渦輪增壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)中的渦輪增壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]日本專利申請公報N0.2010-48187A(JP 2010-48187 A)描述了一種渦輪增壓器，在該渦輪增壓器中，渦輪機(jī)殼體設(shè)置有形成為覆蓋渦旋通路的冷卻劑通路。
[0003]在JP 2010-48187 A中描述的渦輪增壓器的渦輪機(jī)殼體中，渦旋通路的壁表面通過冷卻劑的循環(huán)而保持處于相對較低的溫度。相比之下，與支承殼體抵接的凸緣未被冷卻，使得凸緣的溫度變得相對較高。因此，在凸緣的溫度與渦旋通路的壁表面的溫度之間產(chǎn)生差異，這會引起凸緣與渦旋通路的壁表面之間的熱膨脹量的不同。因此，由凸緣與渦旋通路的壁表面之間的熱膨脹量的差異而引起的應(yīng)力可能導(dǎo)致變形。
[0004]凸緣形成為呈板形狀，其通過增大渦輪機(jī)殼體的端部的直徑而形成。渦旋通路以突出的方式形成而覆蓋渦輪。由此，在渦輪機(jī)殼體中在凸緣與渦旋通路之間形成凹入部。
[0005]當(dāng)照此在凸緣與渦旋通路的壁表面之間引起熱膨脹量的差異時，由于該熱膨脹量的差異引起的應(yīng)力易于集中在位于凸緣與渦旋通路之間的凹入部上。為此，凹入部可能特別容易被變形所影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種渦輪增壓器，該渦輪增壓器可以抑制由于熱膨脹量的差異而引起的應(yīng)力集中的發(fā)生。
[0007]本發(fā)明的一方面涉及渦輪增壓器，所述渦輪增壓器包括:渦輪機(jī)葉輪；旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸連接至所述渦輪機(jī)葉輪；支承殼體，所述支承殼體構(gòu)造成將所述旋轉(zhuǎn)軸容置在所述支承殼體中；以及渦輪機(jī)殼體，所述渦輪機(jī)殼體構(gòu)造成將所述渦輪機(jī)葉輪容置在所述渦輪機(jī)殼體中。所述渦輪機(jī)殼體包括渦旋通路和第二凸緣。所述渦旋通路圍繞所述渦輪機(jī)葉輪，并且，所述第二凸緣與所述支承殼體抵接。所述渦輪機(jī)殼體具有設(shè)置有凹入部的外表面，所述凹入部設(shè)置在所述渦旋通路與所述第二凸緣之間，所述凹入部為從所述渦輪機(jī)殼體的所述外表面朝向所述渦輪機(jī)殼體的內(nèi)表面凹陷的部分。所述支承殼體具有主通路。所述第二凸緣具有延長通路。所述主通路連接至所述延長通路從而構(gòu)成第一冷卻劑通路。所述渦輪機(jī)殼體具有圍繞所述渦旋通路的第二冷卻劑通路。
[0008]根據(jù)以上構(gòu)型，由于作為第一冷卻劑通路的一部分的延長通路形成在渦輪機(jī)殼體的凸緣中，因此可以使冷卻劑循環(huán)通過渦輪機(jī)殼體的凸緣。這允許對凸緣進(jìn)行冷卻，使得在渦輪機(jī)殼體中，渦輪機(jī)殼體的凸緣的溫度與被流動通過第二冷卻劑通路的冷卻劑冷卻的渦旋通路的壁表面的溫度之間的差異變小。也就是說，凸緣與渦旋通路的壁表面之間的熱膨脹量的差別被減小。因此，由于熱膨脹量的差別所引起的應(yīng)力被減小，由此使得能夠抑制應(yīng)力集中在凹入部上。簡言之，能夠抑制由于熱膨脹量的差別引起的應(yīng)力集中的發(fā)生。
[0009]在所述渦輪增壓器中，支承殼體包括第一凸緣。第一凸緣具有與渦輪機(jī)殼體的第二凸緣抵接的凸緣表面，該凸緣表面為與旋轉(zhuǎn)軸的軸向方向垂直的表面。延長通路在沿著旋轉(zhuǎn)軸的軸向方向從凸緣表面朝向渦旋通路的方向上延伸。在所述渦輪機(jī)殼體中，旋轉(zhuǎn)軸的軸向方向上的第一距離短于旋轉(zhuǎn)軸的軸向方向上的第二距離。所述第一距離指在所述渦輪機(jī)殼體的垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的所述軸向方向的截面中所述渦輪機(jī)殼體的所述內(nèi)表面和所述凹入部間的壁的厚度最薄的部分與所述凸緣表面之間的沿著所述旋轉(zhuǎn)軸的所述軸向方向的距離。所述第二距離指所述延長通路的在所述旋轉(zhuǎn)軸的所述軸向方向上的底部與所述凸緣表面之間的沿著所述旋轉(zhuǎn)軸的所述軸向方向的距離。
[0010]根據(jù)以上構(gòu)型，延長通路形成至與凹入部的易于集中由于凸緣與渦旋通路的壁表面之間的熱膨脹量的差別所引起的應(yīng)力的部分相比沿渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)軸方向距離凸緣表面更遠(yuǎn)的位置。鑒于此，根據(jù)以上構(gòu)型，能夠由循環(huán)通過由延長通路和主通路構(gòu)成的第一冷卻劑通路的冷卻劑來有效地冷卻凹入部的易于集中由于熱膨脹量的差別所引起的應(yīng)力的部分。
[0011]在所述渦輪增壓器中，延長通路的表面的至少部分比主通路的表面更粗糙。根據(jù)以上構(gòu)型，第一冷卻劑通路中的由延長通路形成的壁表面的表面面積增大。也就是說，由于冷卻劑通路的壁表面與冷卻劑進(jìn)行接觸的面積增大，因此能夠提高渦輪機(jī)殼體與冷卻劑之間的熱傳遞的效率。由于熱傳遞效率的提高，能夠抑制由于熱膨脹量的差別引起的應(yīng)力，由此使得能夠更有效地抑制應(yīng)力集中在凹入部上。
[0012]在所述渦輪增壓器中，延長通路的表面的位于渦輪機(jī)殼體的徑向內(nèi)側(cè)處的部分比主通路的表面更粗糙。通過渦旋通路壓縮的廢氣被噴射在容置于渦輪機(jī)殼體中的渦輪機(jī)葉輪上。因此，渦輪機(jī)殼體的位于徑向內(nèi)側(cè)上的壁暴露于被壓縮并噴射在渦輪機(jī)葉輪上的高溫廢氣，使得特別是在渦輪機(jī)殼體中，壁的溫度容易變高。
[0013]根據(jù)以上構(gòu)型，由于延長通路的表面的位于渦輪機(jī)殼體的徑向內(nèi)側(cè)處的那部分形成為粗糙的，因此能夠提高對特別是渦輪機(jī)殼體中的位于徑向內(nèi)側(cè)上的溫度容易變高的壁表面的冷卻效率。因此，能夠有效地冷卻特別是渦輪機(jī)殼體中的位于徑向內(nèi)側(cè)上的溫度容易變高的壁表面。
【附圖說明】
[0014]以下將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)上的和工業(yè)上的重要意義，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件并且其中:
[0015]圖1A是示出渦輪增壓器的一個實(shí)施方式中的渦輪機(jī)部的截面圖；
[0016]圖1B是以放大的方式示出圖1A中的渦輪機(jī)部的一部分的放大視圖；
[0017]圖2是當(dāng)從凸緣側(cè)觀察時的、示出構(gòu)成根據(jù)實(shí)施方式的渦輪增壓器的渦輪機(jī)殼體的結(jié)構(gòu)的平面視圖；
[0018]圖3是示出對比示例中的渦輪增壓器的凹入部的附近區(qū)域的截面圖；以及
[0019]圖4是示出渦輪增壓器的改型中的凹入部的附近區(qū)域的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面參照圖1A、圖1B以及圖2描述渦輪增壓器的一個實(shí)施方式。如圖1A中所示，通過使渦輪機(jī)殼體20與支承殼體10結(jié)合構(gòu)成渦輪增壓器100。渦輪機(jī)殼體20構(gòu)造成將渦輪機(jī)葉輪30容置在渦輪機(jī)殼體中。支承殼體10構(gòu)造成容置與渦輪機(jī)葉輪30連接的旋轉(zhuǎn)軸31。
[0021]在下文中，渦輪機(jī)葉輪30的旋轉(zhuǎn)軸方向被稱為軸向方向。圖1A中的支承殼體10的右端部分形成直徑增大的凸緣13。凸緣13形成凸緣表面14，該凸緣表面14充當(dāng)與渦輪機(jī)殼體20的抵接表面。凸緣表面14形成為與軸向方向垂直的表面。在支承殼體10中形成有開口于凸緣表面14上的主通路11。該主通路11與稍后描述的延長通路26 —起形成第一冷卻劑通路12。
[0022]在渦輪機(jī)殼體20中形成有構(gòu)造成將廢氣導(dǎo)引至渦輪機(jī)葉輪30的渦旋通路21。此夕卜，在渦輪機(jī)殼體20中形成有第二冷卻劑通路22以覆蓋渦旋通路21。第二冷卻劑通路22形成在渦旋通路21的壁的除豎向壁27之外的部分中，豎向壁27是設(shè)置在支承殼體10側(cè)上并且與軸向方向垂直的壁。
[0023]圖1A中的渦輪機(jī)殼體20的左端部分形成直徑增大的凸緣23。該凸緣23具有與支承殼體10的抵接表面24。在凸緣23與渦旋通路21之間，殼體外表面朝向殼體內(nèi)表面凹陷以形成直徑減小的凹入部25。
[0024]此外，在凸緣23中形成有延長通路26。延長通路26開口于抵接表面24上，并且設(shè)置成通過渦輪機(jī)殼體20中的相對于凹入部25的徑向內(nèi)側(cè)。
[0025]如圖1B中所示，延長通路26設(shè)置成使得距離L2比距離L1更長。在這里，距離L1指示抵接表面24與在渦輪機(jī)殼體20的垂直于軸向方向的截面中凹入部25和殼體內(nèi)表面間的壁最薄的部分(圖1B中的虛線所指示的部分)之間的沿著軸向方向的距離。此外，距離L2指示抵接表面24與延長通路26的在軸向方向上的底部部分26a之間的沿著軸向方向的距離。
[0026]也就是說，延長通路26設(shè)置成沿軸向方向延伸至與在渦輪機(jī)殼體20的垂直于軸向方向的截面中凹入部25和殼體內(nèi)表面間的壁最薄的部分相比距離抵接表面24更遠(yuǎn)的位置處。也就是說，延長通路26在沿著旋轉(zhuǎn)軸的軸向方向從凸緣表面朝向渦旋通路的方向上延伸。
[0027]支承殼體10和渦輪機(jī)殼體20通過用夾具40夾持凸緣13和凸緣23而緊固和固定。夾具40以環(huán)狀的方式形成。凸緣13的凸緣表面14與凸緣23的抵接表面24之間的部分被密封。
[0028]主通路11和延長通路26形成為使得當(dāng)支承殼體10和渦輪機(jī)殼體20如此固定時，主通路11和延長通路26的開口在凸緣13與凸緣23之間抵接之后彼此連接。由此，在渦輪增壓器100中，當(dāng)主通路11隨著支承殼體10與渦輪機(jī)殼體20之間的固定而連接至延長通路26時，形成第一冷卻劑通路12。
[0029]如圖2中所示，延長通路26在抵接表面24上形成為連續(xù)的環(huán)形凹槽。如此，在渦輪增壓器100中，形成了構(gòu)造成使冷卻劑循環(huán)通過支承殼體10以及渦輪機(jī)殼體20的凸緣23的第一冷卻劑通路12以及構(gòu)造成使冷卻劑循環(huán)通過渦輪機(jī)殼體20的第二冷卻劑通路22。此外，在渦輪增壓器100中，延長通路26設(shè)置在凸緣23中，使得冷卻劑也循環(huán)通過凸緣23。
[0030]這兩個冷卻劑通路彼此并聯(lián)地設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)中的冷卻劑循環(huán)路線中。下面與冷卻劑不循環(huán)通過凸緣的渦輪增壓器相對照地描述根據(jù)本實(shí)施方式的渦輪增壓器100的操作。
[0031]渦輪增壓器的殼體因由廢氣流入引起的溫度升高而熱膨脹?？紤]到這一點(diǎn)，在渦輪增壓器的殼體中設(shè)置了構(gòu)造成循環(huán)冷卻劑的冷卻劑通路。
[0032]例如，在圖3中示出的對比示例的渦輪增壓器200中，冷卻劑通路222形成為覆蓋形成在渦輪機(jī)殼體220中的渦旋通路221。因此，渦旋通路221的壁表面被流動通過冷卻劑通路222的冷卻劑冷卻。與此同時，凸緣223未設(shè)置有冷卻劑通路，使得冷卻劑未循環(huán)通過凸緣223。因此，凸緣223未被冷卻。由此，通過冷卻劑冷卻的渦旋通路221的壁表面的溫度與沒有通過冷卻劑冷卻的凸緣223的溫度可能存在差異。
[0033]在渦輪增壓器200中，在支承殼體210中不設(shè)置冷卻劑通路。由此，熱從沒有被冷卻的支承殼體210的凸緣213傳遞至渦輪機(jī)殼體220的凸緣223，使得凸緣223的溫度很容易升尚ο
[0034]因此，當(dāng)通過冷卻劑冷卻的渦旋通路221的壁表面保持在相對較低的溫度時，沒有通過冷卻劑冷卻的凸緣223可能具有相對較高的溫度。因此，在凸緣223的溫度與渦旋通路221的壁表面的溫度之間產(chǎn)生差異，并且在凸緣223的熱膨脹量與渦旋通路221的壁表面的熱膨脹量之間可能存在差別，正如圖3中箭頭指示的。