[發明專利]渦輪增壓器隔熱罩熱障涂層

在審

• 申請號: 201711248959.7
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108150230A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: S·J·韓;J·斯沃茨;L·貝金;麗哲
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F01D25/08
• 分類號: F01D25/08
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄭勇

本文提供了熱障涂層(TBC)以及包含該熱障涂層的渦輪增壓器隔熱罩。渦輪增壓器隔熱罩可以是金屬的，并且包括具有孔的前表面，該孔能夠接納渦輪增壓器軸。TBC可以包括施加至渦輪增壓器隔熱罩的粘合涂層，與粘合涂層接觸的界面層和與界面層接觸的陶瓷面涂層。TBC的粘合涂層可以包含鎳、至少約4％的鋁、至多約36％的鉻。一個或多個界面層和陶瓷面涂層中的一個或多個可包含氧化鋁、氧化鈦、尖晶石、氧化釔穩定的氧化鋯、鋯酸釓及其組合。一個或多個界面層和陶瓷面涂層可以不含氧化釔穩定的氧化鋯和鋯酸釓。TBC可具有至少約100μm的總厚度。

引言

在內燃機(ICE)的燃燒循環期間，空氣/燃料混合物被提供給ICE的汽缸。空氣/燃料混合物被壓縮和/或點燃，并且燃燒以提供輸出轉矩。許多柴油和汽油ICE使用增壓裝置，例如廢氣渦輪驅動的渦輪增壓器，用于在氣流進入發動機的進氣歧管之前壓縮氣流以增加功率和效率。具體地說，渦輪增壓器是一種離心式氣體壓縮機，與采用周圍的大氣壓力所獲得的量相比，它可以將更多的空氣(即氧氣)壓入ICE的燃燒室。被壓入ICE的額外的含氧空氣的量提高了發動機的容積效率，使其在給定的循環中燃燒更多的燃料，并且因此產生更多的功率。

典型的渦輪增壓器采用在廢氣驅動的渦輪機葉輪和空氣壓縮機葉輪之間傳遞旋轉運動的中心軸。這樣的軸通常由一個或多個軸承支撐，該一個或多個軸承位于廢氣渦輪機殼體和空氣壓縮機殼體之間的軸承殼體中。在廢氣渦輪機殼體和空氣壓縮機殼體之間可以使用隔熱罩，以改善渦輪增壓器的熱管理。隔熱罩通常由金屬材料(例如鋼)構成，其延展性和柔韌性在操作期間對隔熱罩提供高的耐久性，特別是當用于車輛應用時。

發明內容

一個或多個實施例提供了具有熱障涂層(TBC)的渦輪增壓器隔熱罩。渦輪增壓器隔熱罩可包括前表面，該前表面具有能夠接納渦輪增壓器軸的孔。TBC可以包括施加于渦輪增壓器隔熱罩的粘合涂層、與粘合涂層接觸的界面層和與界面層接觸的陶瓷面涂層。作為操作中的部分，通過粘合涂層材料的進一步氧化，可以在粘合涂層和面涂層界面上生長熱生長氧化物(TGO)層。TBC可以施加于金屬渦輪增壓器隔熱罩。金屬渦輪增壓器隔熱罩可以包括不銹鋼。TBC的粘合涂層可以包含鎳、至少約4％的鋁以及任選地至多約36％的鉻。

在一些實施例中，一個或多個界面層和陶瓷面涂層中的一個或多個可以包括氧化鋁、氧化鈦、尖晶石、氧化釔穩定的氧化鋯、鋯酸釓及其組合。在一些實施例中，界面層和陶瓷面涂層中的一個或多個不含氧化釔穩定的氧化鋯和鋯酸釓。界面層可以包括來自陶瓷層的陶瓷材料和來自粘合涂層的粘合涂層材料的混合物。在一些實施例中，粘合涂層可具有至少約15μm的厚度。在一些實施例中，粘合涂層和界面層可以具有至少約50μm的組合厚度。在一些實施例中，界面層可具有至少約10μm的厚度。在一些實施例中，陶瓷面涂層可具有至少約150μm的厚度。在一些實施例中，TBC可具有至少約100μm的總厚度。

盡管本文中的許多實施例是針對用于渦輪增壓器隔熱罩的TBC描述的，但是本文中的實施例廣泛地適用于利用隔熱罩的所有熱管理應用。

從示例性實施例的以下詳細描述和附圖，示例性實施例的其他目的、優點和創新特征將變得更加顯而易見。

附圖說明

圖1示出了根據一個或多個實施例的具有渦輪增壓器的發動機的示意性透視圖；

圖2示出了根據一個或多個實施例的渦輪增壓器的示意性剖面圖；

圖3示出了根據一個或多個實施例的渦輪增壓器的示意性特寫剖面圖。

圖4A示出了根據一個或多個實施例的渦輪增壓器隔熱罩的透視圖。

圖4B示出了根據一個或多個實施例的渦輪增壓器隔熱罩的透視圖。

圖5示出了根據一個或多個實施例的熱障涂層的熱導率數據。

具體實施方式