CN111828167A - 涡轮增压发动机总成 - Google Patents

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周马兰
周成尧
陈少林
王蓉蓉
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Abstract

本发明公开一种涡轮增压发动机总成，其包括具有轮涡端和叶轮端的涡轮增压器，所述涡轮端连接发动机本体的排气歧管和涡后排气管，所述叶轮端连通发动机本体的进气歧管和压前进气管，所述排气歧管连接废气管道，废气管道另一端连接涡后排气管，所述废气管道上设有第一阀门。本发明具有当涡轮增压器的转子‑轴承系统发生故障时，可以保护发动机的进排气系统及发动机的优点。

Description

涡轮增压发动机总成
技术领域
本发明涉及涡轮增压器技术领域，特别是涉及一种涡轮增压发动机总成。
背景技术
涡轮增压器具有降低发动机燃油消耗、减少废气排放、提高发动机功率和恢复高原功率的作用。现已在汽车及各种非道路动力系统广泛使用。
涡轮增压器为高速旋转机械，由压气机、涡轮机、转子-轴承系统、密封系统及控制、执行机构等系统组成。
压气机主要由进气道、叶轮、扩压器、压气机蜗壳组成，主要作用是对气体做功。
涡轮机主要由转子、涡轮箱组成，主要作用是使发动机排出的废气在涡轮中膨胀，将膨胀功转化为机械功，将气流的动能转化为机械功，从而带动同轴的压气机叶轮旋转，压缩空气，然后增压后、密度增加的空气被输送至发动机，最终提高发动机进气充量，改善发动机燃烧。
转子-轴承系统由转子、浮动轴承、轴承体等组成，转子由涡轮与转子轴焊接而成。在轴承体上设有润滑油进口和出口，流入轴承体的润滑油可以润滑轴承。转子轴做高速旋转，在转子轴与浮动轴承之间、轴承体与浮动轴承之间各形成一层薄薄的油膜，转子轴正是靠这两层油膜做支撑，保持平衡，才得以在每分钟十几、二十几万转的转速下正常工作。
密封系统由密封环、密封套及配合的壳体等零件组成，主要起密封作用。涡轮机端采用密封环，可将轴承体的油腔与涡轮箱的废气腔隔开，限制润滑油流进涡轮箱的废气腔，从而防止润滑油流失和使排放恶化；限制涡轮箱的废气窜至轴承体，防止润滑油由于高温结焦、变质，防止发动机曲轴箱窜气量过大，从而排放恶化。
然而，当增压器的转子-轴承系统发生故障时，转子轴容易断轴。一旦转子轴断轴，增压器压气机叶轮与转子涡轮将不能同轴旋转，叶轮、涡轮将会与压气机蜗壳、涡轮箱相蹭，叶轮、涡轮叶片将会脱落，打坏发动机进气系统、排气系统，打坏发动机燃烧室，增压器完全失去作用。并且还会造成密封系统失效，轴承体油腔内的润滑油会窜至涡轮箱，流至发动机排气管路中；会窜至压气机内，流至发动机进气管路，进入发动机内部燃烧，使发动机动力性、经济性和排放变差，使发动机拉缸。若长时间使用或处理不当，最终会导致发动机发生飞车等故障，使发动机失效，汽车无法行使，而且还可能引起安全事故。特别当断轴故障发生在偏远地区时，汽车无法行使，无法托运，将会导致很不方便。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种结构简单，当转子-轴承系统发生故障时，可以保护发动机的进排气系统及发动机的涡轮增压发动机总成。
本发明的技术方案是：一种轮涡增压发动机总成，其包括具有轮涡端和叶轮端的涡轮增压器，所述涡轮端连接发动机本体的排气歧管和涡后排气管，所述叶轮端连通发动机本体的进气歧管和压前进气管，所述排气歧管连接废气管道，废气管道另一端连接涡后排气管，所述废气管道上设有第一阀门。
本发明进一步的技术方案是：所述压前进气管连接进气管道，进气管道另一端连接进气歧管，所述进气管道上设有第二阀门。
本发明进一步的技术方案是：所述涡轮增压器与发动机本体之间连接有润滑油管，所述润滑油管上设有阀门。
本发明进一步的技术方案是：所述涡后排气管连接有催化器。
本发明进一步的技术方案是：所述压前进气管连接有空气滤清器。
本发明进一步的技术方案是：所述第一阀门设置与发动机电子控制单元通过信号连接，所述发动机电子控制单元能够控制第一阀门的打开和关闭。
本发明进一步的技术方案是：所述第二阀门设置与发动机电子控制单元通过信号连接，所述发动机电子控制单元能够控制第二阀门的打开和关闭。
本发明进一步的技术方案是：所述阀门设置与发动机电子控制单元通过信号连接，所述发动机电子控制单元能够控制阀门的打开和关闭。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
采用本发明，当涡轮增压器的转子-轴承系统发生故障后，废气和空气进气不经过涡轮增压器，不给发动机带来次生故障，不导致发动机报废，汽车可以继续安全行驶至维修点进行维修。
采用本发明，当增压器的转子-轴承系统发生故障后，发动机电子控制单元可以关闭涡轮增压器的润滑油油路，从而防止润滑油流入发动机进排气系统和造成发动机润滑油消耗，使发动机润滑油不足，导致发动机产生拉缸的现象，能有效地保护发动机。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种轮涡增压发动机总成，其包括具有轮涡端11和叶轮端12的涡轮增压器1、发动机电子控制单元、进气压力传感器14和增压器转速传感器13。
所述涡轮端11连接发动机本体2的排气歧管3和涡后排气管7，涡后排气管7连接有催化器71。在排气歧管3和涡后排气管7之间连接有废气管道5，废气管道5上设有第一阀门51。第一阀门51接受发动机电子控制单元（图中未示出）的控制，即发动机电子控制单元能够控制第一阀门51的打开和关闭。当第一阀门51打开时，发动机排出的废气通过排气歧管3、废气管道5流向涡后排气管7从而排出，即发动机的废气不经过涡轮增压器1的蜗轮端11便可排出。反之，发动机的废气通过排气歧管3、蜗轮端11、涡后排气管7排出。
所述叶轮端12连通发动机本体2的进气歧管4和压前进气管6，压前进气管6连接有空气滤清器61。在压前进气管6和空气滤清器61之间连接有进气管道8，进气管道8设有第二阀门82。第二阀门82接受发动机电子控制单元（图中未示出）的控制，即发动机电子控制单元能够控制第二阀门82的打开和关闭。当第二阀门82打开时，空气经过压前进气管6、进气管道8和进气歧管4进入发动机本体2内，即空气不经过涡轮增压器1的叶轮端12便进入到发动机本体2内。反之，空气经过压前进气管6、叶轮端12、进气歧管4进入发动机本体2内。
所述涡轮增压器1与发动机本体2之间连接有润滑油管9，涡轮增压器1同时还连接有润滑油回油管92，所述润滑油管9上设有阀门91，阀门91受发动机电子控制单元（图中未示出）的控制，即发动机电子控制单元能够控制阀门91的打开和关闭。当阀门91打开时，润滑油经过润滑油管9流入涡轮增压器1的转子-轴承系统进行润滑，润滑后的润滑油经润滑油回油管92流出涡轮增压器1；当阀门91关闭时，润滑油不流入涡轮增压器1的转子-轴承系统进行润滑。
所述进气压力传感器14用于测量经过蜗轮增压器1增压后进气歧管4的进气压力。
所述增压器转速传感器13用于测量经过蜗轮增压器1的叶轮端12的转速，即蜗轮增压器1的转速。
所述发动机电子控制单元储存有进气压力传感器14，增压器转速传感器13、发动机转速传感器、发动机油门踏板位置传感器等发动机各个参数。
本发明的工作原理：当轮涡增压器1正常工作时，进气压力传感器14和增压器转速传感器13的数值与发动机电子控制单元储存的参数相一致，则阀门91、第二阀门82、第一阀门51处于关闭状态。当发动机电子控制单元检测到增压器转速传感器13和进气压力传感器14的值低于设定值时，可以判断蜗轮增压器1的转子-轴承系统发生了故障，甚至断轴。此刻，发动机电子控制单元控制第一阀门51、第二阀门82和阀门91打开，使发动机的废气不经过蜗轮增压器1排出，同时空气不经过蜗轮增压器1进入到发动机本体2内，这样废气和空气进气不经过涡轮增压器，不给发动机带来次生故障，不导致发动机报废，汽车可以继续安全行驶至维修点进行维修。
此刻，润滑油不在流入涡轮增压器1的转子-轴承系统进行润滑，避免当增压器密封系统密封效果变差或失效时，防止润滑油流入发动机进排气系统和造成发动机润滑油销耗，导致发动机润滑油不足、润滑不良，导致发动机拉缸的现象，可以有效保护发动机。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轮涡增压发动机总成，其包括具有蜗轮端（11）和叶轮端（12）的涡轮增压器（1），所述涡轮端(11)连接发动机本体(2)的排气歧管(3)和涡后排气管（7），所述叶轮端（12）连通发动机本体(2)的进气歧管(4)和压前进气管（6），其特征在于：所述排气歧管(3)连接废气管道（5），废气管道（5）另一端连接涡后排气管（7），所述废气管道（5）上设有第一阀门（51）。
2.根据权利要求1所述的一种轮涡增压发动机总成，其特征在于：所述压前进气管（6）连接进气管道（8），进气管道（8）另一端连接进气歧管(4)，所述进气管道（8）上设有第二阀门（82）。
3.根据权利要求1或2所述的一种轮涡增压发动机总成，其特征在于：所述涡轮增压器（1）与发动机本体(2)之间连接有润滑油管（9），所述润滑油管（9）上设有阀门（91）。
4.根据权利要求1所述的一种轮涡增压发动机总成，其特征在于：所述涡后排气管（7）连接有催化器（71）。
5.根据权利要求1所述的一种轮涡增压发动机总成，其特征在于：所述压前进气管（6）连接有空气滤清器（61）。
6.根据权利要求1所述的一种轮涡增压发动机总成，其特征在于：所述第一阀门（51）设置与发动机电子控制单元通过信号连接，所述发动机电子控制单元能够控制第一阀门（51）的打开和关闭。
7.根据权利要求2所述的一种轮涡增压发动机总成，其特征在于：所述第二阀门（82）设置与发动机电子控制单元通过信号连接，所述发动机电子控制单元能够控制第二阀门（82）的打开和关闭。
8.根据权利要求3所述的一种轮涡增压发动机总成，其特征在于：所述阀门（91）设置与发动机电子控制单元通过信号连接，所述发动机电子控制单元能够控制阀门（91）的打开和关闭。
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