CN102312723A - 涡轮增压机 - Google Patents

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陈新
左朝凤
夏迎松
李传友
陈立新
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Abstract

本发明公开一种涡轮增压机，其特征在于，包括：一涡轮机壳体，所述涡轮机壳体中具有涡轮机，所述涡轮机由内燃机产生的废气驱动；一压缩机壳体，所述压缩机壳体内具有压缩机，所述压缩机由所述涡轮机提供压缩空气至所述内燃机来驱动；一涡轮增压机传动轴，沿一基本竖直轴的方向连接所述涡轮机和所述压缩机，所述涡轮增压机传动轴用于沿基本垂直轴为所述压缩机提供旋转驱动；一电机壳体，位于所述涡轮机壳体和所述压缩机壳体之间，所述电机壳体内具有感应电机，所述涡轮增压机传动轴连接电机转子，适于为所述传动轴和所述压缩机提供可控制的辅助转动驱动。

Description

涡轮增压机
技术领域
本发明涉及涡轮增压机，尤其涉及一种涡轮增压机的润滑系统以及电控增压机。
背景技术
涡轮增压机经常应用于内燃机以提高内燃机对于不同荷载的反应能力。电控涡轮增压器提供了更多的优势，包括减少瞬变之后，降低燃料消耗，降低废气排放水平。通常，电控涡轮增压器采用一个电机提供额外的能量驱动旋转连接涡轮与压缩机的轴。当发动机的进气需求量增加时，涡轮未能在足够快的速度运转以提供需求，则由电机驱动涡轮和压缩机达到足够的速度以提供所需的空气。
现有技术中的涡轮增压器中，涡轮，电机和压缩机通常安装在水平轴上。另一方面，现有技术的涡轮增压机所使用的电机包含磁铁，会因为暴露在高热下而造成损耗。
因此，提供一种能以更小震动且较低温度运行的涡轮增压机就显得尤为重要了。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中的的涡轮增压机稳定性差的缺点，避免使用寿命过短的不足。
本发明提供一种涡轮增压机，其中，包括：
一涡轮机壳体，所述涡轮机壳体中具有涡轮机，所述涡轮机由内燃机产生的废气驱动；
一压缩机壳体，所述压缩机壳体内具有压缩机，所述压缩机由所述涡轮机提供压缩空气至所述内燃机来驱动；
一涡轮增压机传动轴，沿一基本竖直轴的方向连接所述涡轮机和所述压缩机，所述涡轮增压机传动轴用于沿基本垂直轴为所述压缩机提供旋转驱动；
一电机壳体，位于所述涡轮机壳体和所述压缩机壳体之间，所述电机壳体内具有感应电机，所述涡轮增压机传动轴连接电机转子，所述电机转子适于为所述压缩机提供可控制的辅助转动驱动。
上述的涡轮增压机，其中，所述电机壳体中具有用于安装所述涡轮增压机传动轴的上部轴承和下部轴承。
上述的涡轮增压机，其中，所述电机壳体中设置有油路通道，以润滑所述上部轴承和下部轴承。
上述的涡轮增压机，其中，所述电机壳体包括一个使电机转子通畅旋转的电机腔。
上述的涡轮增压机，其中，还包括位于所述压缩机和所述电机腔之间的空气清洁通道，所述空气清洁通道在压缩机到电机腔之间压力差的作用下提供相对冷却的清洁空气。
上述的涡轮增压机，其中，所述电机壳体还包含一个与所述下部轴承相邻的油底壳。
上述的涡轮增压机，其中，所述油路通道与油底壳相连。
上述的涡轮增压机，其中，还包括靠近所述上部轴承的上层油藏，所述上层油藏连接所述油路通道。
通过上述结构，本发明能以更小震动且较低温度运行。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。在附图中，为清楚明了，放大了部分部件。
图1示出了根据本发明的，一种涡轮增压机电控系统的模块图；
图2示出了根据本发明的，一种涡轮增压机根据图5顶视图中B-B线的截面图；
图3为图1所示的实施例的旋转90度，根据图5顶视图中C-C线所示的截面图； 
图4示出了根据本发明的，一种涡轮增压机根据图5顶视图中D-D线的截面图；以及
图5中标示了图2、图3和图4中各个不同的截面方向。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
结合参考图2至图4，本发明提供一种涡轮增压机，其中，包括：一涡轮机壳体102，涡轮机壳体102中具有涡轮机110，涡轮机由内燃机（附图中未标号）产生的废气驱动；一压缩机壳体116，压缩机壳体116内具有压缩机119，压缩机由涡轮机110提供压缩空气至内燃机来驱动；一涡轮增压机传动轴114，沿一基本竖直轴的方向连接涡轮机110和压缩机119，涡轮增压机传动轴114用于沿基本垂直轴为压缩机119提供旋转驱动；一电机壳体104，位于涡轮机壳体102和压缩机壳体116之间，电机壳体104内具有感应电机132，涡轮增压机传动轴114连接电机转子136，电机转子136适于为压缩机119提供可控制的辅助转动驱动。
参考图1所示的电控系统的模块图，电控涡轮增压机在一般意义上，接收相关的引擎排放的废气和相关控制器控制的电力流动。在这种情况下，需要在冷启动时，控制器为电控涡轮增压机提供交流电流或脉冲宽度可变的功率控制速度，在其他低怠或有加速要求的条件下，从引擎输出的废气不足以推动涡轮增压机为引擎的进气管供应足够的新鲜空气。随着引擎速度的增加会产生更多的废气以驱动涡轮增压机，控制器会相应降低对电控涡轮增压机的能量提供。
在图2所示出的一个较佳的实施例中，电控涡轮增压机100竖直地安装在一个内燃机上。在本实施例中，涡轮壳体102显示在图1的上半部分，压缩机壳体116显示在图2的下半部分，如图所示，电机壳体104在涡轮壳体102和压缩机体116的中间。
涡轮增压机传动轴114是电控涡轮增压机100的核心，涡轮增压机传动轴114适于涡轮机110和压缩机119之间的机械传动连接。在本实施例中，感应电机 132 在电机壳体104内包围涡轮增压机传动轴114和电机转子136。电机转子136 固定安装在涡轮增压机传动轴114上。
涡轮壳体102具有一废气进气口106，适于连接相关发动机（图2中未显示）的排气管。涡轮壳体102具有用于排气的涡轮机110和蜗壳 112。在此实施例中，涡轮机110被整合到涡轮增压机传动轴114 上。
上隔热罩109和隔热层108分别在电机壳体104和涡轮壳体102之间，以抵挡废气到电机壳体104或其他可能会受温度影响的组件，避免产生热传导。由于对流热有上升的趋势，所以一些废气余热从涡轮壳体102上方消散，从而远离电机壳体104。造成对流热的上升气流使空气向上，从而帮助冷却元件。组件的竖直堆叠即利用了这一现象的优势。
电机壳体104包括电机腔133和一些用于润滑液及清理后空气运输的通道。感应电机132包括铜导线绕组的定子134和转子136（堆栈和绕组），全部在电机腔133内。电机腔133使得转子136和涡轮增压机传动轴114无障碍旋转，且允许压缩机清理的通风气流通过。
压缩机壳体116 包括新鲜空气进气口118，压缩机119，油路通道122和压缩空气出口124。
在一个优选例中，电机壳体中具有用于安装涡轮增压机传动轴的上部轴承和下部轴承。涡轮增压机传动轴114 被安装在垂直排列的上部轴承 130 和下部轴承 128 上，沿纵轴旋转。轴承 130 和 128 由润滑系统润滑，且分别包含在上层油藏144和下层油藏145 内。上层油藏 144被密封件111从涡轮壳体102分隔开来，被套管 131从电机腔 133 分隔开来。
在一个优选例中，电机壳体还包含一个与下部轴承相邻的油底壳146。下油储层145是油底壳146 的上半部分，被压缩机密封121从压缩机壳体116分隔开来，被套管129从电机腔133分隔开来。
在一个优选例中，还包括靠近上部轴承130的上层油藏144，上层油藏144连接油路通道122。
在一个优选例中，油路通道122与油底壳146相连。
进油口138在电机壳体104一侧，与上油通道40和下油通道142流体相通。上油通道140向上延伸，使得油传输到上部轴承130至上部轴承进油口。下油通道142穿过下部轴承128 横向延伸到电机壳体104，允许油传递下部轴承至进油口143。
上层油藏 144 与排水通道 149 流体相通，149 与排水出口 148 相连。在单元的下端，下储油层 145 位于电机壳体 104 和压缩机壳体 116之间的油底壳 146 流体相通。油底壳 146 与排水通道 147 流体相通，147 与排水出口 148 相连。
在一个优选例中，还包括位于压缩机110和电机腔之间的空气清洁通道152，空气清洁通道在压缩机到电机腔之间压力差的作用下提供相对冷却的清洁空气。参考图3，图3为图2所示实施例转过90度的截面图，沿图6顶视图中的竖直线A-A和剖面线C-C截取。图3的左侧显示了与图2相同的组件和特性，右侧是图2旋转过90度的示意图，图3右侧显示了部分空气喷射润滑系统。清洁空气进气口150与油路通道122相连。空气清洁通道152与清洁空气进气口150、电机腔133连通。出气通道154为气流从电机腔133流至上油层144提供了路径。另一个出气通道156设计在电机腔133的下部（见图3的左侧），与下油藏145流体相通，以便清理后的空气溢出电机腔133。
图4提供了另一个截面视图，由图6中的剖面线D-D表示。图4中，三个电子互连通道之一表示了涡轮增压器100的方案。电联通过引线162连接了装配在电机外壳104上的接线柱和定子绕阻134。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.涡轮增压机，其特征在于，包括：
一涡轮机壳体，所述涡轮机壳体中具有涡轮机，所述涡轮机由内燃机产生的废气驱动；
一压缩机壳体，所述压缩机壳体内具有压缩机，所述压缩机由所述涡轮机提供压缩空气至所述内燃机来驱动；
一涡轮增压机传动轴，沿一基本竖直轴的方向连接所述涡轮机和所述压缩机，所述涡轮增压机传动轴用于沿基本垂直轴为所述压缩机提供旋转驱动；
一电机壳体，位于所述涡轮机壳体和所述压缩机壳体之间，所述电机壳体内具有感应电机，所述涡轮增压机传动轴连接电机转子，所述电机转子适于为所述压缩机提供可控制的辅助转动驱动。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压机，其特征在于，所述电机壳体中具有用于安装所述涡轮增压机传动轴的上部轴承和下部轴承。
3.根据权利要求2所述的涡轮增压机，其特征在于，所述电机壳体中设置有油路通道，以润滑所述上部轴承和下部轴承。
4.根据权利要求1所述的涡轮增压机，其特征在于，所述电机壳体包括一个使电机转子通畅旋转的电机腔。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压机，其特征在于，还包括位于所述压缩机和所述电机腔之间的空气清洁通道，所述空气清洁通道在压缩机到电机腔之间压力差的作用下提供相对冷却的清洁空气。
6.根据权利要求3所述的涡轮增压机，其特征在于，所述电机壳体还包含一个与所述下部轴承相邻的油底壳。
7.根据权利要求6所述的涡轮增压机，其特征在于，所述油路通道与油底壳相连。
8.根据权利要求3所述的涡轮增压机，其特征在于，还包括靠近所述上轴承的上层油藏，所述上层油藏连接所述油路通道。
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