052经由变速器1054被连接至车轮1059。在所描绘的示例中，第一离合器1056被提供在曲轴1040与电机1052之间，并且第二离合器1056被提供在电机1052与变速器1054之间。控制器1012可以向每个离合器1056的致动器发送接合或分离离合器的信号，以便连接或断开曲轴1040与电机1052及与其连接的部件，和/或连接或断开电机1052与变速器1054及与其连接的部件。变速器1054可以是齿轮箱、行星齿轮系统或其他类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式进行配置，包括作为并联、串联或串并联型混合动力车辆。

电机1052从牵引电池1061接收电功率以便为车轮1059提供扭矩。电机1052也可以例如在制动运转期间作为发电机进行运转以便为充电电池1061提供电功率。

控制器1012从图5的各种传感器接收信号，并且采用图5的各种致动器来基于接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令调整发动机运转。例如，调整电机1052的运转可以基于来自ECT传感器1112的反馈而发生。如将会在下面更详细地描述的，发动机1010和电机1052可以被调整，使得其运转可以基于动力传动系统温度(其可以基于来自ECT传感器1112的反馈来估计)和预期的目的地与仅电动运转范围之间的距离中的一个或更多个来延迟。

因此，在一个实施例中，涡轮增压器可以通过将被布置在涡轮叶轮与机油密封件组件之间的热屏蔽延伸到被布置在轴中的凹槽内来改进。凹槽也可以被布置在涡轮叶轮与机油密封件组件之间。通过布置凹槽，热屏蔽可以被延伸而不引入对轴的增加的磨损，同时还将热屏蔽成形为在轴可能退化(例如，破裂)的情况下阻止机油密封件组件释放机油密封件。热屏蔽仍然可以允许涡轮叶轮留在涡轮外壳，同时将机油密封件组件保持在仍然阻止机油流入排气通道的位置中。为了实现该构造，热屏蔽可以在涡轮马达被安装到轴上之前被松散地安装到涡轮轴上。之后热屏蔽可以被固定地联接到涡轮外壳和/或轴承外壳中的一个或更多个，由此允许热屏蔽在涡轮增压器轴退化的情况下阻止轴承外壳直接接触排气热同时阻止机油密封件组件的过度移动。机油密封件组件的过度移动可以包括，其中机油密封件移动一定量使得机油可以流过机油密封件并进入排气通道。因此，如果轴退化，机油密封件可以移动，但是由于上面描述的热屏蔽的布置，它不会移动得足以允许机油泄漏。

以此方式，热屏蔽可以被安装在涡轮外壳中，其中所述热屏蔽可以延伸到被布置在涡轮增压器轴中的凹槽内。凹槽可以允许热屏蔽进一步径向向内延伸而不增加涡轮增压器轴上的磨损。径向向内延伸热屏蔽的技术效果是如果涡轮增压器轴退化则阻止机油密封件破裂密封。热屏蔽可以阻止机油密封件随着涡轮叶轮一起散逸。

注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件相结合的控制器的控制系统执行。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以以所示顺序被执行、并行地被执行或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码，其中通过配合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使所描述的动作得以实现。

应认识到，在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

如本文中使用的，术语“近似”被解释为范围的平均±5％，除非另外指定。

以下权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种涡轮增压器，包括：

涡轮转子，所述涡轮转子被安装在轴上并且被支撑在涡轮增压器外壳内；

机油密封件，所述机油密封件被布置在所述轴上以密封在轴承外壳内的所述轴；以及

热屏蔽，所述热屏蔽位于所述机油密封件与所述涡轮增压器外壳内的所述涡轮转子之间，所述热屏蔽具有所述轴延伸通过的孔，其中所述轴包含凹槽，所述热屏蔽延伸到所述凹槽内，并且其中所述轴具有在所述机油密封件与所述热屏蔽之间的轴肩，所述轴肩形成所述凹槽的轴向端壁，所述热屏蔽被定尺寸为接合所述轴肩并且限制所述轴和机油密封件的移动。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中所述热屏蔽的至少一部分具有小于所述机油密封件的外半径的半径。

3.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中所述孔的直径小于所述机油密封件的外直径。

4.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中所述孔的直径小于所述机油密封件处的所述轴的所述轴肩的直径，并且其中所述孔的直径大于所述凹槽的直径。

5.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中在所述热屏蔽与所述凹槽的最靠近所述机油密封件的所述轴向端壁之间的轴向距离小于在所述凹槽的所述轴向端壁与所述机油密封件的最远离所述热屏蔽的轴向表面之间的距离。

6.根据权利要求5所述的涡轮增压器，其中在所述热屏蔽与所述凹槽的最靠近所述机油密封件的所述轴向端壁之间的所述轴向距离小于在所述涡轮增压器外壳的轴向端面与所述机油密封件之间的距离。

7.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中在所述热屏蔽与所述涡轮增压器外壳的相邻端面之间的间隙小于所述机油密封件的轴向厚度。

8.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中所述轴由在所述机油密封件的相对于所述涡轮转子相反的一侧上的所述轴承外壳的一部分支撑。

9.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中所述机油密封件被布置在所述轴与外壳之间、在所述轴承与所述热屏蔽之间沿着所述轴的位置处。

10.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中所述涡轮增压器的涡轮是混合流动涡轮。

11.一种涡轮增压器，包括：

涡轮，所述涡轮被连接到轴，所述涡轮和所述轴被容纳在涡轮外壳中；

机油密封件，所述机油密封件被布置在所述轴与所述涡轮外壳之间；以及

热屏蔽，所述热屏蔽被布置在所述涡轮与所述机油密封件之间，所述热屏蔽径向向内延伸到被布置在所述轴中的凹槽内，其中热屏蔽孔和机油密封件孔允许所述轴从中延伸通过，并且其中所述热屏蔽孔的直径小于所述机油密封件孔的直径。

12.根据权利要求11所述的涡轮增压器，其中所述热屏蔽被固定到所述涡轮外壳。

13.根据权利要求11所述的涡轮增压器，其中所述机油密封件被成形为防止机油从所述轴承外壳流到排气通道，并且其中所述热屏蔽在所述轴的退化期间维持所述机油密封件的位置。

14.根据权利要求13所述的涡轮增压器，其中所述轴的退化包括破裂或断裂。

15.根据权利要求13所述的涡轮增压器，其中涡轮转子响应于所述轴的退化而脱离所述涡轮外壳。

16.一种涡轮增压器，包括：

涡轮，所述涡轮被布置在轴上，所述轴包含被布置在涡轮外壳与轴承外壳之间的凹槽；以及

热屏蔽，所述热屏蔽被布置在所述涡轮外壳与所述轴承外壳之间并且延伸到所述凹槽内，所述热屏蔽包含允许所述轴从中延伸通过的孔，所述孔小于机油密封件的开口。

17.根据权利要求16所述的涡轮增压器，其中所述机油密封件被成形为防止机油从所述轴承外壳流到被布置在所述涡轮外壳中的排气通道。

18.根据权利要求17所述的涡轮增压器，其中所述热屏蔽被固定地联接到所述轴承外壳，并且其中所述热屏蔽阻止所述机油密封件从阻止机油响应于所述轴破裂而从所述轴承外壳流到所述排气通道的位置移开。

19.根据权利要求16所述的涡轮增压器，其中间隙被布置在涡轮叶轮与所述热屏蔽之间。

20.根据权利要求16所述的涡轮增压器，其中所述热屏蔽被松散地组装到所述涡轮轴。