CN104884762A - 涡轮增压机 - Google Patents

Abstract

涡轮增压机具备：涡轮箱、压缩机箱及轴承箱，在涡轮箱、压缩机箱及轴承箱的内部分别具有冷却用的水路；切换阀，能够切换各水路中的冷却水的流通状态，使得从上述所述涡轮箱的水路向上述轴承箱的水路供给冷却水、或者从其他水路向上述轴承箱的水路供给冷却水；及控制部，切换切换阀的阀位置。控制部切换切换阀的阀位置，使得从内燃机起动时到经过预定期间为止从涡轮箱的水路向轴承箱的水路供给冷却水。

Description

涡轮增压机

技术领域

本发明涉及具备涡轮箱、压缩机箱及轴承箱的内燃机的涡轮增压机。

背景技术

在专利文献1记载的涡轮增压机的冷却结构中，在压缩机箱、轴承箱、涡轮箱的内部分别形成水路。依次使冷却水在压缩机箱的水路、轴承箱的水路及涡轮箱的水路中流动，由此对涡轮增压机整体进行冷却。

专利文献1：日本实开昭63-61548号公报

发明内容

在此，在专利文献1记载的冷却结构中，在轴承箱的温度低时，若利用冷却水进一步冷却该轴承箱，则轴承箱的温度上升迟缓。因此，对叶轮轴进行润滑的润滑油的温度上升也迟缓。其结果是，维持叶轮轴旋转时的高摩擦状态而导致涡轮增压机的增压效率下降。

本发明的目的在于提供一种即使在轴承箱的温度低时也能够减少叶轮轴旋转时的摩擦的涡轮增压机。

用于实现上述目的的涡轮增压机具备：涡轮箱、压缩机箱及轴承箱，在涡轮箱、压缩机箱及轴承箱的内部分别具有冷却用的水路；切换阀，能够切换各水路中的冷却水的流通状态，使得从涡轮箱的水路向轴承箱的水路供给冷却水、或者从其他水路向上述轴承箱的水路供给冷却水；及控制部，切换切换阀的阀位置；上述控制部切换切换阀的阀位置，使得从内燃机起动时到经过预定期间为止从涡轮箱的水路向轴承箱的水路供给冷却水。

附图说明

图1是涡轮增压机的侧向剖视图。

图2是表示起动时的冷却水的流通状态的示意图。

图3是表示起动时的冷却水的流通状态的涡轮增压机的侧向截面。

图4是表示稳定时的冷却水的流通状态的示意图。

图5是表示稳定时的冷却水的流通状态的涡轮增压机的侧向剖视图。

图6(a)～(c)是表示另一例的冷却水的流通状态的示意图。

具体实施方式

以下，参照图1～图5，说明涡轮增压机的一实施方式。

如图1所示，涡轮增压机具备压缩机箱10、涡轮箱20及轴承箱30。这些压缩机箱10、涡轮箱20及轴承箱30通过铝合金而一体形成。压缩机箱10的内部与内燃机40的吸气通路41连通，涡轮箱20的内部与内燃机40的排气通路42连通。

另外，在轴承箱30上形成有孔32。贯通孔32的叶轮轴33由安装在该孔32内的轴承34支撑为能够旋转。向该孔32供给用于叶轮轴33相对于轴承34的润滑的润滑油。在该叶轮轴33的一端部固定有压缩机叶轮12，在叶轮轴33的另一端部固定有涡轮叶轮22。

另外，在壳体10、20、30的内部分别形成有用于对涡轮增压机进行冷却的冷却水通过的压缩机水路11、涡轮水路21、轴承水路31。另外，配置在涡轮增压机的外部的冷却系统50的冷却水在这些水路11、21、31中循环。这样的冷却水的循环形态通过切换阀60的阀位置来切换。

并且，冷却系统50的供给水路51在其下游分支。分支的其中一方是与压缩机水路11连通而向该压缩机水路11供给冷却水的压缩机供给水路52。分支的另一方是与涡轮水路21连通而向该涡轮水路21供给冷却水的涡轮供给水路53。因此，冷却系统50的冷却水通过供给水路51而向压缩机水路11及涡轮水路21供给。

另外，从该压缩机水路11排出冷却水的压缩机排出水路54及从涡轮水路21排出冷却水的涡轮排出水路55都与切换阀60连接。在切换阀60上，除了上述排出水路54、55之外，还连接有向轴承水路31供给冷却水的轴承供给水路56。而且，排出水路57在其上游分支，分支的一方作为使冷却水向冷却系统返回的返回水路59而与切换阀60连接。相对于此，排出水路57的分支的另一方与轴承水路31连通而与从该轴承水路31排出冷却水的轴承排出水路58连接。并且，这样的各水路11、21、31、51～59中的冷却水的流通状态通过切换阀60在第一流通状态与第二流通状态之间切换。另外，在该切换时，切换阀60的阀位置由控制部70控制。

如图2及图3所示，在第一流通状态下，通过切换阀60将涡轮排出水路55及轴承供给水路56相互连通。其结果是，冷却系统50的冷却水依次流通于涡轮供给水路53、涡轮水路21、涡轮排出水路55、切换阀60、轴承供给水路56、轴承水路31及轴承排出水路58，并返回到冷却系统50。而且，在第一流通状态下，通过切换阀60将压缩机排出水路54与返回水路59相互连通。其结果是，冷却系统50的冷却水依次流通于压缩机供给水路52、压缩机水路11、压缩机排出水路54、切换阀60及返回水路59，并返回到冷却系统50。

这样一来，在第一流通状态下，供给到涡轮箱20内的冷却水在被供给到轴承箱30内之后，向冷却系统50排出，并且供给到压缩机箱10内的冷却水直接向冷却系统50排出。

如图4及图5所示，在第二流通状态下，通过切换阀60将压缩机排出水路54及轴承供给水路56连通。其结果是，冷却系统50的冷却水依次流通于压缩机供给水路52、压缩机水路11、压缩机排出水路54、切换阀60、轴承供给水路56、轴承水路31及轴承排出水路58，并返回到冷却系统50。而且，在第二流通状态下，通过切换阀60将涡轮排出水路55与返回水路59连通。其结果是，冷却系统50的冷却水依次流通于涡轮供给水路53、涡轮水路21、涡轮排出水路55、切换阀60及返回水路59，并返回到冷却系统50。

这样一来，在第二流通状态下，供给到压缩机箱10内的冷却水在供给到轴承箱30内之后，向冷却系统50排出，并且供给到涡轮箱20内的冷却水直接向冷却系统50排出。

并且，从内燃机40的内燃机起动时到经过预定时间为止(以下，称为“起动时”)，通过控制部70对切换阀60的控制，冷却水的流通状态被切换成第一流通状态。其结果是，在起动时，从涡轮水路21向轴承水路31供给冷却水。

另一方面，在从内燃机40的内燃机起动时起经过了预定时间之后(以下，称为“稳定时”)，通过控制部70对切换阀60的控制，冷却水的流通状态被切换成第二流通状态。其结果是，在稳定时，从压缩机水路11向轴承水路31供给冷却水。

接着，说明这样的本实施方式的涡轮增压机的作用。

如上所述，在起动时，从涡轮水路21向轴承水路31供给冷却水。并且，供给到涡轮水路21的冷却水在该涡轮水路21中流通，由此因涡轮箱20的热量而温度上升。在此，涡轮箱20因排气的热量而温度上升，因此温度比压缩机箱10高。因此，从涡轮水路21排出的冷却水的温度比从压缩机水路11排出的冷却水的温度高。因此，与从压缩机水路11向轴承水路31供给冷却水的情况相比，在从涡轮水路21向轴承水路31供给冷却水的情况下，轴承箱30的叶轮轴33及轴承箱30的温度迅速上升。因此，即使在起动时的轴承箱30的温度低的情况下，也能够促进用于润滑叶轮轴33的润滑油的温度上升。

另一方面，如图4及图5所示，在稳定时，从压缩机水路11向轴承水路31供给冷却水。在此，从压缩机水路11排出的冷却水的温度比从涡轮水路21排出的冷却水的温度低。因此，即使在稳定时的轴承箱30的温度高的情况下，也能够抑制叶轮轴33及用于润滑叶轮轴33的润滑油的温度上升。

如以上说明那样，根据本实施方式，能够起到以下所示的效果。

(1)在起动时，向轴承箱30的轴承水路31供给因涡轮箱20的热量而温度上升的冷却水。因此，即使在起动时的轴承箱30的温度低的情况下，通过促进润滑油的温度上升，也能够减少叶轮轴33旋转时的摩擦，能够提高涡轮增压机的增压效率。

(2)在稳定时，从温度比涡轮箱20低的压缩机箱10的压缩机水路11向轴承水路31供给冷却水。因此，在稳定时，能够有效地对叶轮轴33进行冷却，能够抑制叶轮轴33的烧结。

(3)另外，在一体形成涡轮箱20、压缩机箱10、轴承箱30的涡轮增压机中，涡轮箱20的热量容易向轴承箱30传递。因此，要求适当地管理该轴承箱30的温度、尤其是该叶轮轴33、轴承34的温度。关于这一点，在起动时从涡轮水路21向轴承水路31供给冷却水，另一方面，在稳定时从压缩机水路11向轴承水路31供给冷却水。因此，即使在这样的一体形成型的涡轮增压机中，也能够以与叶轮轴33的温度对应的形态使冷却水流动，能够适当地管理它们的温度而维持良好的工作状态。

另外，上述的实施方式也可以通过对其进行了适当变更的以下的方式来实施。

·除了起动时之外，也可以在润滑油的温度低时、冷却水的温度低时、排气流量小的状态持续预定期间时等、轴承箱30的温度降低时，将冷却水的流通状态切换成第一状态。

·即使在起动时，也可以在润滑油的温度高时、冷却水的温度高时等、轴承箱30的温度升高时，将冷却水的流通状态切换成第二流通状态。

·在稳定时，可以从冷却系统50向轴承水路31直接供给冷却水。例如，图6(a)～图6(c)所示，根据状况而从冷却系统50向轴承水路31直接供给冷却水。其中，首先，为了从冷却系统50将冷却水直接向轴承水路31供给，还形成其他冷却系统轴承供给水路。并且，如图6(a)及图6(b)所示，在起动时及稳定时，通过控制部70对切换阀60进行控制，切换冷却水的流通状态，使得上述冷却系统轴承供给水路不与轴承水路31连通。另一方面，在图6(c)所示的虽然稳定但轴承箱30的温度却特别高的特殊状态时，对切换阀60进行切换，使得压缩机水路11不与轴承水路31连通，并切换切换阀60，使得上述冷却系统轴承供给水路与轴承水路31连通。作为这样的特殊状态，可列举出内燃机40的高负载运转持续的情况等、即使稳定但也仍需要集中地对轴承箱30进行冷却的状况。

·若是在起动时从涡轮水路21向轴承水路31供给冷却水的结构，则在稳定时，可以分别向压缩机水路11、涡轮水路21、轴承水路31直接供给冷却水。

·可以变更将水路11、21、31相互连接的各水路54～56的连通状态，也可以对应于这样的变更而在水路54～56设置多个切换阀60。

·可以从压缩机水路11及涡轮水路21中的任一水路向轴承水路31供给冷却水，通过调节从这些压缩机水路11及涡轮水路21向轴承水路31供给的冷却水的量，可以调节在轴承水路31中流通的冷却水的温度。

·在第一流通状态下，可以依次向涡轮水路21、轴承水路31、压缩机水路11供给冷却水。即使是该结构，与仅依次向压缩机水路11、轴承水路31、涡轮水路21供给冷却水的情况相比，也能够促进起动时的润滑油的温度上升。

·涡轮增压机也可以不一体形成壳体10、20、30，例如，可以仅一体形成压缩机箱10及轴承箱30。而且，涡轮增压机可以分别独立地形成各壳体10、20、30，并对它们进行组装。

·将冷却水的流通状态从内燃机起动时到经过预定时间为止设为第一流通状态，而在从内燃机起动时起经过了预定时间之后设为第二流通状态，但是这样的冷却水的流通状态的切换时机可以基于例如从内燃机起动时起的总燃料喷射量等、与轴承箱30的温度相关的参数来进行。另外，作为与轴承箱30的温度相关的参数，除此之外，还可以列举从内燃机起动时起的总吸入空气量。

Claims (7)

1.一种涡轮增压机，具备：

涡轮箱、压缩机箱及轴承箱，在所述涡轮箱、压缩机箱及轴承箱的内部分别具有冷却用的水路；

切换阀，能够切换各所述水路中的冷却水的流通状态，使得从所述涡轮箱的水路向所述轴承箱的水路供给冷却水、或者从其他水路向所述轴承箱的水路供给冷却水；及

控制部，切换所述切换阀的阀位置，

所述控制部切换所述切换阀的阀位置，使得从内燃机起动时到经过预定期间为止从所述涡轮箱的水路向所述轴承箱的水路供给冷却水。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压机，其中，

所述控制部切换所述切换阀的阀位置，使得在从内燃机起动时起经过了预定期间之后从所述压缩机箱的水路向所述轴承箱的水路供给冷却水。

3.根据权利要求2所述的涡轮增压机，其中，

所述涡轮增压机还具备：

涡轮供给水路，与所述涡轮箱的水路连接，向所述涡轮箱的水路供给冷却水；

涡轮排出水路，与所述涡轮箱的水路连接，从所述涡轮箱的水路排出冷却水；

压缩机供给水路，与所述压缩机箱的水路连接，向所述压缩机箱的水路供给冷却水；

压缩机排出水路，与所述压缩机箱的水路连接，从所述压缩机箱的水路排出冷却水；

与所述轴承箱的水路连接的轴承供给水路，向所述轴承箱的水路供给冷却水；

轴承排出水路，与所述轴承箱的水路连接，从所述轴承箱的水路排出冷却水；

返回水路，与所述切换阀连接，使冷却水返回到所述涡轮排出水路、所述压缩机排出水路及所述内燃机的冷却系统；及

与所述切换阀连接的所述轴承供给水路，

从内燃机起动时到经过预定期间为止，将所述涡轮排出水路与所述轴承供给水路相互连通，并将所述压缩机排出水路与所述返回水路相互连通；另一方面，在从内燃机起动时起经过了预定期间之后，将所述涡轮排出水路与所述返回水路相互连通，并将所述压缩机排出水路与所述轴承供给水路相互连通。

4.根据权利要求1所述的涡轮增压机，其中，

在所述轴承箱的温度低时，所述控制部切换所述切换阀的阀位置，使得从所述涡轮箱的水路向所述轴承箱的水路供给冷却水。

5.根据权利要求1所述的涡轮增压机，其中，

在所述轴承箱的温度高时，所述控制部切换所述切换阀的阀位置，使得从所述压缩机箱的水路向所述轴承箱的水路供给冷却水。

6.根据权利要求1所述的涡轮增压机，其中，

在所述轴承箱的温度高时，所述控制部切换所述切换阀的阀位置，使得所述压缩机箱的水路及所述涡轮箱的水路不与所述轴承箱的水路连通，而直接向所述轴承箱的水路供给冷却水。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的涡轮增压机，其中，

所述涡轮箱、所述压缩机箱及所述轴承箱一体形成。