CN103282619A

CN103282619A - 多级增压装置

Info

Publication number: CN103282619A
Application number: CN2011800633206A
Authority: CN
Inventors: 仓田伊织; 宇野忍; 大石和贵
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: EP2660439A4; AU2011351192B2; EP2660439B1; JP2012140890A; AU2011351192A1; CN103282619B; EP2660439A1; US20130269341A1; JP5879685B2; WO2012090662A1; US9217394B2

Abstract

本发明涉及一种多级增压装置，提高高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器的连接部位的密封性。该多级增压装置是具有第一增压机（20）和第二增压机（30）的多级增压装置（1），第一增压机（20）具备：第一涡轮收容部（25b）；第一排气入口部（25a）；以及第一排气出口部（25c），从第一涡轮收容部（25b）向第一涡轮（21）的轴向延伸，并且朝向上方弯曲；第二增压机（30）具备：第二涡轮（31）；第二涡轮收容部（35b）；以及第二排气入口部（35a），与第一排气出口部（25c）直接连结，将第一排气出口部（25c）和第二涡轮收容部（35b）连通，将第二排气入口部（35a）的开口部载放于第一排气出口部（25c）的开口部，第二增压机（30）由第一增压机（20）支持。

Description

多级增压装置

技术领域

本发明涉及一种多级增压装置，特别涉及具有由发动机的排气驱动的第一增压机和第二增压机的多级增压装置。

背景技术

作为对发动机的排气能量有效地进行回收的系统，已知二级增压系统（多级增压装置）。通常，该二级增压系统为，在排气通路上从排气流动的上游侧起依次串联地配置有高压级涡轮增压器（第一增压机）的高压级涡轮和低压级涡轮增压器（第二增压机）的低压级涡轮。此外，在吸气通路侧，从吸气流动的上游侧起依次串联地配置有低压级涡轮增压器的低压级压缩机和高压级涡轮增压器的高压级压缩机。然后，通过发动机的排气使高压级涡轮和低压级涡轮旋转驱动，将由低压级压缩机压缩的吸气通过高压级压缩机进一步压缩，由此能够进行高增压。

例如，在专利文献1中公开了一种多级增压装置，在具备高压级增压机和低压级增压机的多级增压装置中，为了使装置整体小型化而将吸气通路和中间冷却器一体地形成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-248982号公报

发明的概要

发明所要解决的课题

然而，在二级增压系统中，需要搭载高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器这两个涡轮增压器，并将这两个涡轮增压器固定在发动机等上。

因此，需要在这两个涡轮增压器上分别设置用于支持两个涡轮增压器的托架。此外，作为装置整体成为复杂的排气管形状，排气流路的流路阻力变大，因此排气流动的压力损失有可能增加。并且，由于涡轮增压器的重量，因此两个涡轮增压器的连接部位（配管紧固部）的密封性也有可能降低。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而做出的，其目的在于，在多级增压装置中，提高高压级涡轮增压器与低压级涡轮增压器的连接部位的密封性，并且有效提高增压效率。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的多级增压装置，是具有由发动机的排气驱动的第一增压机和第二增压机的多级增压装置，其特征在于，上述第一增压机具备：第一涡轮；第一涡轮收容部，收容上述第一涡轮；第一排气入口部，与上述发动机的排气歧管直接连结，将该排气歧管与上述第一涡轮收容部连通；以及第一排气出口部，从上述第一涡轮收容部向上述第一涡轮的轴向延伸，并且以向上开口的方式朝向上方弯曲；上述第二增压机具备：第二涡轮；第二涡轮收容部，收容上述第二涡轮；以及第二排气入口部，与上述第一排气出口部直接连结，将上述第一排气出口部与上述第二涡轮收容部连通；将上述第二排气入口部的开口部载放于上述第一排气出口部的开口部，上述第二增压机由上述第一增压机支持。

此外，也可以是，在上述第一排气出口部的开口部设置有第一凸缘，并且在上述第二排气入口部的开口部设置有第二凸缘，上述第一凸缘和上述第二凸缘在相互使凸缘面成为水平的状态下直接连结。

此外，也可以是，在上述第一增压机上一体形成有旁通流路，该旁通流路在上述第一涡轮收容部中迂回，将上述第一排气入口部与上述第二排气入口部连通。

此外，也可以是，还具备流量调整阀，对在上述旁通流路中流动的排气的流量进行调整。

发明的效果

根据本发明的多级增压装置，能够提高高压级涡轮增压器与低压级涡轮增压器的连接部位的密封性，并且能够有效提高增压效率。

附图说明

图1是表示本发明一个实施方式的多级增压装置的示意性整体构成图。

图2是表示本发明一个实施方式的多级增压装置的正面构造的示意性主视图。

图3是表示本发明一个实施方式的多级增压装置的侧面构造的示意性侧视图。

图4是图3的B-B线截面图。

图5是图2的A-A线截面图。

具体实施方式

以下，根据图1～5对本发明一个实施方式的多级增压装置进行说明。对于相同的部件赋予相同的附图标记，其名称以及功能也相同。因此，对其不做重复的详细说明。

本发明一个实施方式的多级增压装置1如图1所示，在车辆所搭载的柴油机发动机（以下简称为发动机）10上并列设置，具有高压级涡轮增压器20和比该高压级涡轮增压器20大容量的低压级涡轮增压器30。此外，本实施方式的高压级涡轮增压器20相当于本发明的第一增压机。此外，本实施方式的低压级涡轮增压器30相当于本发明的第二增压机。

在发动机10的缸头11上设置有吸气歧管13和排气歧管14。在排气歧管14上直接连结有高压级涡轮增压器20的高压级排气入口部25a。此外，在吸气歧管13上连接有将从高压级涡轮增压器20送出的高压吸气导入的高压吸气通路15的下游端。并且，在高压吸气通路15上设置有对吸气进行冷却的中间冷却器16和对吸气量进行调整的节流阀17。

高压级涡轮增压器20的高压级吸气出口部26c与高压吸气通路15的上游端连接，高压级吸气入口部26a与低压吸气通路18的下游端连接。此外，高压级涡轮增压器20的高压级排气出口部25c与低压级涡轮增压器30的低压级排气入口部35a直接连结。即，高压级涡轮增压器20构成为，利用发动机10的排气能量使高压级涡轮21旋转驱动，并且通过同轴设置的高压级压缩机22的旋转，将从低压级压缩机32压缩供给的低压吸气进一步压缩，而向发动机10供给。

低压级涡轮增压器30的低压级吸气出口部36c与低压吸气通路18的上游端连接。此外，低压级涡轮增压器30的低压级吸气入口部36a经由吸气通路41与空气滤清器42连接。并且，低压级涡轮增压器30的低压级排气出口部35c经由排气通路43与排气净化装置44连接。即，低压级涡轮增压器30通过发动机10的排气能量使低压级涡轮31旋转驱动，并且通过同轴设置的低压级压缩机32的旋转，将经由空气滤清器42导入的吸气压缩而向高压级压缩机22供给。

高压级涡轮增压器20的高压级排气入口部25a和低压级涡轮增压器30的低压级排气入口部35a通过在高压级涡轮收容部25b中迂回的旁通流路25d而连通。此外，在旁通流路25d的旁通出口（下游端），设置有对在旁通流路25d中流动的排气的流量进行调整的流量调整阀45。该流量调整阀45的阀开度由未图示的ECU（电子控制单元）根据发动机10的运转状态来控制。即，在发动机10的低旋转区域，该流量调整阀45的阀开度被控制为零（闭阀状态）。然后，随着发动机10的旋转提高，流量调整阀45的阀开度被控制为变大。

接下来，使用图2～4，对高压级涡轮增压器20和低压级涡轮增压器30的构造进行说明。

如图4所示，高压级涡轮增压器20具有：高压级涡轮21通过排气旋转驱动；高压级压缩机22对吸气进行压缩；高压级转子轴23，将该高压级涡轮21和高压级压缩机22连结；以及高压级壳体24。此外，如图2、4所示，高压级壳体24具有高压级涡轮壳体部25、高压级压缩机壳体部26和高压级轴承壳体部27。

高压级轴承壳体部27位于高压级壳体24的中央部分，在一端侧（图2、4中右侧）通过螺栓紧固安装有高压级涡轮壳体部25，在另一端侧（图2、4中左侧）通过螺栓紧固安装有高压级压缩机壳体部26。此外，如图4所示，在高压级轴承壳体部27内设置有一对轴承52，通过该轴承52旋转自如地支持高压级转子轴23。

如图4、5所示，高压级涡轮壳体部25具有：高压级排气入口部25a（参照图5），取入来自发动机10的排气；高压级涡轮收容部（第一涡轮收容部）25b，收容高压级涡轮21；高压级排气出口部（第一排气出口部）25c，将排气排出；以及旁通流路25d。此外，在高压级涡轮收容部25b中，在高压级涡轮21的径向外侧形成有环状的高压级涡轮涡形流路25e。

如图3、5所示，在高压级排气入口部（第一排气入口部）25a的上游端，设置有通过螺栓紧固而固定在排气歧管14的排气出口部14a上的凸缘28a。此外，高压级排气入口部25a的下游端经由高压级涡轮涡形流路25e与高压级涡轮收容部25b内连通。

如图2、4所示，高压级排气出口部25c形成为，从高压级涡轮收容部25b向高压级转子轴23的轴向延伸，并且以向上向开口的方式朝向上方弯曲。此外，在高压级排气出口部25c的开口部（下游端），设置有与后述的低压级排气入口部35a的凸缘（第二凸缘）38a螺栓紧固的凸缘（第一凸缘）28b。即，高压级排气出口部25c的凸缘28b和低压级排气入口部35a的凸缘38a在使相互的凸缘面成为水平的状态下固定。这样，通过使相互的凸缘面固定为水平状态，构成为低压级涡轮增压器30被高压级涡轮增压器20支持。

如图4、5所示，旁通流路25d在高压级涡轮收容部25b中迂回而将高压级排气入口部25a与低压级排气入口部35a连通。该旁通流路25d为，旁通入口的上游端设置在高压级涡轮收容部25b内，并且旁通出口的下游端设置在与凸缘28b相同的凸缘面上，从而与这些高压级排气入口部25a和高压级排气出口部25c一体形成。

如图4、5所示，高压级压缩机壳体部26具有：高压级吸气入口部26a取入来自低压级涡轮增压器30的吸气；高压级压缩机收容部26b，收容高压级压缩机22；以及高压级吸气出口部26c，将吸气排出。此外，在高压级压缩机收容部26b中，在高压级压缩机22的径向外侧形成有环状的高压级压缩机涡形流路26e。

如图2、4所示，在高压级吸气入口部26a的上游端固定有低压吸气通路18的下游端。此外，在高压级吸气出口部26c的下游端固定有高压吸气通路15的上游端。

如图4、5所示，低压级涡轮增压器30具有：低压级涡轮（第二涡轮）31，通过排气进行旋转驱动；低压级压缩机32，对吸气进行压缩；低压级转子轴33，将该低压级涡轮31和低压级压缩机32连结；以及低压级壳体34。此外，如图2、4所示，低压级壳体34具有低压级涡轮壳体部35、低压级压缩机壳体部36以及低压级轴承壳体部37。

低压级轴承壳体部37位于低压级壳体34的中央部分，在一端侧（图2、4中右侧）通过螺栓紧固安装有低压级涡轮壳体部35，并且在另一端侧（图2、4中左侧）通过螺栓紧固安装有低压级压缩机壳体部36。此外，如图4所示，在低压级轴承壳体部37内设置有一对轴承53，通过该轴承53旋转地支持低压级转子轴33。

如图4、5所示，低压级涡轮壳体部35具有：低压级排气入口部（第二排气入口部）35a，取入通过了高压级涡轮增压器20的排气、或通过了旁通流路25d的排气；低压级涡轮收容部（第二涡轮收容部）35b，收容低压级涡轮31；以及低压级排气出口部35c，将排气排出。此外，在低压级涡轮收容部35b中，在低压级涡轮31的径向外侧形成有环状的低压级涡轮涡形流路35e。

如图4所示，在低压级排气入口部35a的开口部（上游端），设置有通过螺栓紧固而固定在高压级排气出口部25c的凸缘28b上的凸缘38a。此外，低压级排气入口部35a的下游端经由低压级涡轮涡形流路35e与低压级涡轮收容部35b内连通。并且，在低压级排气出口部35c的下游端，经由凸缘通过螺栓紧固而固定有排气通路43的上游端。

如图4所示，低压级压缩机壳体部36具有：低压级吸气入口部36a，经由空气滤清器取入吸气；低压级压缩机收容部36b，收容低压级压缩机32；以及低压级吸气出口部36c，将吸气排出。此外，在低压级压缩机收容部36b中，在低压级压缩机32的径向外侧形成有环状的低压级压缩机涡形流路36e。

如图2、4所示，在低压级吸气入口部36a的上游端固定有吸气通路41的下游端。此外，在低压级吸气出口部36c的下游端固定有低压吸气通路18的上游端。

通过以上的构成，根据本发明一个实施方式的多级增压装置1，能够发挥以下的作用效果。

高压级涡轮增压器20的高压级排气出口部25c形成为，从高压级涡轮收容部25b向高压级转子轴23的轴向延伸，并且以向上开口的方式朝向上方弯曲。此外，设置于高压级排气出口部25c的开口部（下游端）的凸缘28b与设置于低压级排气入口部35a的开口部（上游端）的凸缘38a在相互使凸缘面成为水平的状态下通过螺栓紧固而固定。即，低压级排气入口部35a的凸缘38a载放在高压级排气出口部25c的凸缘28b的上部而固定，由此，低压级涡轮增压器30由高压级涡轮增压器20支持。

由此，低压级涡轮增压器30由高压级涡轮增压器20可靠地支持，因此能够省略或者简化用于将低压级涡轮增压器30向发动机10等进行固定的支持托架。

此外，高压级涡轮增压器20和低压级涡轮增压器30在相互的连接部位即凸缘面成为水平的状态下被固定，因此在该连接部位，从上方朝向下方施加低压级涡轮增压器30的重量。

由此，能够有效提高高压级涡轮增压器20和低压级涡轮增压器30的连接部位的密封性。

此外，高压级涡轮增压器20的高压级排气入口部25a与排气歧管14直接连结，并且高压级涡轮增压器20的高压级排气出口部25c与低压级涡轮增压器30的低压级排气入口部35a直接连结。并且，旁通流路25d与高压级排气入口部25a及高压级排气出口部25c一体形成。

由此，能够紧凑地进行高压级涡轮增压器20和低压级涡轮增压器30的连接，能够减少排气的流路阻力，并且能够有效提高多级增压装置1的增压效率。

此外，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，能够适当地变形而实施。

例如，说明了低压级涡轮增压器30的凸缘38a载放在凸缘28b的上部并固定，由此由高压级涡轮增压器20支持的情况，但也可以省略这些凸缘28b、38a，而将高压级排气出口部25c的开口部与低压级排气入口部35a的开口部直接连结。在该情况下，也能够发挥与上述实施方式同样的作用效果。

此外，说明了旁通流路25d的旁通出口（下游端）设置在与凸缘28b相同的凸缘面上的情况，但也可以设置在高压级排气出口部25c内。

此外，流量调整阀45也可以设置在旁通流路25d的旁通入口（上游端）、旁通流路25d内。

附图标记的说明

1 多级增压装置

10 发动机

14 排气歧管

20 高压级涡轮增压器（第一增压机）

21 高压级涡轮（第一涡轮）

25a 高压级排气入口部（第一排气入口部）

25b 高压级涡轮收容部（第一涡轮收容部）

25c 高压级排气出口部（第一排气出口部）

25d 旁通流路

28b 凸缘（第一凸缘）

30 低压级涡轮增压器（第二增压机）

31 低压级涡轮（第二涡轮）

35a 低压级排气入口部（第二排气入口部）

35b 低压级涡轮收容部（第二涡轮收容部）

38a 凸缘（第二凸缘）

Claims

1.一种多级增压装置，具有由发动机的排气驱动的第一增压机和第二增压机，其特征在于，

上述第一增压机具备：第一涡轮；第一涡轮收容部，收容上述第一涡轮；第一排气入口部，与上述发动机的排气歧管直接连结，将该排气歧管与上述第一涡轮收容部连通；以及第一排气出口部，从上述第一涡轮收容部向上述第一涡轮的轴向延伸，并且以向上开口的方式朝向上方弯曲；

上述第二增压机具备：第二涡轮；第二涡轮收容部，收容上述第二涡轮；以及第二排气入口部，与上述第一排气出口部直接连结，将上述第一排气出口部与上述第二涡轮收容部连通；

将上述第二排气入口部的开口部载放于上述第一排气出口部的开口部，上述第二增压机由上述第一增压机支持。

2.如权利要求1记载的多级增压装置，其中，

在上述第一排气出口部的开口部设置有第一凸缘，并且在上述第二排气入口部的开口部设置有第二凸缘，

上述第一凸缘和上述第二凸缘在相互使凸缘面成为水平的状态下直接连结。

3.如权利要求1或2记载的多级增压装置，其中，

在上述第一增压机上一体形成有旁通流路，该旁通流路在上述第一涡轮收容部中迂回，将上述第一排气入口部与上述第二排气入口部连通。

4.如权利要求3记载的多级增压装置，其中，

还具备流量调整阀，对在上述旁通流路中流动的排气的流量进行调整。