CN106523133A - 发动机的增压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供发动机的增压装置，具备：第1增压器，在内部具有第1轴承以及经由该第1轴承的第1机油通路；以及第2增压器，在内部具有第2轴承以及经由该第2轴承的第2机油通路，且配置于上述第1增压器的下方，上述发动机的增压装置的特征在于，在上述第2增压器的内部具有与上述第1机油通路连通的排泄通路，从上述第1机油通路排出的机油经由上述排泄通路从上述第2增压器排出。

Description

发动机的增压装置
技术领域
本发明涉及具有在上下方向上排列配置的多个增压器的发动机的增压装置。
背景技术
例如，如专利文献1所记载的多级增压装置那样，已知有具有多个增压器的发动机的增压装置。对于多个增压器的配置考虑各种方式，不过在重视减小设置面积的情况下，一般会在上下方向上排列多个增压器。
专利文献1：日本特开2012－140890号公报
增压器具有转轴、以及将该转轴支承为旋转自如的轴承，并朝轴承供给机油以便进行润滑、冷却。供给至轴承的机油经由设置于增压器的下方的排泄管返回到油底壳，利用泵从油底壳朝增压器再次供给机油，由此构成机油的循环路径。
当如上述那样在上下方向上排列多个增压器时，上侧的增压器与下侧的增压器之间的空间会变得狭窄，存在由此致使设置于上侧的增压器的下方的排泄管的形状、尺寸以及配置等受到限制，难以顺畅地排出上侧的增压器的机油(提高机油排出性)的情况。另一方面，如果扩宽上侧的增压器与下侧的增压器之间的空间以便将排泄管适当地设置于上侧的增压器的下方，则增压装置的配置所需要的容积变大，搭载性恶化。
发明内容
本发明的目的在于在具有第1增压器、以及配置于该第1增压器的下方的第2增压器的发动机的增压装置中，能够不使增压装置的搭载性恶化地提高第1增压器的机油排出性。
解决上述课题的发动机的增压装置具备：第1增压器，在内部具有第1轴承以及经由该第1轴承的第1机油通路；以及第2增压器，在内部具有第2轴承以及经由该第2轴承的第2机油通路，且配置于上述第1增压器的下方，上述发动机的增压装置的特征在于，在上述第2增压器的内部具有与上述第1机油通路连通的排泄通路，从上述第1机油通路排出的机油经由上述排泄通路从上述第2增压器排出。
附图说明
图1是示意性地示出本实施方式所涉及的增压装置的结构的局部截面图。
图2是图1的增压装置所具备的低速用涡轮增压器的局部放大图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式所涉及的增压装置进行说明。图1所示的增压装置1构成为具有串联(或者按顺序)配置的多个增压器10、20的多级增压装置。但是，本发明并不限定于具有串联配置的多个增压器的多级增压装置，也可以应用于具有并联配置的多个增压器的增压装置。
＜增压装置的结构＞
增压装置1相对于搭载于车辆的发动机100设置，具有主要当高速运转时发挥功能的大容量的高速用涡轮增压器10、以及主要当低速运转时发挥功能的小容量的低速用涡轮增压器20。高速用涡轮增压器10以及低速用涡轮增压器20在铅垂方向(上下方向)上排列，在高速用涡轮增压器10的下方配置低速用涡轮增压器20。也就是说，高速用涡轮增压器10相当于“第1增压器”，低速用涡轮增压器20相当于“第2增压器”。
高速用涡轮增压器10具有：借助排气而旋转驱动的涡轮11；压缩进气的压缩机12；连结涡轮11与压缩机12的转轴13；将转轴13支承为旋转自如的轴承14(第1轴承)；以及收纳这些机械要素11～14的壳体15。
壳体15由收纳涡轮11的涡轮壳体部16、收纳压缩机12的压缩机壳体部17、以及收纳轴承14的圆筒状的轴承壳体部18构成。轴承壳体部18位于壳体15的中央部分，涡轮壳体部16安装于轴承壳体部18的一端(图1的右侧)，压缩机壳体部17安装于轴承壳体部18的另一端(图1的左侧)。
在涡轮壳体部16，在涡轮11的径向外侧形成有用于将排气供给至涡轮11的环状的供给部16a，并且，在涡轮11的轴向外侧形成有用于排出被用来进行涡轮11的驱动的排气的圆筒状的排出部16b。此外，在压缩机壳体部17，在压缩机12的轴向外侧形成有用于将进气供给至压缩机12的圆筒状的供给部17a，并且在压缩机12的径向外侧形成有用于排出由压缩机12压缩后的进气的环状的排出部17b。
低速用涡轮增压器20也形成为与高速用涡轮增压器10大致相同的结构。低速用涡轮增压器20具有：借助排气而旋转驱动的涡轮21；压缩进气的压缩机22；连结涡轮21与压缩机22的转轴23；将转轴23支承为旋转自如的轴承24(第2轴承)；以及收纳这些机械要素21～24的壳体25。
壳体25由收纳涡轮21的涡轮壳体部26、收纳压缩机22的压缩机壳体部27、以及收纳轴承24的圆筒状的轴承壳体部28构成。轴承壳体部28位于壳体25的中央部分，涡轮壳体部26安装于轴承壳体部28的一端(图1的右侧)，压缩机壳体部27安装于轴承壳体部28的另一端(图1的左侧)。
在涡轮壳体部26，在涡轮21的径向外侧形成有用于将排气供给至涡轮21的环状的供给部26a，并且在涡轮21的轴向外侧形成有用于排出被用于进行涡轮21的驱动的排气的圆筒状的排出部26b。此外，在压缩机壳体部27，在压缩机22的轴向外侧形成有用于将进气供给至压缩机22的圆筒状的供给部27a，并且在压缩机22的径向外侧形成有用于排出由压缩机22压缩后的进气的环状的排出部27b。
发动机100的进气部与高速用涡轮增压器10以及低速用涡轮增压器20通过进气路径30连接。此外，发动机100的排气部与高速用涡轮增压器10以及低速用涡轮增压器20通过排气路径40连接。
进气路径30具有第1进气路径31(图1中用粗虚线图示)、第2进气路径32(图1中用粗虚线图示)以及旁通进气路径33(图1中用细虚线图示)。第1进气路径31是连接高速用涡轮增压器10的排出部17b与低速用涡轮增压器20的供给部27a的路径。第2进气路径32是连接低速用涡轮增压器20的排出部27b与发动机100的进气部的路径。旁通进气路径33是从第1进气路径31分支并与第2进气路径32汇合，绕过低速用涡轮增压器20的路径。在旁通进气路径33设置有切换进气的流通·非流通的进气切换阀34。此外，在第2进气路径32中的相比与旁通进气路径33的汇合点靠下游侧的位置设置有冷却进气的中间冷却器35。
排气路径40具有第1排气路径41(图1中用粗虚线图示)、第2排气路径42(图1中用粗虚线图示)以及旁通排气路径43(图1中用细虚线图示)。第1排气路径41是连接发动机100的排气部与低速用涡轮增压器20的供给部26a的路径。第2排气路径42是连接低速用涡轮增压器20的排出部26b与高速用涡轮增压器10的供给部16a的路径。旁通排气路径43是从第1排气路径41分支并与第2排气路径42汇合，绕过低速用涡轮增压器20的路径。在旁通排气路径43设置有切换排气的流通·非流通的排气切换阀44。
＜增压装置的动作＞
在如以上那样构成的增压装置1中，当低速运转时，进气切换阀34处于关闭状态，并且排气切换阀44处于关闭状态。结果，来自发动机100的排气不通过旁通排气路径43而流入低速用涡轮增压器20，因此，借助排气能量首先驱动低速用涡轮增压器20，接着驱动高速用涡轮增压器10。此外，由于旁通进气路径33闭塞，所以由高速用涡轮增压器10加压后的进气由低速用涡轮增压器20再次加压。但是，由于高速用涡轮增压器10为大容量，所以当低速运转时由高速用涡轮增压器10加压进气的程度非常低，主要利用低速用涡轮增压器20进行进气的加压。
另一方面，当高速运转时，进气切换阀34处于打开状态，并且排气切换阀44处于打开状态。结果，来自发动机100的排气的大部分通过旁通排气路径43直接流入高速用涡轮增压器10，因此，排气能量主要被高速用涡轮增压器10的驱动消耗。此外，旁通进气路径33敞开，因此，由高速用涡轮增压器10加压后的进气的大部分在旁通进气路径33流动，直接供给至发动机100。由此，能够抑制由高速用涡轮增压器10加压后的进气流入小容量的低速用涡轮增压器20，因压力损失而致使压力降低。
＜机油通路的结构＞
为了进行润滑以及冷却而需要朝分别设置于涡轮增压器10、20的轴承14、24供给机油。因此，在涡轮增压器10、20的壳体15、25(详细来说为轴承壳体部18、28)以经由轴承14、24的方式分别形成机油通路19、29。
形成于高速用涡轮增压器10的轴承壳体部18的机油通路19具有：将从未图示的油底壳通过泵汲取的相比大气压为高压的机油供给至轴承14的机油供给通路19a；以及从轴承14朝高速用涡轮增压器10的外部排出机油的机油排出通路19b。通过泵汲取的相比大气压为高压的机油在穿过轴承14时降低至接近大气压的压力。同样地，形成于低速用涡轮增压器20的轴承壳体部28的机油通路29具有：将从未图示的油底壳通过泵汲取的相比大气压为高压的机油供给至轴承24的机油供给通路29a；以及从轴承24朝低速用涡轮增压器20的外部排出机油的机油排出通路29b。通过泵汲取的相比大气压为高压的机油在穿过轴承24时降低至接近大气压的压力。
此处，对于两个涡轮增压器10、20中的配置于下侧的低速用涡轮增压器20而言，构成为从机油通路29(机油排出通路29b)排出的机油经由与机油通路29的出口连接的未图示的排泄管最终返回到油底壳。但是，由于在高速用涡轮增压器10与低速用涡轮增压器20之间不存在充足的空间，所以难以处于机油排出性考虑而对于配置于上侧的高速用涡轮增压器10同样地配置排泄管。
因此，在本实施方式中，使形成于高速用涡轮增压器10的机油通路19的出口经由在两涡轮增压器10、20之间延伸的连通路50与形成于低速用涡轮增压器20的排泄通路51的入口连通。如此一来，只要能够在高速用涡轮增压器10与低速用涡轮增压器20之间确保连通路50，便无需配置高速用涡轮增压器10用的排泄管，即便高速用涡轮增压器10与低速用涡轮增压器20之间的空间狭窄，也能够提高高速用涡轮增压器10的机油排出性。本实施方式的连通路50主要由沿铅垂方向延伸的管等构成，连通路50的上端部与机油通路19的出口连接，连通路50的下端部与排泄通路51的入口连接。另外，本实施方式的连通路50并不限定于铅垂方向，只要朝下方延伸即可。
对排泄通路51的详细情况进行说明。排泄通路51形成于低速用涡轮增压器20的壳体25(轴承壳体部28)。排泄通路51具有：连接连通路50的流入通路51a；与流入通路51a连通，以包围轴承24的周围的方式形成为大致环状的环状通路51b；以及连接环状通路51b的下部与机油通路29(机油排出通路29b)的连接通路51c(参照图2)。也就是说，排泄通路51与机油通路29分开地形成于低速用涡轮增压器20的内部，在机油的流动方向上在相比轴承24靠下游侧的位置与机油通路29(机油排出通路29b)汇合。另外，环状通路51b内以及机油排出通路29b内的机油的压力为接近大气压的压力。
如图2的局部放大图所示，在排泄通路51的环状通路51b的下部连接有沿大致水平方向形成的连接通路51c，不过该连接通路51c形成于比环状通路51b的下端高的位置。由此，环状通路51b中的相比连接通路51c靠下侧的空间、更详细来说环状通路51b中的相比连接连接通路51c的部位靠下侧的空间(图2中用粗线包围的部分)作为贮存部52发挥功能，即便当在发动机100停止的状态下不进行机油的循环时，也能够在贮存部52贮存机油。另外，连接通路51c只要将环状通路51b与机油排出通路29b连通即可，并不限定于大致水平方向，也可以相对于上下方向倾斜地形成。
(效果)
在本实施方式的增压装置1中，在配置于高速用涡轮增压器10(第1增压器)的下方的低速用涡轮增压器20(第2增压器)的内部，形成有与形成于高速用涡轮增压器10的内部的机油通路19(第1机油通路)连通的排泄通路51。排泄通路51位于相比机油通路19靠下方的位置，因此，从高速用涡轮增压器10排出的机油经由排泄通路51顺畅地从低速用涡轮增压器20排出。此外，排泄通路51形成于低速用涡轮增压器20的内部，因此，无需在高速用涡轮增压器10与低速用涡轮增压器20之间确保宽广的空间。因而，不会使增压装置1的搭载性恶化，能够提高高速用涡轮增压器10的机油排出性。
此外，通过使从高速用涡轮增压器10排出的机油在形成于低速用涡轮增压器20的内部的排泄通路51流通，能够将该机油作为冷却介质加以利用。尤其地，如本实施方式那样，通过将负载比较低的低速用涡轮增压器20配置于下侧，能够相对地提高机油所带来的冷却效果。在机油所带来的冷却效果足够高的情况下，也可以不朝低速用涡轮增压器20供给以往为了冷却而供给的冷却水。在该情况下，能够将以往作为冷却水的供给路径使用的通路作为排泄通路51加以利用。
此外，在本实施方式中，排泄通路51构成为在机油的流动方向上在相比轴承24(第2轴承)靠下游侧的位置与机油通路29(第2机油通路)汇合。因此，从高速用涡轮增压器10排出的机油经由排泄通路51从机油通路29朝低速用涡轮增压器20的外部排出，因此无需另行设置与排泄通路51连接的排泄管。因此，能够削减结构部件，并且能够提高增压装置1的搭载性。
此外，在本实施方式中，在排泄通路51设置有能够贮存机油的贮存部52。当发动机100的停止后的熄火停放期间(dead soak)，存在因排气系所具有的热导致轴承24等受到热损伤的顾虑，但如果在贮存部52贮存机油，则能够相应地增大排气系的热容量，能够降低对轴承24等造成的热的影响。
[其他实施方式]
本发明并不限定于上述实施方式，只要不脱离其主旨，便能够将上述实施方式的要素适当组合或者施加各种变更。
例如，在上述实施方式中，作为第1增压器设置高速用涡轮增压器10，作为第2增压器设置低速用涡轮增压器20，但也可以将第1增压器设为低速用涡轮增压器，将第2增压器设为高速用涡轮增压器。
此外，在上述实施方式中，使排泄通路51在机油的流动方向上在相比轴承24靠下游侧的位置与机油通路29汇合，即在机油排出通路29b汇合，不过也可以构成为使排泄通路51在轴承24的配设空间内与机油通路29汇合。不过，如果这样做，则存在在排泄通路51流动的接近大气压的机油因转轴23的旋转而容易飞散，附着于涡轮21、压缩机22而造成恶劣影响的顾虑。因而，如上述实施方式那样，优选使排泄通路51在相比轴承24靠下游侧的位置与机油通路29汇合。另外，如果使排泄通路51在相比轴承24靠上流侧与机油通路29汇合，即在机油供给通路29a汇合，则高压的机油供给通路29a的机油会朝排泄通路51流出，致使朝轴承24供给的机油的油压变低，因此如此构成并不理想。
此外，原本就不需要使排泄通路51与机油通路29汇合。也可以分别设置与排泄通路51连接的排泄管、与机油通路29连接的排泄管，分别经由不同的路径到达油底壳。或者，也可以在低速用涡轮增压器20的外部，使与排泄通路51连接的排泄管和与机油通路29连接的排泄管汇合。
此外，在上述实施方式中，使形成于高速用涡轮增压器10的机油通路19与形成于低速用涡轮增压器20的排泄通路51经由连通路50连通。也可以取而代之，将机油通路19的出口与排泄通路51的入口直接连接。

Claims (5)

1.一种发动机的增压装置，具备：
第1增压器，其在内部具有第1轴承以及经由该第1轴承的第1机油通路；以及
第2增压器，其在内部具有第2轴承以及经由该第2轴承的第2机油通路，所述第2增压器配置于所述第1增压器的下方，
所述发动机的增压装置的特征在于，
所述第2增压器在其内部具有与所述第1机油通路连通的排泄通路，从所述第1机油通路排出的机油经由所述排泄通路从所述第2增压器排出。
2.根据权利要求1所述的发动机的增压装置，其中，
所述排泄通路在机油的流动方向上在相比所述第2轴承靠下游侧的位置与所述第2机油通路汇合。
3.根据权利要求1所述的发动机的增压装置，其中，
所述排泄通路具有能够贮存机油的贮存部。
4.根据权利要求3所述的发动机的增压装置，其中，
所述排泄通路具有与所述第2机油通路连接的连接通路，所述排泄通路中的相比连接所述连接通路的部位靠下侧的空间作为所述贮存部发挥功能。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发动机的增压装置，其中，
所述第1机油通路具有形成于所述第1增压器的出口，所述排泄通路具有形成于所述第2增压器的入口，
所述第1机油通路的所述出口经由从所述第1增压器延伸至所述第2增压器的连通路与所述排泄通路的所述入口连接，或者直接与所述排泄通路的所述入口连接。
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