CN105143636B - 具备窜缸混合气环流装置的内燃机的增压器的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，在具备窜缸混合气环流装置的内燃机中抑制增压器的压缩机中的堆积物的产生或堆积。本发明涉及一种具备窜缸混合气环流装置(50)的内燃机(10)的增压器(60)的冷却装置。冷却装置具备冷却空气导入通道(70)。窜缸混合气环流装置向压缩机的上游导入窜缸混合气体。冷却空气导入通道向压缩机的扩散通道(64)导入冷却空气。冷却空气导入通道以相对于在扩散通道内流通的进气的气流方向(IA)成锐角的方式而向扩散通道导入冷却空气。

Description

具备窜缸混合气环流装置的内燃机的增压器的冷却装置
技术领域
本发明涉及一种具备窜缸混合气环流装置的内燃机的增压器的冷却装置。
背景技术
在专利文献1中记载了一种通过使从内燃机的燃烧室漏出到曲轴箱内的窜缸混合气回流至进气通道中，从而实施曲轴箱内的换气的系统。该系统也称为窜缸混合气回流装置或PCV(Positive Crankcase Ventilation，曲轴箱强制通风)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-187033号公报
专利文献2：日本特开平8-14056号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在曲轴箱内，由于曲轴以高速旋转以及来自活塞环与气缸膛内周壁面之间的缸内气体喷出等而使机油飞散。其结果为，在曲轴箱内形成油雾(即，润滑油的液体状微粒)。在此，在内燃机具备增压器的情况下，当油雾通过窜缸混合气回流装置而与窜缸混合气一起回流到进气通道中时，油雾会流入到增压器的压缩机中。另一方面，从压缩机的泵轮被喷出的进气的温度通过压缩机的压缩作用而上升并成为高温。因此，当油雾从泵轮被喷出时，该油雾将被暴露在高温中，其结果为，会产生起因于油雾的堆积物，并且该堆积物会堆积在压缩机的扩散器壁面上。由于这样的堆积物的堆积，增压器的增压效率将下降。
因此，本发明的目的在于，抑制压缩机中的堆积物的产生或堆积。
用于解决课题的方法
本发明涉及一种具备窜缸混合气体环流装置的内燃机的增压器的冷却装置。本发明的冷却装置具备低温气体导入单元。在本发明中，所述窜缸混合气体环流装置被构成为，向所述增压器的压缩机的上游导入窜缸混合气体。并且，所述低温气体导入单元被构成为，向所述压缩机的扩散通道导入低温气体。并且，所述低温气体为，温度与从所述压缩机的泵轮被喷出并向所述扩散通道流入的进气的温度相比较低的气体。并且，所述低温气体导入单元被构成为，以相对于在所述扩散通道内流通的进气的流通方向成锐角的方式而向所述扩散通道导入低温气体。
根据本发明，向扩散通道导入低温气体。因此，从压缩机的泵轮被喷出的进气通过低温气体而被冷却。由此，抑制了进气中的油雾被暴露在高温中的情况。因此，抑制了因进气中的油雾而导致的堆积物的产生。
除此之外，根据本发明，以相对于在所述扩散通道内流通的进气的流通方向成锐角的方式而向扩散通道导入低温气体。因此，在从泵轮被喷出的进气与扩散器壁面之间形成有低温气体层。由此，进气从扩散器壁面受到的热量减少。因此，抑制了从泵轮被喷出的进气的温度的上升。因此，抑制了因进气中的油雾而导致的堆积物的产生。
除此之外，根据本发明，由于在进气与扩散器壁面之间形成有低温气体层，因此即使因进气中的油雾而产生了堆积物，堆积物向扩散器壁面的堆积也会通过低温气体层而被抑制。
此外，在上述发明中，优选为，所述低温气体导入单元具有低温气体导入通道，该低温气体导入通道从划分形成所述扩散通道的扩散器壁面开口至所述扩散通道，所述低温气体导入通道在所述扩散器壁面附近以相对于在所述扩散通道内流通的进气的流通方向成锐角的方式而延伸。
如此，低温气体导入通道在扩散器壁面附近以相对于在扩散通道内流通的进气的流通方向成锐角的方式而延伸。因此，通过简单的结构而在进气与扩散器壁面之间形成了低温气体层。
此外，在上述发明中，优选为，所述低温气体导入单元被构成为，从所述压缩机的泵轮的进气喷出区域附近向所述扩散通道导入低温气体。
如此，在扩散器壁面的较广的范围内形成了低温气体层。因此，从泵轮被喷出的进气的温度的上升抑制效果将会变大。
此外，在上述发明中，优选为，所述低温气体导入单元将通过内部冷却器而被进行了冷却的进气作为低温气体而向所述扩散通道导入。
如此，通过简单的结构而获得了低温气体。
附图说明
图1为表示具备窜缸混合气环流装置的内燃机的第一实施方式的图。
图2为表示第一实施方式的内燃机的增压器的压缩机的图。
图3为表示第二实施方式的内燃机的图。
图4为表示第二实施方式的流量控制阀的控制流程的图。
图5为表示第三实施方式的内燃机的图。
图6为表示第三实施方式的流量控制阀的控制流程的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下所说明的内燃机为活塞往复运动型的压缩自点火式内燃机(所谓的柴油发动机)。然而，本发明也能够应用于其他形式的内燃机中。另外，在以下的说明中，“堆积物”是指因进气中的油雾而产生的堆积物。
<第一实施方式>
对第一实施方式进行说明。在图1中图示了第一实施方式的内燃机。在图2中图示了第一实施方式的增压器的压缩机。内燃机(以下为内燃机)10具备内燃机主体20、进气通道30以及排气通道40。内燃机主体20具有曲轴箱21、油底壳22、汽缸体23以及气缸盖24。曲轴箱21对曲轴21A以能够旋转的方式进行支承。油底壳22在曲轴箱21的下方被固定在曲轴箱21上。而且，油底壳22与曲轴箱21一起形成了对曲轴21A及润滑油OL进行收纳的空间(以下，称为“曲轴箱室”)。
气缸体23在曲轴箱21的上方被固定在曲轴箱21上。气缸体23为铝制。此外，气缸体23具备多个(在第一实施方式中，为4个)中空圆筒状的气缸膛23A。气缸膛23A的内周嵌入有铸铁制的气缸衬筒23B。在气缸膛23A(在第一实施方式中，特指气缸衬筒23B)中收纳有活塞23C。
活塞23C为大致圆筒形。此外，活塞23C在其侧面具备多个活塞环。多个活塞环中的最下方(即，曲轴箱21侧)的环为所谓的油环OR。油环OR能够在气缸膛23A的内周壁面(在第一实施方式中，特指气缸衬筒23B的内周壁面)上滑动的同时将该内周壁面上的润滑油(换言之为油膜)向曲轴箱21侧刮落。活塞23C通过连杆23D而被连结在曲轴21A上。活塞23C的上壁面(即，顶壁面)与气缸衬筒23B的内周壁面以及气缸盖24的下壁面一起形成了燃烧室CC。
气缸盖24在气缸体23的上方被固定在气缸体23上。气缸盖24上形成有与燃烧室CC连通的进气端口及排气端口。进气端口通过进气阀而被开闭。进气阀通过被收纳在气缸盖24中的进气凸轮轴的凸轮(未图示)而被驱动。排气端口通过排气阀而被开闭。排气阀通过被收纳在气缸盖24中的排气凸轮轴的凸轮(未图示)而被驱动。气缸盖24通过气缸盖24A而被覆盖。在气缸盖24内设置有燃料喷射阀(未图示)。
进气通道30大体上由进气管31、内部冷却器32、增压器60的压缩机61以及进气端口构成。进气管31被连接至进气端口。压缩机61被插装在进气管31上。内部冷却器32被安装在相比压缩机61靠下游的进气管31上。
排气通道40大体上由排气端口、排气管41、增压器60的汽轮机62构成。排气管41被连接至排气端口。汽轮机62被插装在排气管41上。汽轮机62通过轴而被连结于压缩机61的泵轮63。
汽轮机62通过流入其中的废气的能量而旋转。汽轮机62的旋转通过轴而被传递至泵轮63。由此，泵轮63进行旋转。通过该泵轮63的旋转而使进气被压缩。即，增压器60实施增压。
增压器60为离心式的增压器。即，压缩机61沿着泵轮63的旋转轴线RA的方向从进气引入口66引入进气，通过泵轮63的旋转而对该被引入的进气进行压缩，并将该被进行了压缩的进气从泵轮63向径向外侧喷出。增压器60具有圆环状的扩散通道64。从泵轮63被喷出的进气向扩散通道64流入。扩散通道64大体上通过两个扩散器壁面65A、65B而被划分形成。当将与泵轮63的旋转轴线RA垂直且在扩散通道64的中央区域延伸的平面设为基准平面时，一个扩散器壁面65A为关于基准面而处于进气引入口66侧的壁面，另一个扩散器壁面65B为关于基准面而处于与扩散器壁面65A相反的一侧的壁面。
第一实施方式的窜缸混合气环流装置50具有第一通道51、第二通道52以及第3通道53。第一通道51被形成在气缸体23内。第一通道51将曲轴箱室与气缸盖24内的第二通道52连接。第二通道52通过气缸盖24内的预定的路径而被连接至第三通道53的一端。第三通道53通过被设置在内燃机主体20的外部的气管53A而构成。第三通道53的另一端被连接至相比压缩机61靠上游的进气管31上。
从燃烧室CC漏出至曲轴箱室内的窜缸混合气体通过第一通道51、第二通道52以及第三通道53而被回流至进气通道30。另外，也可以将众所周知的PCV阀配置在第三通道53中，以对窜缸混合气体向进气通道30的回流量进行控制。
<第一实施方式的增压器的冷却装置>
对第一实施方式的增压器的冷却装置进行说明。第一实施方式的冷却装置由冷却空气导入装置组成。冷却空气导入装置具有冷却空气导入通道7O。冷却空气导入通道70将相比内部冷却器32靠下游的进气通道30与压缩机61的扩散通道64连接。冷却空气导入通道70在一个扩散器壁面65A上开口。从内部冷却器32流出的冷却空气(即，通过内部冷却器而被进行了冷却的进气)的一部分经由冷却空气导入通道70而被导入至扩散通道64中。冷却空气导入通道70被构成为，以相对于进气气流方向(即，在扩散通道64内流通的进气的流通方向)IA成锐角的方式而将冷却空气导入至扩散通道70中。即，冷却空气导入通道70在一个扩散器壁面65A的附近以相对于进气气流方向IA成锐角的方式而延伸。
<第一实施方式的效果>
根据第一实施方式，冷却空气从冷却空气导入通道70被导入至扩散通道64中。因此，从泵轮63被喷出的进气通过冷却空气而被冷却。由此，抑制了进气中的油雾被暴露在高温中的情况。因此，抑制了因进气中的油雾而导致的堆积物的产生。
除此之外，根据第一实施方式，冷却空气以相对于进气气流方向IA成锐角的方式被导入至扩散通道64中。因此，在从泵轮63喷出的进气与扩散器壁面65A之间形成有冷却空气层。由此，进气从扩散器壁面65A受到的热量减少。因此，抑制了喷出温度(即，从泵轮63喷出的气体的温度，在第一实施方式中为从泵轮63喷出的进气的温度)的上升。因此，抑制了因进气中的油雾而导致的堆积物的产生。
除此之外，根据第一实施方式，由于在进气与扩散器壁面65A之间形成有冷却空气层，因此即使因进气中的油雾而产生了堆积物，堆积物向扩散器壁面65A的堆积也会通过冷却空气层而被抑制。
除此之外，根据第一实施方式，冷却空气大致沿着进气气流方向IA从冷却空气导入通道70被导入至扩散通道64中。因此，抑制了因冷却空气向扩散通道64的导入而导致的进气气流紊乱的产生。因此，抑制了因冷却空气向扩散通道64的导入而导致的增压器60的增压效率的下降。
另外，在第一实施方式中，作为导入气体(即，被导入至扩散通道64中的气体)，也可以采用冷却空气以外的气体。在此，优选为，包含冷却空气的导入气体至少为温度低至使扩散器壁面65A的温度下降的程度的气体。即，优选为，包含冷却空气的导入气体的温度至少与扩散器壁面65A的温度相比较低。此外，优选为，包含冷却空气的导入气体的温度至少与从压缩机的泵轮被喷出并流入至扩散通道中的进气的温度相比较低。
此外，虽然在第一实施方式中，冷却空气导入通道70相对于进气气流方向IA的角度并不限定于特定的角度，但优选为，使冷却空气层以所需的程度形成在扩散器壁面65A上的角度，或者，将在扩散通道64内流通的进气所产生的紊乱抑制在所需的程度的角度，更加优选为，接近于零的角度。
此外，虽然在第一实施方式中，冷却空气被导入至扩散通道64中的位置并不限定于特定的位置，但优选为，进气喷出区域(即，进气从泵轮63被喷出的区域)附近的位置。
此外，在第一实施方式中，也可以采用如下方式，即，冷却空气导入通道70不仅在一个扩散器壁面65A上开口，在另一个扩散器壁面65B上也开口。此外，在第一实施方式中，也可以采用如下方式，即，冷却空气导入通道70在另一个扩散器壁面65B上开口，以代替在一个扩散器壁面65A上开口。
<第二实施方式>
对第二实施方式进行说明。在图3中图示了第二实施方式的内燃机。第二实施方式在冷却空气导入装置具有流量控制阀这一点上与第一实施方式不同。第二实施方式的其他结构与第一实施方式相同。
流量控制阀71被配置在冷却空气导入通道70上。通过流量控制阀71能够对从冷却空气导入通道70被导入至扩散通道64中的冷却空气的量进行控制。在第二实施方式中，根据喷出温度来决定流量控制阀71的开度。更加具体而言，喷出温度越高，流量控制阀71的开度被设定为越大。另外，流量控制阀71的开度越大，导入冷却空气量(即，从冷却空气导入通道70被导入至扩散通道64中的冷却空气的量)越多。
<第二实施方式的效果>
根据第二实施方式，由于导入冷却空气量为与喷出温度相对应的量，因此能够更可靠地实现对堆积物产生的抑制等。
另外，喷出温度根据进气量(即，被吸入至燃烧室CC中的空气的量)与增压(即，通过压缩机61而被进行了压缩后的气体的压力，即，相比压缩机61靠下游的进气通道30内的压力)而发生变化。更加具体而言，具有进气量越多，喷出温度越高的倾向，并具有增压越高，喷出温度越高的倾向。因此，在第二实施方式中，作为代表喷出温度的参数，可以采用进气量、增压或两者的组合。在此，在采用了进气量的情况下，进气量越多，流量控制阀71的开度被设定为越大。在采用了增压的情况下，增压越高，流量控制阀71的开度被设定为越大。在采用了进气量与增压的组合的情况下，进气量越多，流量控制阀71的开度被设定为越大，且增压越高，流量控制阀71的开度被设定为越大。
<第二实施方式的流量控制阀的控制流程>
对第二实施方式的流量控制阀的控制流程进行说明。图4中图示了该控制流程的一个示例。当图4的流程开始时，最初，在步骤200中，取得进气量Ga和增压Pim。接下来，在步骤201中，根据在步骤200中所取得的进气量Ga和增压Pim对流量控制阀71的目标开度TDfr进行计算。接下来，在步骤202中，以达成在步骤201中所计算出的目标开度TDfr的方式而对流量控制阀71的开度Dfr进行控制，之后，流程结束。
<第三实施方式>
对第三实施方式进行说明。图5图示了第三实施方式的内燃机。第三实施方式在内燃机具有排气再循环装置这一点上与第二实施方式不同。第三实施方式的其他结构与第二实施方式相同。
废气再循环装置(以下称为“EGR装置”)90为将废气导入至进气通道30中的装置。EGR装置90具有废气再循环通道(以下称为“EGR通道”)91和废气再循环控制阀(以下称为“EGR阀”)92。EGR通道91对相比汽轮机62靠下游的排气通道40和相比压缩机61靠上游的进气通道30进行直接连结。EGR阀92被配置在EGR通道91上。EGR阀92能够对在EGR通道91内流通的废气的流量进行控制。当在内燃机运行过程中EGR阀92被打开时，废气将经由EGR通道91而被导入至进气通道30中。此外，EGR阀92的开度越大，EGR气体量(即，被导入至进气通道30中的废气的量)越多。
EGR执行条件(即，执行由EGR装置90实施的废气向进气通道30的导入的内燃机运行条件)被预先规定。在内燃机运行状态满足EGR执行条件的情况下，EGR阀92被打开，由此，EGR(即，由EGR装置90实施的废气向进气通道30的导入)被执行。
此外，EGR执行时的EGR阀92的开度根据内燃机运行状态而被预先规定。在EGR执行过程中，EGR阀92的开度被控制为根据内燃机运行状态而被确定的开度。
此外，与第二实施方式相同，根据喷出温度(即，从泵轮63喷出的气体的温度)来决定流量控制阀71的开度。
<第三实施方式的效果>
根据第三实施方式，由于导入冷却空气量为与喷出温度相对应的量，因此即使在EGR执行时，也能够更加可靠地实现对堆积物产生的抑制等。
另外，喷出温度根据进气量、增压以及EGR气体量而发生变化。更加具体而言，具有进气量越多，喷出温度越高的倾向，并具有增压越高，喷出温度越高的倾向，且具有EGR气体量越少，喷出温度越高的倾向。因此，在第三实施方式中，作为代表喷出温度的参数，可以采用进气量、增压、EGR气体量或它们的组合。在此，在采用了进气量的情况下，进气量越多，流量控制阀的开度71被设定为越大。在采用了增压的情况下，增压越高，流量控制阀71的开度被设定为越大。在采用了EGR气体量的情况下，EGR气体量越少，流量控制阀71的开度被设定为越大。在采用了进气量、增压以及EGR气体量中的两个或3个的组合的情况下，进气量越多，流量控制阀71的开度被设定为越大，增压越高，流量控制阀71的开度被设定为越大，且EGR气体量越少，流量控制阀71的开度被设定为越大。
另外，作为代表喷出温度的参数，也可以代替采用EGR气体量而采用EGR阀72的开度。
<第三实施方式的流量控制阀的控制流程>
对第三实施方式的流量控制阀的控制流程进行说明。图6图示了该控制流程的一个示例。当图6的流程开始时，最初，在步骤300中，取得进气量Ga、增压Pim及EGR气体量Aegr。接下来，在步骤301中，根据在步骤300中所取得的进气量Ga、增压Pim以及EGR气体量Aegr而对流量控制阀71的目标开度TDfr进行计算。接下来，在步骤302中，以达成在步骤301中所计算出的目标开度TDfr的方式而对流量控制阀71的开度Dfr进行控制，之后，流程结束。
另外，可以在不脱离本发明的技术思想的范围内对上述四个实施方式进行适当组合。

Claims (4)

1.一种内燃机的增压器的冷却装置，其为具备窜缸混合气环流装置的内燃机的增压器的冷却装置，其中，所述内燃机的增压器的冷却装置具备低温气体导入单元，所述窜缸混合气环流装置被构成为，向所述增压器的压缩机的上游导入窜缸混合气体，所述低温气体导入单元被构成为，向所述压缩机的扩散通道导入低温气体，所述低温气体为，温度与从所述压缩机的泵轮被喷出并向所述扩散通道流入的进气的温度相比较低的气体，所述低温气体导入单元被构成为，以相对于在所述扩散通道内流通的进气的流通方向成锐角的方式而向所述扩散通道导入低温气体。
2.如权利要求1所述的内燃机的增压器的冷却装置，其中，
所述低温气体导入单元具有低温气体导入通道，该低温气体导入通道从划分形成所述扩散通道的扩散器壁面开口至所述扩散通道，所述低温气体导入通道在所述扩散器壁面附近以相对于在所述扩散通道内流通的进气的流通方向成锐角的方式而延伸。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的增压器的冷却装置，其中，
所述低温气体导入单元被构成为，从所述压缩机的泵轮的进气喷出区域附近向所述扩散通道导入低温气体。
4.如权利要求1或2所述的内燃机的增压器的冷却装置，其中，
所述低温气体导入单元将通过内部冷却器而被进行了冷却的进气作为低温气体而向所述扩散通道导入。
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