CN101184911A - 用于向涡轮增压器的轴承和轴装置提供连续润滑的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于涡轮增压器[TC]的润滑系统，用以在涡轮增压器关联系统的启动和关闭过程中通过润滑油滞留来确保对涡轮增压器的轴承和轴进行持续润滑，由此提高性能并且延长涡轮增压器的使用寿命。轴(6)和轴承通过经由轴承壳体(4)上的进油通道(12)导入高压润滑油而得以润滑，并且在润滑之后，润滑油经由出油通道(13)返回至位于涡轮增压器下方的发动机油槽。进油管路(16)中的逆止阀(15)或单向阀容许润滑油在发动机运转过程中流向所述轴承，并且当发动机停机并且油压降低至NRV(15)开启压力以下时，NRV(15)关闭并且将润滑油截留在该NRV(15)上方的进油管路中。出油管路(17)鉴于其几何形状而使得足量的润滑油滞留在轴承壳体(4)中，在发动机关闭之后对轴(6)和轴承进行润滑。

Description

用于向涡轮增压器的轴承和轴装置提供连续润滑的系统
技术领域
本发明涉及用于涡轮增压器[TC]的润滑系统，用以在涡轮增压器关联系统(turbocharger-associated systems)的启动和关闭过程中通过润滑油滞留来确保对涡轮增压器的轴承和轴进行持续润滑，由此提高性能并且延长涡轮增压器的使用寿命。
背景技术
与内燃机协同工作的涡轮增压器在不增加发动机重量的条件下增大了功率与重量的比。另外，涡轮增压器确保了输送至发动机的燃料完全燃烧，由此减少了发动机的排放。
涡轮增压器由废气驱动。废气驱动型涡轮增压器的怠速通常超过30,000rpm，最高速度约为90,000至1,20,000rpm。在汽车发动机运转(工作)过程中，利用发动机润滑系统将润滑油供送给涡轮增压器的轴和轴承。当发动机的油泵关闭时，润滑油停止向涡轮增压器的中心轴承流动，并且涡轮增压器出油通道中的润滑油会流向位于发动机底部的发动机油槽，由此导致出现“干烧”现象。通常，从发动机关闭至涡轮增压器停机大约经过20至30秒钟，在此过程中，中心轴承的温度会升高至1200°F左右。在这种情况下，涡轮增压器的轴承组件会发生碳化，这样有可能导致轴承和发动机出现故障。
在发动机启动过程中，涡轮增压器的进油管路是空的，并且在发动机启动至高压润滑油抵达润滑部位的时间间隔约为4.0至4.3秒钟。另外，如果操作人员使得发动机/车辆加速，
美国专利US4,513,705提供了一种储油器及电磁驱动阀，其中润滑油被加压存储在储油器中。所存储的润滑油是在发动机高速/负载运转过程中供送给涡轮增压器的油的一部分，并且这些润滑油在发动机关闭和启动阶段之后借助于设置在储油器开口处的电磁阀动作而得以输送。这种系统克服了可能出现的涡轮增压器“干烧”问题。这种系统的局限性在于，依赖电磁阀的正常工作，电磁阀出现故障将会导致涡轮增压器发生所不希望的“干烧”现象。另外，会在与系统衔接方面带来一些问题，需要频繁地维修和维护，导致成本增加。
美国专利US6,709,160B1、US5,993,173、US5,145,334、US4,708,602公开了若干种用于涡轮增压器润滑系统的不同方案，涉及使用专门设计的浮置/半浮置式轴承、修改涡轮增压器轴承(中心)壳体中的油循环通道、提供单独的简化轴承组件。这些专利公开的系统有利于在发动机/车辆运转过程中高效地对涡轮增压器的轴和轴承装置进行润滑，但是没有解决导致在发动机启动和停止时可能出现“干烧”现象的润滑问题。
美国专利US4,422,295公开了一种用于涡轮增压器的润滑系统，其中涡轮增压器轴承处于或者低于润滑油槽中的正常油位，以便在发动机停止运转时油从油槽返回至涡轮增压器轴承，从而确保当发动机停止运转时对轴承进行冷却。但是，需要在曲轴箱内部设置一个诸如回油泵这样的额外设备，并且由发动机驱动来在运转过程中使得油从涡轮增压器返回至曲轴箱。系统中增加额外设备增大了出现故障的可能性，由此需要加强维护，并且整个系统的成本以及工作成本增加。
在本行业中一直需要提供用于在涡轮增压器关联系统的启动和停机过程中对涡轮增压器的轴和轴承进行持续润滑的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于，在涡轮增压器关联系统的启动和关闭过程中通过润滑油滞留来确保对涡轮增压器的轴承和轴进行持续润滑，由此提高性能并且延长涡轮增压器的使用寿命。
本发明的另外一个目的在于，提供一种涡轮增压器，其无需使用额外装置，在发动机/车辆启动和关闭过程中通过润滑油滞留来确保对涡轮增压器中的轴承和轴装置进行持续润滑。
本发明的再一个目的在于，提供一种涡轮增压器，在涡轮增压器关联系统的启动和停机过程中无需操作人员的参与而自动地实现润滑和润滑滞留。
本发明的又一个目的在于，提供一种在涡轮增压器关联系统的启动和停机过程中不会出现“干烧”现象的涡轮增压器。
附图说明
图1示出了废气驱动型涡轮增压器的剖视图；
图2示出了常规形式的涡轮增压器的主视图和侧视图，其中润滑油流入和流出通道相互对置，有利于涡轮增压器中的润滑油在重力作用下朝向发动机曲轴箱流动。
图3示出了根据本发明的涡轮增压器的侧视图，其中在进油管路/通道中设置有逆止阀(NRV)。出油管路经过修改，以确保滞留润滑油。
具体实施方式
下面对本发明的一个优选实施例进行描述。
在图1中示出了一个用在内燃机中的废气驱动型涡轮增压装置1，包括
一个涡轮壳体2，一个压缩机壳体3，以及一个设置于涡轮壳体与压缩机壳体之间的轴承壳体4，涡轮壳体和压缩机壳体由连接装置固定在两侧，
一个在涡轮壳体2中安装于一根轴6上的涡轮5，其中轴6穿过轴承壳体4延伸入压缩机壳体3内；
一个位于压缩机壳体3中的压缩机轮7，被安装在轴6的远端并且被支撑在轴承壳体4中，
一对位于轴承壳体4两端的浮置式轴颈轴承10(floating journalbearing)，用以支撑旋转轴6，
在轴承壳体的两端处靠近浮置式轴颈轴承10的密封件11，用以防止废气和压缩空气进入轴承壳体4内，并且缓冲任何施加于旋转轴上的轴向推力，
一个位于进油管路16中的逆止阀[NRV]或单向阀15，开启和/或关闭压力小于发动机怠速运转过程中的油压，
一条出油管路17，被构造成滞留足够量的润滑油，由此容许在发动机/车辆关闭之后对轴和轴承进行充分润滑，其中该出油管路的一端与涡轮增压器出油口连通，并且该出油管路首先向下延伸然后向上弯曲，弯折点大约位于所述轴的中心所处的高度，并且该出油管路的另一端在油槽中终止于涡轮增压器的下方。
图3示出了出油管路17的一个优选实施例。
为了对轴6和轴承10进行润滑，高压润滑油经由轴承壳体4中的进油通道12导入。润滑油从进油通道12流向轴承10，并且在润滑之后，润滑油通过出油通道13返回至位于涡轮增压器下方的发动机油槽。NRV15容许润滑油在发动机运转过程中流向轴承10，但当发动机停机并且油压降低至NRV开启压力以下时，该NRV关闭并且将润滑油截留在该NRV上方的进油管路16中。在后续的发动机启动过程中，能够在NRV上方的进油管路16中获得足够量的润滑油，这样有利于润滑油以最短的时间抵达轴6和轴承10，由此防止轴出现“干烧”状况。即使当操作人员在启动之后立即使得发动机/车辆加速时，也能够获得相同的效果。当发动机被关闭时，停止向涡轮增压器的轴供给润滑油，出油管路17鉴于其几何形状而在轴承壳体4中滞留足够量的润滑油，这样能够对所述轴和轴承进行充分润滑。
在如现有技术中所述的常规涡轮增压器中，进油管路与涡轮增压器顶部处的进油口连通，并且出油管路向下竖直延伸至油槽。相反，本发明中的润滑系统在进油管路中具有NRV，并且出油管路被构造成带有弯曲和弯折，用以即使在发动机关闭之后也能够滞留足够量的润滑油，这一点在常规系统中不会出现。
压缩机壳体、轴承壳体以及涡轮壳体的连接装置选自于螺栓、夹具以及它们的类似物。
在一个优选实施例中，所述出油管路的弯折点处于所述轴的中心所处的高度。
在另外一个实施例中，所述出油管路的弯折点可以恰好低于或者高于所述轴的中心。
在本发明的再一个实施例中，所述出油管路的第二部分可以相对于该出油管路的竖直的第一部分以约等于45度的角度向上延伸，其中所述第一部分从涡轮增压器向下延伸。

Claims (10)

1.一种用于涡轮增压器的润滑系统，用以在涡轮增压器关联系统的启动和关闭过程中通过润滑油滞留来确保对涡轮增压器的轴和轴承进行持续润滑，其包括
一个涡轮壳体，一个压缩机壳体，以及一个设置于涡轮壳体与压缩机壳体之间的轴承壳体，并且所述涡轮壳体和压缩机壳体由连接装置固定在两侧；
一个在所述涡轮壳体中安装于一根轴上的涡轮，其中所述轴穿过轴承壳体(4)延伸入压缩机壳体内，
一个位于所述压缩机壳体中的压缩机轮，被安装在所述轴的远端并且被支撑在所述轴承壳体中，
一对位于所述轴承壳体两端的浮置式轴颈轴承，用以支撑所述旋转轴，
在所述轴承壳体的两端处靠近浮置式轴颈轴承的密封件，用以防止废气和压缩空气进入所述轴承壳体内，并且缓冲任何施加于所述旋转轴上的轴向推力，
一个位于进油管路中的逆止阀[NRV]或单向阀，其开启和/或关闭压力小于发动机怠速运转过程中的油压，
一条出油管路，被构造成滞留足够量的润滑油，由此容许在发动机/车辆关闭之后对所述轴和轴承进行充分润滑，其中该出油管路的一端与涡轮增压器出油口连通，并且该出油管路首先向下延伸然后向上弯曲，弯折点大约位于所述轴的中心所处的高度，并且该出油管路的另一端在油槽中终止于涡轮增压器的下方。
2.一种用于涡轮增压器的润滑系统，其特征在于，所述压缩机壳体、轴承壳体以及涡轮壳体的连接装置选自于螺栓、夹具以及它们的类似物。
3.一种用于涡轮增压器的润滑系统，其特征在于，所述出油管路的弯折点处于所述轴的中心所处的高度。
4.如权利要求1中所述用于涡轮增压器的润滑系统，其特征在于，所述出油管路的弯折点恰好低于或高于所述轴的中心。
5.如权利要求1中所述用于涡轮增压器的润滑系统，其特征在于，所述出油管路的第二部分可以相对于该出油管路的竖直的第一部分以约45度的角度向上延伸，其中所述第一部分从涡轮增压器向下延伸。
6.如权利要求1中所述用于涡轮增压器的润滑系统，其特征在于，所述轴和轴承通过经由所述轴承壳体上的进油通道导入高压润滑油而得以润滑，并且在润滑之后，润滑油通过所述出油通道返回至位于涡轮增压器下方的发动机油槽。
7.如权利要求1中所述用于涡轮增压器的润滑系统，其特征在于，所述进油管路中的逆止阀(NRV)或者单向阀容许润滑油在发动机运转过程中流向所述轴承，而当发动机停机并且油压降低至NRV开启压力以下时，该NRV关闭并且将润滑油截留在该NRV上方的进油管路中。
8.如权利要求1中所述用于涡轮增压器的润滑系统，其特征在于，在发动机关闭之后再次启动的过程中，能够在所述NRV上方的进油管路中获得足够量的润滑油，这样有利于润滑油以最短的时间抵达所述轴和轴承，由此防止所述轴出现“干烧”状况。
9.如权利要求1中所述用于涡轮增压器的润滑系统，其特征在于，当操作人员在启动之后立即使得发动机/车辆加速时，能够在所述NRV上方的进油管路中获得足够量的润滑油，这样有利于润滑油以最短的时间抵达所述轴和轴承，由此防止所述轴出现“干烧”状况。
10.如权利要求1中所述用于涡轮增压器的润滑系统，其特征在于，当发动机关闭时，停止向涡轮增压器的轴供给润滑油，并且所述出油管路鉴于其几何形状在所述轴承壳体中滞留足够量的润滑油，这样能够对所述轴和轴承进行充分润滑。
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