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两冲程柴油发动机的涡轮增压装置

阅读：996发布：2020-05-12

IPRDB可以提供两冲程柴油发动机的涡轮增压装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种专用于两冲程柴油发动机的涡轮增压装置，包括一个由来自发动机的废气驱动的至少一个涡轮增压器(1)，用于将增压的扫气供给发动机；至少一个位于涡轮增压器下游的、用于降低扫气温度的气体冷却器(2)；和至少一个辅助鼓风机(4)，该鼓风机用于在操作期间载荷降低到一预定值时将附加的扫气和扫气压供给发动机。所述至少一个离心式鼓风机(4)的入口连到所述至少一个内冷却器(2)的出口上，而它的出口连到发动机的扫气容器(5)上。所述涡轮增压装置利用已形成该装置一部分的离心式鼓风机，因此结构简单而便宜，并能在工作时从待供到柴油发动机的增压和冷却的扫气中有效地除去冷凝水。，下面是两冲程柴油发动机的涡轮增压装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于两冲程柴油发动机的涡轮增压装置，包括至少一个涡轮增压器(1)，该涡轮增压器由来自发动机的废气驱动，用来将增压的扫气供给发动机；至少一个内冷却器(2)，该内冷却器位于所述至少一个涡轮增压器(1)的下游，用来降低扫气的温度；和至少一个辅助的鼓风机(4)，该鼓风机设计成离心式鼓风机(4)，用来在操作期间发动机载荷降到一预定值时将附加的扫气和扫气压供给发动机，其中，所述离心式鼓风机(4)与所述至少一个涡轮增压器(1)的压缩机串联，其特征在于：鼓风机(4)在发动机的上述载荷预定值以下时由一个电动机驱动，而在上述预定值以上时，发动机的扫气压足够高，则由发动机产生的气流驱动；所述离心式鼓风机(4)设计成一个水分离器，该水分离器的入口(9)连到所述至少一个内冷却器(2) 的出口上，该水分离器的出口(12)连到发动机的一个扫气容器(5) 上；一个设置在离心式鼓风机的鼓风机罩的底部区域内的排放腔(24)，它具有至少一个入口(32)，该入口是不可密封的，并且对于从通过离心式鼓风机(4)到排放腔(24)中的冷却的扫气中分离出的冷凝水总是敞开的，以及，在所述至少一个离心式鼓风机(4)的鼓风机罩(17) 的下部区域内设计了至少一个出口(34，35)，用以引导已获取的冷凝水从排放腔导出。

2.按照权利要求1的涡轮增压装置，其特征在于：所述至少一个离心式鼓风机(4)的风轮(18)具有一大体上水平的转动轴。

3.按照权利要求1或2的涡轮增压装置，其特征在于：用于将冷凝水引导到所述至少一个离心式鼓风机的排放腔(24)中的所述至少一个入口(32)包括至少一个大致裂口形式的孔(32)，该孔指向离心式鼓风机(4)的主流方向。

4.如权利要求3的涡轮增压装置，其特征在于：一个穿孔板(25) 放置在离所述至少一个离心式鼓风机(4)的弯曲外壁(23)一定距离的位置上，该穿孔板从该离心式鼓风机(4)的排放腔(24)沿一个区域延伸到或向上贴靠出口(12)，上述板与外壁(23)一起确定一个入通到排放腔(24)的排放通道(27)。

5.按照权利要求4的涡轮增压装置，其特征在于：排放通道(27) 设计成具有至少一个流动阻力装置(28)。

6.按照权利要求5的涡轮增压装置，其特征在于：排放通道(27) 的流动阻力装置由一插在排放通道中的网(28)构成。

7.按照权利要求4的涡轮增压装置，其特征在于：一块隔板(29) 插在排放腔(24)中，将排放腔(24)分为第一部分(30)和第二部分(31)，第一部分具有排放腔的至少一个指向裂口形式孔(32)方向的流动方向，第二部分(31)具有位于排放腔(24)中的排放通道 (27)的出口，这两个部分(30，31)中的每一个具有至少一个出口 (34，35)，用于将获取的冷凝水导出相应的部分。

8.按照权利要求1的涡轮增压装置，其特征在于：在所述至少一个离心式鼓风机(4)的入口(9)和所述至少一个内冷却器的出口(12) 之间的连接中插入一个单独的水分离器。

9.按照权利要求1的涡轮增压装置，其特征在于：所述至少一个离心式鼓风机(4)连到一个电动机上，该电动机设置成在发动机的所述载荷预定值以下时转动离心式鼓风机，而在载荷较小降低时由该离心式鼓风机来转动。

说明书全文

技术领域

本发明关于一种用于两冲程柴油发动机的涡轮增压装置，该装置包括至少一个涡轮增压器，该涡轮增压器由来自发动机的废气驱动，用以将增压的扫气供给发动机；至少一个位于至少一个涡轮增压器下游的内冷却器，用以降低扫气的温度；和至少一个辅助的鼓风机，该鼓风机设计成离心式鼓风机，用于在操作期间，载荷降到预定值时将附加的扫气和扫气压供给发动机。

背景技术

在内冷却器的通道上冷却空气时，增压后的扫气中的自然的湿气将会或多或少地冷凝下来。
这些冷凝的水在与扫气一起进入发动机气缸时将会对气缸套和活塞环带来巨大的损害。
从专利文献DE 199 11 252可以知道，采用一种水分离器来除去两冲程柴油发动机的增压和冷却的扫气流中的水滴。
这种已知的水分离器主要包括一个旋流部分，该部分具有下排放腔，用来在扫气通过时，获取和释放旋流部分的弯曲的内表面上的水滴。这种水分离器效果很好，但涡轮增压装置的结构复杂，因此增加了制造相应发动机的成本。
美国专利US6205787B1示出了一种四冲程发动机，它具有一个废气涡轮增压器和一个辅助鼓风机，该鼓风机可与废气涡轮增压器串联。一个冷却器放置在涡轮增压器的次要地位。该辅助鼓风机由低载荷上提供的整个排放空气驱动，在当载荷上与两级内冷却系统的涡轮增压器一起驱动。这种发动机没有、也没有必要提供水分离系统。
日本专利JP 05180197示出了一种锅炉燃烧器的离心式鼓风机。这种鼓风机具有形成在它的罩的底部上的孔和用于该排放孔的压力响应阀。鼓风机转动的同时该阀关闭排放孔，在风扇停止时阀打开该孔。该已知装置的目的不是分离流过鼓风机的空气中的水，而是用于在鼓风机停下时排出穿过罩子的水。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种上述类型的涡轮增压装置，该装置结构简单、价格便宜。
本发明的第二个目的在于提供一种上述类型的涡轮增压装置，该装置设置成主要采用已形成该装置的发动机零件。
本发明的第三个目的在于提供一种上述类型的涡轮增压装置，它能比已知方法更有效地除去供到如两冲程柴油发动机的增压和冷却的扫气中的冷凝水。
按照本发明，这些目的由下列装置达到，其中离心式鼓风机与至少一个涡轮增压器的压缩机串联，并在高于发动机的上述降低的载荷时由自己的驱动装置驱动，在发动机的高载荷时由流过它的扫气流被动式转动，由此该离心式鼓风机设计成一个水分离器，它的入口连到至少一个内冷却器的出口上，它的出口连到发动机的扫气容器上；一个排放腔具有至少一个入口，该入口是不密封的并对通过离心式鼓风机到排放腔的冷却扫气中分离出的冷凝水总是敞开的，在该至少一个离心式鼓风机的下罩的下部区域设计了用以引导已获取的冷凝水，使它流出排放腔的至少一个出口。
一种涡轮增压装置通常包括至少一个由发动机的废气通过涡轮驱动的涡轮增压器，和至少一个内冷却器，用来使增压扫气的温度冷却到合适的温度。
另外，该涡轮增压装置通常包括一个或多个离心式辅助的鼓风机，插入它们是用来补偿加到发动机上的涡轮增压效果的降低。
然后，这些离心式鼓风机并连到一定数量的单向阀上，这些单向阀安置成具有足够大的流动区，以允许涡轮增压器在全功率、重载荷上工作，同时在此期间离心式鼓风机不工作。
按照本发明，这些离心式鼓风机还用作水分离器，在重载荷和轻载荷下的扫气在操作期间都受迫流过这些风机的整个容积。
因此，可以得到一个很大的优点，即对传统上采用的水分离器和单向阀来说，节省了成本。
另外，离心式鼓风机比上述传统的水分离器更能从加压和冷却的扫气中除去冷凝的水。
这主要是由于下列事实：与旋流装置不同，离心式鼓风机具有转动的风轮，该风轮产生了有效的离心力，该离心力使冷凝水离开扫气并将其推到鼓风机的弯曲的内表面上，于是水从鼓风机中出来，同时干燥的扫气进入发动机的气缸。
为了促进这项有益的效果，每个风轮在操作期间总是在转动，在预设的低载荷量级以下由一个电动机驱动，而在这个量级以上，内燃机/涡轮增压器的扫气压足够高，则由内燃机/涡轮增压器产生的气流带动。
如前所述，本发明基于这样一个概念：所有的扫气在任何时候必须通过用作辅助鼓风机的离心式鼓风机，或者换句话说，这些离心式鼓风机必须设置成有效地允许比传统的要多的扫气通过。
因此，采用的离心式鼓风机的尺寸与传统上采用的这种涡轮增压装置的辅助鼓风机的不同，由此能满足通常要求，即一个具有小的流动区域的鼓风机能在全载荷时提供约50米/秒的扫气的最大流速。
按照本发明，该离心式鼓风机能以多种方式安置，例如它们具有水平的、垂直的或倾斜的转动轴。
在一个有利的实施例中，每个离心式鼓风机安置成具有至少一个水平轴。
按照本发明，在每个离心式鼓风机罩的底部可设计一个排放腔，上述腔具有指向与扫气流方向相反方向的裂口，用来将分离的冷凝水导入腔中，还具有一个出口，用来将获取的冷凝水导出该腔。
分离的冷凝水将沿着鼓风机罩的弯曲壁倾斜地流向鼓风机的出口，在此期间通过裂口的水流入排放腔，如上所述，该裂口指向气流的相反方向。
为了确保通过排放腔获取的冷凝水从鼓风机中除去，可沿从排放腔延伸的一个区域放置穿孔板，该穿孔板在离鼓风机弯曲外壁的一定距离上向上延伸或贴靠鼓风机出口，上述穿孔板与外壁一起限定了一个进入排放腔的排放通道。
在通过的气流的干扰下，尚未被排放腔获取的冷凝水通过穿孔板上的孔进入排放通道，此后在重力作用下沿该通道向下流入下方的排放腔中。
为了防止在排放通道中产生相反方向的气流，这种气流会影响作用在冷凝水上的重力，在排放通道上最好设计流动阻力装置，该装置作为例子可以是插在该通道中的丝网。
另外，在两个排放通道之间可设有一个隔板，来将排放腔分成第一部分和第二部分，来自指向气流方向相反方向的裂口的冷凝水流过第一部分，指向流动方向的没有通过裂口流出的冷凝水从第二部分流出。通过使分离的冷凝水通过它们自己的出口流出相应的排放腔，该相反方向的冷凝水流可有效地在排放腔中分开，气流不会对作用在冷凝水上的重力产生负面影响。
显然，本发明的涡轮增压装置能有效地从增压和冷却的扫气中除去冷凝的水，这些扫气作为例子是供到工作中的两冲程柴油发动机上的。
另外，当在离心式鼓风机入口和内冷却器的出口之间插入一个单独的水分离器时，可以获得附加的安全性，即可防止与扫气一起的冷凝水进入相应发动机的气缸。

附图说明

下面参照附图描述示例性的实施例，来更详细地说明本发明。
图1是本发明涡轮增压装置的示意性的端视图；
图2是图1中涡轮增压装置细节的侧视图；
图3是图1和2中的涡轮增压装置的第一个实施例的示图；
图4是图1和2中的涡轮增压装置的第二个实施例的示图；
图5是图3和4中的装置的离心式鼓风机的剖视图，和
图6是图5中鼓风机的弯曲壁的放大的部分视图。

具体实施方式

下面是一个例子，假定本发明的涡轮增压装置用于两冲程柴油发动机上。
图1中所示的涡轮增压装置主要依次包括：一定数量的涡轮增压器1，它们由来自两冲程柴油发动机的废气驱动并用来对供到发动机气缸(未示出)的扫气增压；一定数量的内冷却器2，它们用于降低扫气的温度；一定数量的接受器3，它们用于将内冷却器2连到一个或多个离心式鼓风机4上，在操作期间来自涡轮增压器1的扫气通过，用于通过降低发动载荷将附加的扫气和扫气压力供给发动机；和一个扫气容器5，它设置成包含一定压力下的扫气容积，并连接到发动机的气缸上。
图2是图1中的涡轮增压装置的一部分的侧视图。如图所示，在此情况下的装置包括两个接受器3，每个都连接到两台离心式鼓风机4 上，然后再连接到扫气容器5上。
在图3中示意性地示出了图1和2中的涡轮增压装置的第一个实施例。
在图示的情况下，具有两个相互独立的辅助鼓风机，它们能将扫气供给发动机。因此可得到很大的操作可靠性，这些装置中的一个能在第二个或多或少地不能正常工作时仍能保持发动机运转。
在操作期间，涡轮增压器1产生增压的扫气，这些扫气通过气管 6供到内冷却器2。两个气管6相互连接到配置管7上，这样，即使一个辅助鼓风机不能工作也能使系统起作用。气体配置管7还可放在内冷却器2后方，此时扫气已经过冷却了。
离心式鼓风机4的入口9通过两根另外的气管8连到内冷却器8 的出口10上，一个如蝶阀11那样的阀插在两根气管8的每根上，如果一个鼓风机不能工作，该阀可用来关闭该风机的相应部分中的扫气循环。
在内冷却器2的通道中冷却的增压的扫气通过两根气管8流入离心式鼓风机，于是在鼓风机强力转动下，扫气从离心式鼓风机导向其出口12。
扫气通过两根附加的气管13最终导向扫气容器5，于是该容器充装了合适容量的增压的、冷却的扫气，这些扫气在发动机起动和工作时供给两冲程柴油发动机的气缸(未示出)。
在离开涡轮增压器1的增压的扫气中含有的自然的湿气，在扫气通过内冷却器期间至少一部分冷凝下来。
但该冷凝的水必须不到达发动机的气缸，因为它将损坏气缸套和活塞环等构件。按照本发明，该冷凝的水在扫气通路中被除去了，扫气通过两个离心式鼓风机的每一个时设有一个排放腔24，来自排放腔 24的获取的冷凝水通过水管16a释放出去，下面将详细描述这项重要的功能。
图4是图3所示的涡轮增压装置的另一实施例的示意性示图。同样的部件采用同样的参照数字。
在这种情况下，单独的水分离器14插在两根管8的每一根上，该分离器设计成已知方式的旋流部分。在增压的、冷却的扫气通过该部分时，气体中的冷凝水受到离心力的影响，使冷凝水抛到旋流部分的弯曲的壁上，在该壁上的水由安置在旋流部分下部的第二排放腔15 获取，获取的水从该排放腔通过第二水管16b排出水分离器14。
图4中的单独的水分离器14增加了用涡轮增压装置产生的增压、冷却的扫气来供给发动机时除去冷凝水的可靠性。
然而，主要效果是由本发明的图3的第一个实施例和图4的第二个实施例的离心式鼓风机4来获得的，下面将参照图5和6来详细描述这一点。
图5是离心式鼓风机4的剖视图，该鼓风机主要包括一个鼓风机罩17，一个风轮18，一根轴19，轴上具有一定数量的向后弯曲的叶片20。在操作期间，风轮在箭头所示方向上转动。
该风轮具有入口9和出口12，进入入口9的气体在风轮18转动时快速转动，并由如渐开线形状的弯曲的壁23引导到出口12。
在图示的情况下，该离心式鼓风机具有水平的转动轴。在罩的底部设置了一个排放腔，在该腔的上部区域，一块穿孔板25放置在离弯曲壁23相当短的距离上，上述板设计成具有多个孔26并向上延伸或升到贴靠鼓风机罩的出口12。
鼓风机罩的穿孔板25和弯曲壁23确定了一个排放通道27。在该通道中，插入了一个如图6中局部视图示出的放大的网28。
排放腔24由隔板29分成第一和第二部分30和31。第一部分30 通过裂口30与鼓风机罩17的内部连通，该裂口指向鼓风机罩的主流方向，还有一块挡板33放置在离裂口32一段距离的位置。排放通道 27通向第二部分31。
在排放腔24的两部分中分别具有第一和第二出口34和35，如箭头所示，它们将获取的冷凝水导出腔外。
正如图中所示，这种涡轮增压装置设计成使所有的扫气在任何时间上均被迫通过离心式鼓风机4，每个鼓风机连到一个电动机上(图5 中未示出)或类似的机器上，该机器安置成在载荷较小降低时由该离心式鼓风机驱动，而在预定的降低的主发动机载荷时驱动鼓风机。另外，每个离心式鼓风机可通过一个用来分别进行连接和脱开的连接装置连接到它的发动机上。
这个结构导致下列事实：在预定的轻载荷时的离心式鼓风机实际能象辅助鼓风机一样工作，用来为发动机提供附加的扫气和扫气压，而在重载荷时的风轮由涡轮增压器产生的扫气被动地转动。
因此，该鼓风机轮在工作期间和在有效地将图5中所示的含有水滴的扫气推向鼓风机罩17的弯曲壁时均可在至少为500转/分钟的转速上转动。
水滴36打击弯曲壁23、25，其速度分量指向鼓风机罩的出口，并同时受到穿过鼓风机的扫气流作用在相同的方向上向前驱动。
在此期间，部分冷凝的水沿鼓风机罩17的弯曲壁23、25流向鼓风机罩的出口，通过裂口32进入排放腔24的第一部分30，在该腔中由挡板33向下引导，通过排放腔的第一出口34流出鼓风机。
没有被排放腔的第一部分获取的冷凝水继续流向鼓风机罩的出口，但在穿孔板25上流动。在此期间，受到离心力的冷凝水和扫气通过穿孔板的孔26进入排放通道27，该通道引导已获取的冷凝水向下，流到下方的排放腔的第二部分31中，然后再通过第二出口35流出。
安置在鼓风机罩弯曲壁23的起始位置的第二排放通道37用来获取冷凝水，在这一点上，冷凝水向下流到弯曲壁上。已获取的冷凝水向下流到侧壁上，再流到罩的弯曲壁23、25上，再以上面指出的方式排出鼓风机罩。
图4的涡轮增压装置的更具体的结构示在图1中，其中中间腔3 起到与具有出口16b的水分离器相应的旋流部分的作用。另外，还示出了离心式鼓风机的两个出口34和35。

标题	发布/更新时间	阅读量
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