CN102536441A

CN102536441A - 废气涡轮增压器自动保护装置

Info

Publication number: CN102536441A
Application number: CN2012100470065A
Authority: CN
Inventors: 杨万成; 刘祥凯; 张坚; 叶鹏; 封会娟
Original assignee: Military Transportation University of PLA
Current assignee: Military Transportation University of PLA
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种废气涡轮增压器自动保护装置。本发明废气涡轮增压器自动保护装置包括蓄电池、电源开关、继电器、机油压力报警传感器，电磁铁、起动润滑储油室和熄火润滑储油室，所述蓄电池、电源开关、继电器、机油压力报警传感器和电磁铁依次通过导线连接。使用本发明可以保证发动机正常工作时能够存储具有一定的润滑油。当发动机起动时，由储油装置提前向涡轮轴及轴承提供一定的润滑油，当发动机停止转动时，起到润滑冷却涡轮轴及轴承的作用，从而减少了废气涡轮增压器的损坏。

Description

废气涡轮增压器自动保护装置

技术领域

本发明涉及机动车动力设备领域，更具体的说，是涉及一种汽车动力系统的废气涡轮增压器自动保护装置。

背景技术

汽车发动机靠自然吸气时，空气吸入量受进气系统阻力的限制，仅能吸入70％～80％的气量，因此功率难以提高。提高功率最有效的措施是增加充气量。目前，国内外通常采用废气涡轮增压这一方法来增加充气量。

采用了废气涡轮增压后，使进入汽缸的空气不是依靠自然吸气，而是利用发动机汽缸内燃烧产生的废气，推动增压器的涡轮旋转，由此驱动与涡轮同轴的压气机以实现增压，叶轮的极限转速一般达150000rpm～300000rpm左右。由废气涡轮增压器（简称增压器）强制将空气压入汽缸，使空气量增多，喷射的燃油量也可相应增加，使功率大大提高。采用废气涡轮增压不仅可提高功率30％～60％甚至更多，还可减小单位功率质量，缩小外形尺寸，节约原材料，因燃烧完全、相应降低燃油消耗，烟度也有所改善，减少汽车排气污染，工作较柔和，噪声比较小，所以在汽车发动机上得到了广泛的应用。

废气涡轮增压器的工作原理如图1所示，图中：发动机气缸1、中冷器2、废气涡轮增压器3。将排气管接到增压器的涡轮壳上。发动机排出的具有一定压力的高温废气经涡轮壳进入喷嘴环，由于喷嘴环的通道面积做成由大到小，因而废气的压力和温度下降，而速度却迅速提高。这个高速的废气气流，按一定方向冲击涡轮，使涡轮高速旋转，废气的压力和速度越高，涡轮转速也越高。通过涡轮的废气最后排入大气。这时与涡轮固装在同一根转子轴上的压气机叶轮也以相同的速度旋转，将经滤清器滤清过的空气吸入压气机壳。高速旋转的压气机叶轮把空气甩向叶轮的外缘，使其速度和压力增加，并进入形状做成进口小出口大的扩压器，因此气流的速度下降压力升高。再通过断面由小到大的环形压气机壳使空气压力继续升高。高压空气流经发动机进气管进入汽缸与更多的燃油混合燃烧，以保证发出更大的功率。

废气涡轮增压器的结构由涡轮壳、中间壳、压气机壳、转子体和浮动轴承等主要零件组成。涡轮壳与排气管连接，压气机壳的进口通过软管与空气滤清器相连，而其出口通往汽缸。转子体由转子轴、压气机叶轮和涡轮组成，支承在两个浮动轴承上作高速旋转，涡轮焊接在转子轴上，压气机叶轮用螺母固定在转子轴上。

为保证推力轴承与密封套的两个接触面间的可靠润滑，在推力轴承上开有斜向和轴向油道。废气涡轮增压器所需要的润滑油来自主油道，通过精滤器再次滤清后，进入增压器的中间壳，经其下部出油口流回机油盘。为防止润滑油窜入涡轮和压气机叶轮，在转子轴两端安置有密封环和密封套。在中间壳和涡轮壳之间装有隔热板，以减少高温废气对润滑油的不利影响。

废气涡轮增压器轴承的润滑与冷却是保证废气涡轮增压器可靠工作的关键。在使用过程中，如果发动机在高速大负荷工作状态下突然停机，此时增压器转子正处于高温、高速恶劣的工作环境中，涡轮转速可高达150000rpm～300000rpm，转子轴承在无油干磨状态下惯性运转2min～3min左右才能停下来，这样势必会造成轴承及转子轴的早期磨损、拉伤、过热烧损等现象，从而影响增压器的工作性能和可靠性。如此发展下去，就会使发动机出现燃烧不良，发动机工作不平稳，进排气不畅通，增压压力降低，功率下降，排气冒黑烟；在运转中产生杂音，发出金属的撞击、摩擦声，或者产生振动；转子组件运转不灵活，轴承损坏，密封环损坏，泄漏机油，增压器积碳增多，发动机排气冒黑烟，甚至增压器损坏等故障。

针对废气涡轮增压器的缺点，各个制造厂都规定了一定的“正确使用方法”，如：

1．发动机起动后，至少怠速5min，使机油压力正常后再加载，否则会因废气涡轮增压器缺油而烧毁轴承。

2．凡是更换机油和机油滤清器、长期停放（超过一周）、环境温度过低，必须松开废气涡轮增压器进油口接头，注入干净的润滑油，使废气涡轮增压器润滑系统中得到充满润滑。注入润滑油时，可将转子组件转动，使其得到充足的润滑。

3．发动机在高速满负荷运转时，或持续大负荷运转中不可立即停车。如突然停车，废气涡轮增压器转子因惯性还会继续旋转，而发动机停车后润滑油不再供应，这样很容易使轴承、转子组件因缺油或过热而损坏；废气涡轮增压器在持续运转中，轴承部位靠润滑油带走热量，突然停车，轴承上的热量无法散去，会使轴承过热损坏。停车前应怠速运转3min～5min。

上面的规定，一般情况下使用的车辆都能够做到，但是有的车辆就无法满足上面的规定，如：救护车、消防车、救灾车、军车特别是正在战斗的车辆等等，这些车辆如果起动后至少怠速5min或停车前应怠速运转3min～5min，那样会造成更大的损失或自己的生命都有可能丢掉。所以在救护车、消防车、救灾车、军车特别是正在战斗的车辆，废气涡轮增压器的损坏是很严重的，鉴于此，在救护车、消防车、救灾车、军车特别是正在战斗的车辆上安装废气涡轮增压器自动保护装置是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种废气涡轮增压器自动保护装置。

本发明废气涡轮增压器自动保护装置包括蓄电池、电源开关、继电器、机油压力报警传感器，电磁铁、起动润滑储油室和熄火润滑储油室，所述蓄电池、电源开关、继电器、机油压力报警传感器和电磁铁依次通过导线连接，起动润滑储油室内设置拉杆，拉杆一端通过螺母固定润滑活塞，拉杆另一端与电磁铁相邻，拉杆上设置润滑压缩弹簧；起动润滑储油室顶端设置润滑油进口，起动润滑储油室底端分别设置润滑油出口和空气进口；熄火润滑储油室内设置活塞，活塞内侧与熄火润滑储油室侧壁之间设置压缩弹簧，熄火润滑储油室顶端设置进油口，熄火润滑储油室底端分别设置出油口和进气口；所述润滑油进口和进油口分别连接发动机主油道，所述润滑油出口和出油口分别连接废气涡轮增压器润滑油输入管道。

使用本发明可以保证发动机正常工作时能够存储具有一定的润滑油。当发动机起动时，可以由储油装置提前向涡轮轴及轴承提供一定的润滑油，起到润滑涡轮轴及轴承的作用；当发动机停止转动时，可以由储油装置继续向高速旋转的涡轮轴及轴承提供一定的润滑油，起到润滑冷却涡轮轴及轴承的作用。从而减少了废气涡轮增压器的损坏，各个制造厂规定的像“发动机起动后，至少怠速5min、长期停放必须注入干净的润滑油、高速满负荷运转中不可立即停车、停车前应怠速运转3min～5min的‘正确使用方法’”也可以取消了。

附图说明

图1是废气涡轮增压器的工作原理图；

图2是本发明废气涡轮增压器自动保护装置结构原理图。

具体实施方式

本发明安装在废气涡轮增压器的前边，并联在废气涡轮增压器润滑油管入口之间。

本发明如图2所示，包括蓄电池、电源开关、继电器、机油压力报警传感器，电磁铁4、起动润滑储油室5和熄火润滑储油室6，所述蓄电池、电源开关、继电器、机油压力报警传感器和电磁铁依次通过导线连接，起动润滑储油室内设置拉杆7，拉杆一端通过螺母固定润滑活塞8，拉杆另一端与电磁铁相邻，拉杆上设置润滑压缩弹簧9；起动润滑储油室顶端设置润滑油进口10，起动润滑储油室底端分别设置润滑油出口11和空气进口12；熄火润滑储油室内设置活塞13，活塞内侧与熄火润滑储油室侧壁之间设置压缩弹簧14，熄火润滑储油室顶端设置进油口15，熄火润滑储油室底端分别设置出油口16和进气口17；所述润滑油进口和进油口分别连接发动机主油道，所述润滑油出口和出油口分别连接废气涡轮增压器润滑油输入管道。

发动机正常工作时，为了保证废气涡轮增压器有足够的润滑液，原车的润滑液的进油管和回油管都制作的比较粗；废气涡轮增压器自动保护装置的进油管和出油管都制作的比较细，所以，废气涡轮增压器自动保护装置只能并联在废气涡轮增压器原润滑油管入口处，而且废气涡轮增压器自动保护装置的出油管的出油口与废气涡轮增压器的距离越近效果越好。

废气涡轮增压器自动保护装置，包括蓄电池BATTERY，电源开关SW，机油压力报警传感器，新增加的继电器J和电磁铁EMI。新增加的继电器J和电磁铁EMI的电压适用范围与原汽车的电压保持一致，都有12V和24V之分。

起动发动机，在把电源开关SW转动到ON位置时，电流的流动方向是：蓄电池BATTERY正极、电源开关SW、新增加的继电器J的吸力线圈、机油压力报警传感器

（机油压力低于规定的正常压力时，机油压力报警传感器

处于导通状态）、搭铁、蓄电池BATTERY负极。由于继电器J的吸力线圈得电而产生吸力，使其触点闭合，从而使电磁铁4得电而产生吸力，拉杆7用螺母与活塞8连接在一起，电磁铁4的吸力使拉杆7带动润滑活塞8、润滑压缩弹簧9向右移动，润滑活塞8的左侧空间体积增大，由通往大气的空气进口12进入空气；润滑活塞8的右侧储油室体积缩小，储存在起动润滑储油室5内的机油压力升高，机油压力的升高使润滑油进口10的阀门关闭，润滑油出口11的阀门打开，储存在起动润滑储油室5内的机油被压送到废气涡轮增压器18的原润滑油管入口处，使得废气涡轮增压器18的轴承得到提前润滑，润滑时间由电磁铁4的吸力、润滑弹簧9的弹力、起动润滑储油室5的体积、润滑油出口11的大小来决定，关键是起动润滑储油室5的体积和润滑油出口11的大小，在制作时使其工作时间保持在2min左右。

电源开关SW转动到ST位置时，起动机开始工作；起动机开始工作的时刻总是滞后于电磁铁EMI开始工作的时刻；起动机开始工作到发动机开始转动，再到发动机转动正常，这时废气涡轮增压器18的轴承在自动保护装置的作用下提前得到了较好的润滑。

发动机起动，主油道的润滑油达到一定压力后，机油压力报警传感器

在机油的作用下断开，继电器J的吸力线圈失电，使其触点张开，从而使电磁铁4也失电。

由于自动保护装置熄火润滑储油室6的进油口15和起动润滑储油室5的润滑油进口10都接在发动机的主油道上，所以发动机起动后，主油道的润滑油达到一定压力后，机油压开润滑油进口10的单向阀进入储油室5，机油压力与润滑弹簧9的弹力使润滑活塞8带动拉杆7向左侧移动；左侧空间体积减小，空气由通往大气的空气进口12排入大气；润滑活塞8的右侧储油室充满了机油，为下一次发动机起动时，废气涡轮增压器的提起润滑做好了准备。润滑活塞8和活塞10上都安装有两道油封，保证机油不会产生泄露现象。

同样，当发动机起动后，主油道的润滑油达到一定压力后，机油压开进油口15的单向阀进入熄火润滑储油室6，机油压力迫使活塞13克服弹簧14的弹力向左侧移动；左侧空间体积减小，空气由通往大气的进气口17排入大气；活塞13的右侧储油室充满了机油，为发动机熄火时，废气涡轮增压器的润滑做好了准备。

发动机在正常工作时，熄火润滑储油室6的进油口15和出油口16与起动润滑储油室5的润滑油进口10和润滑油出口11都接在发动机的主油道上，主油道的机油压力差几乎为零，所以起动润滑储油室5和熄火润滑储油室6只储充机油，而没有机油的流动。

当发动机熄火时，主油道的机油压力很快下降为零。活塞13在弹簧14的弹力作用下向右侧移动，左侧空间体积增大，由通往大气的进气口17进入空气；活塞13的右侧储油室体积减小，进油口15在机油压力的作用下阀门关闭，出油口16的阀门打开，储存在熄火润滑储油室6内的机油被压送到废气涡轮增压器18的原润滑油管入口处，使得废气涡轮增压器18的轴承得到了润滑，润滑时间由弹簧14的弹力、熄火润滑储油室6的体积、出油口16的大小来决定，关键是熄火润滑储油室6的体积和出油口16的大小，在制作时使其工作时间保持在2min左右。

Claims

1.一种废气涡轮增压器自动保护装置，其特征是，包括蓄电池、电源开关、继电器、机油压力报警传感器，电磁铁、起动润滑储油室和熄火润滑储油室，所述蓄电池、电源开关、继电器、机油压力报警传感器和电磁铁依次通过导线连接，起动润滑储油室内设置拉杆，拉杆一端通过螺母固定润滑活塞，拉杆另一端与电磁铁相邻，拉杆上设置润滑压缩弹簧；起动润滑储油室顶端设置润滑油进口，起动润滑储油室底端分别设置润滑油出口和空气进口；熄火润滑储油室内设置活塞，活塞内侧与熄火润滑储油室侧壁之间设置压缩弹簧，熄火润滑储油室顶端设置进油口，熄火润滑储油室底端分别设置出油口和进气口；所述润滑油进口和进油口分别连接发动机主油道，所述润滑油出口和出油口分别连接废气涡轮增压器润滑油输入管道。

2.根据权利要求1所述的废气涡轮增压器自动保护装置，其特征是，所述润滑活塞和活塞上分别安装两道油封。