JP5256986B2 - Two-stage supercharging system for internal combustion engine, internal combustion engine and lubricating oil leakage prevention method thereof - Google Patents

Two-stage supercharging system for internal combustion engine, internal combustion engine and lubricating oil leakage prevention method thereof Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関の２段過給システムにおいて、過給装置の潤滑オイルの漏れを防止する構造及びその方法に関するものである。   The present invention relates to a structure and a method for preventing leakage of lubricating oil in a supercharging device in a two-stage supercharging system for an internal combustion engine.

ターボチャージャ等の過給装置を用いて、幅広い運転域で最適な過給を行う手段として、２段過給システム（２ステージターボ過給）が用いられている。これは排気マニホールド出口の排気通路に、容量の異なるターボチャージャを配置し、低速低負荷域では容量の小さいターボ（高圧段ターボ）を用いて高過給を行い、高速高負荷域では容量の大きいターボ（低圧段ターボ）を用いて高過給を行う。また、それぞれのターボの領域のオーバーラップする領域においては、高圧段ターボと低圧段ターボを直列に使用し、２段過給を行う。   A two-stage turbocharging system (two-stage turbocharging) is used as a means for performing optimum supercharging in a wide operating range by using a supercharging device such as a turbocharger. This is because a turbocharger with a different capacity is arranged in the exhaust passage at the outlet of the exhaust manifold, a high capacity turbocharger is used with a small capacity turbo (high pressure stage turbo) in the low speed and low load area, and a large capacity in the high speed and high load area. High turbocharging is performed using a turbo (low pressure stage turbo). Further, in a region where each turbo region overlaps, a high-pressure turbo and a low-pressure turbo are used in series to perform two-stage supercharging.

それぞれのターボ領域の切換えは、排気マニホールドに取り付けられた排気切換えバルブと、吸気側に取り付けられた吸気切換えバルブにより、それぞれで排気ガスと吸入空気の流れをコントロールし、ターボシステムを最適な条件で運転できるようにコントロールしている。   The switching of each turbo region is controlled by the exhaust switching valve attached to the exhaust manifold and the intake switching valve attached to the intake side to control the flow of exhaust gas and intake air, respectively, under optimal conditions of the turbo system It is controlled so that it can be driven.

これらのターボチャージャのシャフトの潤滑、及びオイル漏れ防止構造は、エンジンからのオイルをセンターハウジング上部より供給し、ベアリング部を潤滑してセンターハウジングのオイル溜りよりエンジン側にオイルを戻す構造になっている（例えば、特許文献１参照）。このオイル漏れ防止機構により、シャフトの軸受け部に設けられたシールリング構造などにより、ターボチャージャのコンプレッサー側へのオイル漏れを防止している。   These turbocharger shaft lubrication and oil leakage prevention structures supply oil from the engine from the top of the center housing, lubricate the bearings, and return the oil to the engine side from the oil reservoir in the center housing. (For example, refer to Patent Document 1). With this oil leakage prevention mechanism, oil leakage to the compressor side of the turbocharger is prevented by a seal ring structure provided at the bearing portion of the shaft.

従来技術のシングルターボによる過給や、並列活用によるツイン過給ターボにおいて、コンプレッサー出口側は、過給状態では基本的に正圧状態になり、コンプレッサー背面にも正圧が作用するため、軸受け部からコンプレッサー背面へのオイル漏れは、シールリング等のシール構造で防止することが可能であった。   In conventional turbocharged single turbo and twin turbocharged turbochargers, the compressor outlet side is basically positive pressure in the supercharged state, and positive pressure also acts on the back of the compressor. Oil leakage from the compressor to the back of the compressor could be prevented with a seal structure such as a seal ring.

しかし、複数のターボチャージャを直列で使用する可能性のある２段過給システムでは、例えば、高圧段ターボ運転領域において、上流の低圧段ターボのコンプレッサー出口と高圧段コンプレッサー入口の間の吸気通路が負圧となるため、低圧段コンプレッサーブレードとセンターハウジング部の間も負圧状態になり、低圧段ターボの軸受け部を潤滑しているオイルがシールリングを通過して、コンプレッサー出口より吸気通路に漏出する可能性があり、このオイル漏れが発生すると、エンジンオイルの消費が多くなるという問題がある。
実開平２−８５８３０号公報 However, in a two-stage turbocharging system in which a plurality of turbochargers may be used in series, for example, in the high-pressure stage turbo operation region, an intake passage between an upstream low-pressure stage turbo compressor outlet and a high-pressure stage compressor inlet is provided. Because of the negative pressure, the pressure between the low-pressure compressor blade and the center housing is also negative, and the oil that lubricates the bearings of the low-pressure turbocharger passes through the seal ring and leaks into the intake passage from the compressor outlet. When this oil leak occurs, there is a problem that the consumption of engine oil increases.
Japanese Utility Model Publication 2-85830

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数のターボチャージャを直列で使用する場合においても、吸気通路の上流側の低圧段コンプレッサーの軸受け部における潤滑オイルの漏出を防止できる、内燃機関の２段過給システム、内燃機関及びその潤滑オイル漏れ防止方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to provide a lubricating oil in a bearing portion of a low-pressure compressor upstream of an intake passage even when a plurality of turbochargers are used in series. An object of the present invention is to provide a two-stage supercharging system for an internal combustion engine, an internal combustion engine, and a lubricating oil leakage prevention method thereof that can prevent leakage.

上記のような目的を達成するための本発明に係る内燃機関の２段過給システムは、高圧段ターボチャージャと低圧段ターボチャージャとを直列に接続した２段過給システムを備えると共に、エンジンの潤滑オイルを前記高圧段ターボチャージャ及び前記低圧段ターボチャージャのそれぞれのセンターハウジングの部分の軸受け部に供給する潤滑オイルラインを備えた内燃機関の２段過給システムにおいて、前記低圧段ターボチャージャの低圧段コンプレッサー背面と、この低圧段コンプレッサー側の軸受け部のシールリングとの間に、高圧段ターボチャージャによる過給時に、加圧された気体を供給する気体供給ラインを設けることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a two-stage turbocharging system for an internal combustion engine according to the present invention includes a two-stage turbocharging system in which a high-pressure stage turbocharger and a low-pressure stage turbocharger are connected in series. In a two-stage supercharging system of an internal combustion engine having a lubricating oil line for supplying lubricating oil to a bearing portion of a center housing portion of each of the high-pressure stage turbocharger and the low-pressure stage turbocharger, the low pressure of the low-pressure stage turbocharger A gas supply line for supplying a pressurized gas at the time of supercharging by a high-pressure stage turbocharger is provided between the rear face of the stage compressor and the seal ring of the bearing portion on the low-pressure stage compressor side.

この構成により、低圧段コンプレッサーの背面と、この低圧段コンプレッサー側の軸受け部のシールリングとの間に供給された気体により、低圧段コンプレッサー側の軸受け部のシールリングに対して、低圧段コンプレッサーの背面側の圧力を高めて、低圧段ターボチャージャの軸受け部に供給される潤滑オイルがコンプレッサー背面側から吸気通路側へ漏出するのを防止することが可能となる。なお、この気体としてはエアー（空気）やその他のガスを使用することができる。   With this configuration, the gas supplied between the back surface of the low-pressure stage compressor and the seal ring of the bearing part on the low-pressure stage compressor side causes the low-pressure stage compressor to seal against the seal ring of the bearing part on the low-pressure stage compressor side. By increasing the pressure on the back side, it is possible to prevent the lubricating oil supplied to the bearing portion of the low-pressure stage turbocharger from leaking from the back side of the compressor to the intake passage side. In addition, as this gas, air (air) and other gas can be used.

上記の内燃機関の２段過給システムにおいて、前記高圧段ターボチャージャによる過給時に、前記気体供給ラインに設けた気体制御弁を開弁し、前記加圧された気体を前記低圧段コンプレッサー側の軸受け部に供給することを特徴とする。   In the two-stage supercharging system for an internal combustion engine, a gas control valve provided in the gas supply line is opened during supercharging by the high pressure turbocharger, and the pressurized gas is supplied to the low pressure compressor side. It supplies to a bearing part, It is characterized by the above-mentioned.

この構成により、低圧段コンプレッサー側の軸受け部における圧力バランスが大きく崩れる高圧段ターボチャージャの過給時に、加圧された気体を供給するので、このときの低圧段コンプレッサー側の軸受け部における圧力バランスを回復して、加圧気体を効率よく使用して潤滑オイルの吸気通路側への漏れを防止することが可能となる。   With this configuration, pressurized gas is supplied during supercharging of the high-pressure stage turbocharger in which the pressure balance in the bearing section on the low-pressure stage compressor side is greatly disrupted. Therefore, the pressure balance in the bearing section on the low-pressure stage compressor side at this time is By recovering, it becomes possible to efficiently use the pressurized gas and prevent leakage of the lubricating oil to the intake passage side.

上記の目的を達成するための本発明に係る内燃機関（エンジン）は、前記の２段階供給システムを用いたことを特徴とする。この構成により、２段過給システムを有し、かつ、潤滑オイルが漏れ出ることにより消費することを防止したエンジンを提供することが可能となる。   In order to achieve the above object, an internal combustion engine (engine) according to the present invention uses the above-described two-stage supply system. With this configuration, it is possible to provide an engine that has a two-stage supercharging system and prevents consumption of lubricating oil due to leakage.

上記のような目的を達成するための本発明に係る内燃機関の２段過給システムの潤滑オイル漏れ防止方法は、高圧段ターボチャージャと低圧段ターボチャージャとを直列に接続した２段過給システムを備えると共に、エンジンの潤滑オイルを前記高圧段ターボチャージャ及び前記低圧段ターボチャージャのそれぞれのセンターハウジングの部分の軸受け部に供給する潤滑オイルラインを備えた内燃機関の２段過給システムの潤滑オイル漏れ防止方法において、
前記低圧段ターボチャージャの低圧段コンプレッサーの背面と、この低圧段コンプレッサー側の軸受け部のシールリングとの間に、前記高圧段ターボチャージャによる過給時に、前記加圧された気体を前記低圧段コンプレッサー側の軸受け部に加圧された気体を供給して、この加圧された気体により、低圧段コンプレッサー側の軸受け部のシールリングに対して、低圧段コンプレッサーの背面側の圧力を高めて、低圧段ターボチャージャの軸受けに供給される潤滑オイルがコンプレッサー背面側から吸気通路側へ漏出するのを防止することを特徴とする。この構成により、前述した内燃機関の２段過給システムと同様の作用効果を得ることができる。 In order to achieve the above object, a lubricating oil leakage prevention method for a two-stage turbocharging system of an internal combustion engine according to the present invention includes a two-stage turbocharging system in which a high-pressure turbocharger and a low-pressure turbocharger are connected in series. And a lubricating oil for a two-stage turbocharging system of an internal combustion engine, including a lubricating oil line for supplying engine lubricating oil to a bearing portion of a center housing portion of each of the high-pressure stage turbocharger and the low-pressure stage turbocharger In the leak prevention method,
Between the back surface of the low-pressure stage compressor of the low-pressure stage turbocharger and the seal ring of the bearing portion on the low-pressure stage compressor side, the pressurized gas is supplied to the low-pressure stage compressor during supercharging by the high-pressure stage turbocharger. The pressurized gas is supplied to the bearing on the side, and this pressurized gas increases the pressure on the back side of the low-pressure compressor with respect to the seal ring on the bearing on the low-pressure compressor. The lubricating oil supplied to the stage turbocharger bearing is prevented from leaking from the back side of the compressor to the intake passage side. With this configuration, it is possible to obtain the same effects as those of the two-stage supercharging system for the internal combustion engine described above.

また、前記気体制御弁を圧力調整弁（レギュレーター）とすることにより、低圧段コンプレッサー側の軸受け部に供給する加圧気体の圧力が制御可能となり、そのため、軸受け部のシャフトに過度のスラスト方向（軸方向）への荷重がかかることを防止することが可
能となる。 In addition, by using the gas control valve as a pressure regulating valve (regulator), it is possible to control the pressure of the pressurized gas supplied to the bearing portion on the low-pressure stage compressor side. Therefore, excessive thrust direction ( It is possible to prevent a load in the axial direction) from being applied.

さらに、前記加圧気体の供給源として、エアーブレーキ用加圧エアーを用いることで、気体の加圧装置を新たに設置する等の大幅な改造を施すことなく、従来の内燃機関に本発明を適用することが可能となる。   Furthermore, the present invention can be applied to a conventional internal combustion engine by using pressurized air for an air brake as a supply source of the pressurized gas, without making a major modification such as newly installing a gas pressurizing device. It becomes possible to apply.

本発明に係る内燃機関の２段過給システム及びその潤滑オイル漏れ防止方法によれば、高圧段ターボの運転領域において低圧段ターボのコンプレッサー出口圧力が低い状態となり、低圧段ターボのセンターハウジングにおける軸受け部の潤滑オイルが、コンプレッサー側に流入する可能性が生じる状態となった際に、シールリング部とコンプレッサー背面に加圧された気体を供給することにより、コンプレッサー側の軸受け部の圧力を高めることができ、コンプレッサー側への潤滑オイルの漏出を防止することが可能となる。   According to the two-stage turbocharging system of an internal combustion engine and the lubricating oil leakage prevention method according to the present invention, the compressor outlet pressure of the low-pressure stage turbo is low in the operation region of the high-pressure stage turbo, and the bearing in the center housing of the low-pressure stage turbo Increase the pressure of the bearing part on the compressor side by supplying pressurized gas to the seal ring part and the back of the compressor when there is a possibility that the lubricating oil of the part will flow into the compressor side It is possible to prevent the lubricating oil from leaking to the compressor side.

以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の２段過給システム及びその潤滑オイル漏れ防止方法について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明に係る実施の形態の内燃機関の２段過給システム１の構成を示す。   Hereinafter, a two-stage supercharging system for an internal combustion engine and a method for preventing leakage of lubricating oil according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a two-stage supercharging system 1 for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

この内燃機関の２段過給システム１は、過給容量の小さいターボ即ち高圧段ターボチャージャ４０と、容量の大きいターボ即ち低圧段ターボチャージャ２０などの、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて仕様の異なる複数のターボチャージャを使用するエンジンの過給システムである。   This internal combustion engine two-stage turbocharging system 1 has a turbocharger with a small turbocharging capacity, that is, a high-pressure turbocharger 40, and a turbocharger with a large capacity, that is, a low-pressure turbocharger 20, according to the engine speed and engine load. An engine supercharging system using a plurality of different turbochargers.

この内燃機関の２段過給システム１では、内燃機関２の排気マニホールド３に接続する排気通路４に、上流側から高圧段ターボ４０の高圧段タービンと低圧段ターボ２０の低圧段タービン２３とが設けられている。また、吸気通路５において、インタークーラー６の上流側に、上流側から低圧段ターボ２０の低圧段コンプレッサー２１と、高圧段ターボ４０の高圧段コンプレッサーが設けられている。また、低圧段タービン２３には、ウエストゲート５５が設けられている。 In this two-stage turbocharging system 1 for an internal combustion engine, a high-pressure turbine of a high-pressure turbo turbo 40 and a low-pressure turbine 23 of a low-pressure turbo 20 are connected to an exhaust passage 4 connected to the exhaust manifold 3 of the internal combustion engine 2 from the upstream side. Is provided. Further, in the intake passage 5, a low-pressure stage compressor 21 of the low-pressure stage turbo 20 and a high-pressure stage compressor of the high-pressure stage turbo 40 are provided on the upstream side of the intercooler 6 from the upstream side . The low-pressure turbine 23 is provided with a waste gate 55.

これらの高圧段ターボ４０と低圧段ターボ２０は、それぞれ排気側の排気切換えバルブ５４と、吸気側の吸気切換えバルブ５３の開閉弁操作により、高圧段ターボ４０のみによる過給状態と、高圧段ターボ４０と低圧段ターボ２０による２段過給状態、及び、低圧段ターボ２０のみによる過給状態と、切換えられて、それぞれの状態で、内燃機関２の運転状態に最適な過給を行うものである。   These high-pressure stage turbo 40 and low-pressure stage turbo 20 are respectively in a supercharged state only by the high-pressure stage turbo 40 by the opening / closing valve operation of the exhaust-side exhaust switching valve 54 and the intake-side intake switching valve 53, and the high-pressure stage turbo. 40 and the two-stage supercharging state by the low-pressure stage turbo 20 and the supercharging state by only the low-pressure stage turbo 20 are switched, and the supercharging optimum for the operating state of the internal combustion engine 2 is performed in each state. is there.

吸気通路５には、低圧段コンプレッサー出口６１と吸気切換えバルブ５３の間に第１の圧力センサー（低圧段コンプレッサー出口の圧力センサー）５１を、吸気切換えバルブ５３とインタークーラー６の入口までの間に、第２の圧力センサー（インタークーラー入口の圧力センサー）５２を設置する。これらの圧力センサー５１、５２の出力信号はエンジン制御装置（図示しない）に送られる。また、吸気切換えバルブ５３、及び排気切換えバルブ５４のバルブポジション信号もエンジン制御装置に送られる。また、排気マニホールド３に排気メイン圧力センサー５０を設置し、出力信号はエンジン制御装置に送られるように構成している。   In the intake passage 5, a first pressure sensor (pressure sensor at the low pressure stage compressor outlet) 51 is provided between the low pressure stage compressor outlet 61 and the intake air switching valve 53, and between the intake air switching valve 53 and the inlet of the intercooler 6, A second pressure sensor (intercooler inlet pressure sensor) 52 is installed. The output signals of these pressure sensors 51 and 52 are sent to an engine control device (not shown). Further, the valve position signals of the intake switching valve 53 and the exhaust switching valve 54 are also sent to the engine control device. Further, an exhaust main pressure sensor 50 is installed in the exhaust manifold 3 so that an output signal is sent to the engine control device.

次に、高圧段ターボ４０、及び低圧段ターボ２０の２つを使用した際の、吸入空気Ａ及び排気ガスＧの流れについて説明する。   Next, the flow of the intake air A and the exhaust gas G when using the high-pressure stage turbo 40 and the low-pressure stage turbo 20 will be described.

図１の白抜きの矢印は吸入空気Ａの流れを示しており、吸気通路５から供給された吸入
空気Ａは、低圧段ターボ２０の低圧段コンプレッサー２１を通過し、高圧段ターボ４０のコンプレッサーを通過してインタークーラー６に供給される。このインタークーラー６に供給された吸入空気Ａは、エンジンの燃焼室（図示しない）で燃焼して排気ガスＧとなり、排気マニホールド３から排気され、塗りつぶした矢印で示した排気ガスＧは、高圧段ターボ４０のタービン、低圧段ターボ２０の低圧段タービン２３を通過し、排気通路４から排出される。 The white arrows in FIG. 1 indicate the flow of the intake air A. The intake air A supplied from the intake passage 5 passes through the low-pressure stage compressor 21 of the low-pressure stage turbo 20 and passes through the compressor of the high-pressure stage turbo 40. It passes through and is supplied to the intercooler 6. The intake air A supplied to the intercooler 6 burns in a combustion chamber (not shown) of the engine to become exhaust gas G, is exhausted from the exhaust manifold 3, and the exhaust gas G indicated by a solid arrow is a high-pressure turbo. It passes through the turbine 40 and the low-pressure turbine 23 of the low-pressure turbine 20 and is discharged from the exhaust passage 4.

なお、高圧段ターボ４０を使用しない場合は、吸気切換えバルブ５３及び排気切換えバルブ５４の弁操作により、高圧段ターボ４０をバイパスして吸入空気Ａは流れるようになる。   When the high-pressure stage turbo 40 is not used, the intake air A flows by bypassing the high-pressure stage turbo 40 by operating the intake switching valve 53 and the exhaust switching valve 54.

図１に示す、２段過給システム１により、低速低負荷域では容量の小さいターボ（高圧段ターボ）を用いて高過給を行い、高速高負荷域では容量の大きいターボ（低圧段ターボ）を用いて高過給を行う。また、それぞれのターボの領域のオーバーラップする領域においては、高圧段ターボと低圧段ターボを直列に使用し、２段過給を行う。これにより幅広い運転域で最適な過給を行うことが可能となっている。   The two-stage turbocharging system 1 shown in FIG. 1 performs high supercharging using a small-capacity turbo (high-pressure turbo) in the low-speed and low-load range, and large-capacity turbo (low-pressure turbo) in the high-speed and high-load range. Use the to boost the supercharge. Further, in a region where each turbo region overlaps, a high-pressure turbo and a low-pressure turbo are used in series to perform two-stage supercharging. This makes it possible to perform optimum supercharging in a wide operating range.

次に、ターボチャージャ２０、４０の軸受け部の潤滑について説明する。図２は２段過給システム１における低圧段ターボチャージャ２０の軸受け部の拡大図を示している。高圧段ターボ４０、及び低圧段ターボ２０は、それぞれセンターハウジング３６の上部にオイル供給部３１を有しており、このオイル供給部３１から、エンジンより供給されるエンジンオイルを潤滑オイルＬとしてベアリング部３３、軸受け部３７等に供給している。この軸受け部３７に供給されたオイルＬはそれぞれのベアリング部３３を通過し、センターハウジング３６内のオイル溜り３２で集められ、エンジンオイルのオイルパン（図示しない）に戻る構造となっている。   Next, lubrication of the bearing portions of the turbochargers 20 and 40 will be described. FIG. 2 shows an enlarged view of the bearing portion of the low-pressure turbocharger 20 in the two-stage turbocharging system 1. Each of the high-pressure stage turbo 40 and the low-pressure stage turbo 20 has an oil supply part 31 at the upper part of the center housing 36. The engine oil supplied from the engine from the oil supply part 31 is used as a lubricating oil L as a bearing part. 33, the bearing portion 37 and the like. The oil L supplied to the bearing portion 37 passes through the respective bearing portions 33, is collected by the oil reservoir 32 in the center housing 36, and returns to an oil pan (not shown) for engine oil.

また、軸受け部３７の外側のシャフト部２７には、それぞれ潤滑オイルＬが低圧段タービン２３及び低圧段コンプレッサー２１のタービンブレード２４や、コンプレッサーブレード２２などの翼部に漏れ出ないような構造、例えば、シールリング構造３５やラビリンス構造を設ける。さらに、コンプレッサー側のシャフト部２７には、スラスト方向の動きを抑制するためのスラストベアリング３４を配置する。   Further, in the shaft portion 27 outside the bearing portion 37, a structure in which the lubricating oil L does not leak into the blades such as the turbine blade 24 of the low-pressure turbine 23 and the low-pressure compressor 21 and the compressor blade 22, for example, A seal ring structure 35 and a labyrinth structure are provided. Furthermore, a thrust bearing 34 for suppressing the movement in the thrust direction is disposed on the compressor-side shaft portion 27.

なお図２は、低圧段ターボ２０の部分断面図を示しているが、高圧段ターボ４０の軸受け部の潤滑も、図２に示す低圧段ターボ２０の軸受け部とほぼ同様に行われる。   2 shows a partial cross-sectional view of the low-pressure stage turbo 20, the lubrication of the bearing part of the high-pressure stage turbo 40 is performed in substantially the same manner as the bearing part of the low-pressure stage turbo 20 shown in FIG.

本発明では、低圧段ターボ２０の軸受け部３７については、潤滑オイルライン３０とは別に、コンプレッサー側の軸受け部３７において、エアー供給ライン（気体供給ライン）１０を設ける。このエアー供給ライン１０の一端側は、シールリング３５とコンプレッサーブレード２２の間に設けた連通孔１２に接続される。この連通孔１２は、軸受け部３７の外側よりシャフト部２７に至る。   In the present invention, the air supply line (gas supply line) 10 is provided in the bearing portion 37 on the compressor side separately from the lubricating oil line 30 for the bearing portion 37 of the low-pressure stage turbo 20. One end side of the air supply line 10 is connected to a communication hole 12 provided between the seal ring 35 and the compressor blade 22. The communication hole 12 reaches the shaft portion 27 from the outside of the bearing portion 37.

このエアー供給ライン１０により、低圧段ターボ２０の外部からエンジン制御と連動された気体制御弁１１によりコントロールされた加圧エアーＡｃを、軸受け部３７に供給する。ここでは加圧エアーＡｃとして、エンジンに搭載されたエアーブレーキ用のコンプレッサーエアーを利用する。   By this air supply line 10, pressurized air Ac controlled by the gas control valve 11 linked with engine control is supplied to the bearing portion 37 from the outside of the low-pressure stage turbo 20. Here, compressor air for an air brake mounted on the engine is used as the pressurized air Ac.

図３にエアー供給ライン１０の部分の更なる拡大図を示す。エアー供給ライン１０からの加圧エアーＡｃの供給は、排気切換えバルブ５４、及び吸気切換えバルブ５３のバルブポジションをエンジン制御装置より感知して行う。高圧段ターボ４０の運転領域において、低圧段コンプレッサー２１の出口の第１の圧力センサー５１の検出圧力Ｐ１と、インタ
ークーラー６の入口の第２の圧力センサー５２の検出圧力Ｐ２をエンジン制御装置にて判定し、Ｐ１＜Ｐ２となる状態、即ち、高圧段ターボチャージャ４０が作動している状態では、気体制御弁１１を開弁して、低圧段ターボ２０のセンターハウジング３６の軸受け部３７に加圧エアーＡｃを供給する。一方、Ｐ１≧Ｐ２状態、即ち、高圧段ターボチャージャ４０が作動していない状態では、気体制御弁１１を閉弁とし、軸受け部３７には加圧エアーＡｃを供給しない。 FIG. 3 shows a further enlarged view of the air supply line 10. Supply of pressurized air Ac from the air supply line 10 is performed by sensing the valve positions of the exhaust switching valve 54 and the intake switching valve 53 from the engine control device. In the operating region of the high-pressure stage turbo 40, the detected pressure P1 of the first pressure sensor 51 at the outlet of the low-pressure stage compressor 21 and the detected pressure P2 of the second pressure sensor 52 at the inlet of the intercooler 6 are determined by the engine control device. In a state where P1 <P2, that is, in a state where the high pressure turbocharger 40 is operating, the gas control valve 11 is opened, and the pressurized air is applied to the bearing portion 37 of the center housing 36 of the low pressure turbo 20. Ac is supplied. On the other hand, in the P1 ≧ P2 state, that is, in the state where the high-pressure stage turbocharger 40 is not operating, the gas control valve 11 is closed and the pressurized air Ac is not supplied to the bearing portion 37.

上記のように、連通孔１２に加圧エアーＡｃを図３に示す矢印のように供給することで、シールリング３５とコンプレッサーブレード２２の背面２８との間の空間２９を加圧する制御を行う。   As described above, by supplying the pressurized air Ac to the communication hole 12 as shown by the arrow in FIG. 3, control is performed to pressurize the space 29 between the seal ring 35 and the back surface 28 of the compressor blade 22.

これにより、高圧段ターボ４０の作動によって、コンプレッサーブレード２２周辺の空気が吸われて、負圧が発生する状態においても、その負圧状態を加圧エアーＡｃの供給により解消することで、ベアリング部３３を介して供給される潤滑オイルＬがシールリング３５を乗り越え、漏れ出すことを防止することができる。   Thus, even when the air around the compressor blade 22 is sucked by the operation of the high-pressure stage turbo 40 and the negative pressure is generated, the negative pressure state is eliminated by the supply of the pressurized air Ac. It is possible to prevent the lubricating oil L supplied via 33 from getting over the seal ring 35 and leaking out.

従って、上記の構成の内燃機関及び内燃機関の２段過給システムによれば、複数のターボチャージャを直列で使用する場合においても、吸気通路５の上流側の低圧段コンプレッサー２１の軸受け部３７における潤滑オイルＬの漏出を防止できる。   Therefore, according to the internal combustion engine and the internal combustion engine two-stage turbocharging system configured as described above, even when a plurality of turbochargers are used in series, in the bearing portion 37 of the low-pressure stage compressor 21 upstream of the intake passage 5. Leakage of the lubricating oil L can be prevented.

本発明に係る実施の形態の内燃機関及びその２段過給システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the internal combustion engine of embodiment which concerns on this invention, and its two-stage supercharging system. ２段過給システムの低圧段ターボチャージャの軸受け部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the bearing part of the low pressure stage turbocharger of a two stage supercharging system. 図２の気体供給ラインの周辺の構成を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the structure of the periphery of the gas supply line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ ２段過給システム
２ エンジン
３ 排気マニホールド
６ インタークーラー
１０ 気体供給ライン
１１ 気体制御弁
１２ 連通孔
２０ 低圧段ターボチャージャ
２１ 低圧段コンプレッサー
２８ 低圧段コンプレッサーの背面
２９ 空間
３０ 潤滑オイルライン
３５ シールリング
３６ センターハウジング
３７ 軸受け部
４０ 高圧段ターボチャージャ
Ｐ１ 低圧段コンプレッサー出口圧力
Ｐ２ インタークーラー入口圧力
Ａ 吸入空気
Ａｃ 加圧エアー
Ｇ 排気ガス
Ｌ 潤滑オイル 1 Two-stage turbocharging system 2 Engine 3 Exhaust manifold 6 Intercooler 10 Gas supply line 11 Gas control valve 12 Communication hole 20 Low-pressure stage turbocharger 21 Low-pressure stage compressor 28 Back face of low-pressure stage compressor 30 Space 30 Lubricating oil line 35 Seal ring 36 Center Housing 37 Bearing 40 High-pressure turbocharger P1 Low-pressure compressor outlet pressure P2 Intercooler inlet pressure A Intake air Ac Pressurized air G Exhaust gas L Lubricating oil

Claims (4)

高圧段ターボチャージャと低圧段ターボチャージャとを直列に接続した２段過給システムを備えると共に、エンジンの潤滑オイルを前記高圧段ターボチャージャ及び前記低圧段ターボチャージャのそれぞれのセンターハウジングの部分の軸受け部に供給する潤滑オイルラインを備えた内燃機関の２段過給システムにおいて、
前記低圧段ターボチャージャの低圧段コンプレッサー背面と、この低圧段コンプレッサー側の軸受け部のシールリングとの間に、高圧段ターボチャージャによる過給時に、加圧された気体を供給する気体供給ラインを設けたことを特徴とする内燃機関の２段過給システム。 A two-stage turbocharging system in which a high-pressure stage turbocharger and a low-pressure stage turbocharger are connected in series is provided, and the lubricating oil of the engine is used for bearings in the center housing portions of the high-pressure stage turbocharger and the low-pressure stage turbocharger. In a two-stage supercharging system for an internal combustion engine equipped with a lubricating oil line to supply
A gas supply line for supplying pressurized gas is provided between the back surface of the low-pressure stage compressor of the low-pressure stage turbocharger and the seal ring of the bearing portion on the low-pressure stage compressor side when supercharging is performed by the high-pressure stage turbocharger. A two-stage supercharging system for an internal combustion engine, characterized in that: 前記高圧段ターボチャージャによる過給時に、前記気体供給ラインに設けた気体制御弁を開弁し、前記加圧された気体を前記低圧段コンプレッサー側の軸受け部に供給することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の２段過給システム。   The gas control valve provided in the gas supply line is opened at the time of supercharging by the high pressure turbocharger, and the pressurized gas is supplied to the bearing portion on the low pressure stage compressor side. 2. A two-stage supercharging system for an internal combustion engine according to 1. 請求項１又は２に記載の２段過給システムを用いたことを特徴とする内燃機関。   An internal combustion engine using the two-stage supercharging system according to claim 1 or 2. 高圧段ターボチャージャと低圧段ターボチャージャとを直列に接続した２段過給システムを備えると共に、エンジンの潤滑オイルを前記高圧段ターボチャージャ及び前記低圧段ターボチャージャのそれぞれのセンターハウジングの部分の軸受け部に供給する潤滑オイルラインを備えた内燃機関の２段過給システムの潤滑オイル漏れ防止方法において、
前記低圧段ターボチャージャの低圧段コンプレッサーの背面と、この低圧段コンプレッサー側の軸受け部のシールリングとの間に、高圧段ターボチャージャによる過給時に、加圧された気体を前記低圧段コンプレッサー側の軸受け部に供給して、この加圧された気体により、低圧段コンプレッサー側の軸受け部のシールリングに対して、低圧段コンプレッサーの背面側の圧力を高めて、低圧段ターボチャージャの軸受けに供給される潤滑オイルがコンプレッサー背面側から吸気通路側へ漏出するのを防止することを特徴とする内燃機関の２段過給システムの潤滑オイル漏れ防止方法。 A two-stage turbocharging system in which a high-pressure stage turbocharger and a low-pressure stage turbocharger are connected in series is provided, and the lubricating oil of the engine is used for bearings in the center housing portions of the high-pressure stage turbocharger and the low-pressure stage turbocharger. In a method for preventing lubricating oil leakage of a two-stage supercharging system of an internal combustion engine having a lubricating oil line to be supplied to
Between the back of the low-pressure stage compressor of the low-pressure stage turbocharger and the seal ring of the bearing portion on the low-pressure stage compressor side , pressurized gas is supplied to the low-pressure stage compressor side during supercharging by the high-pressure stage turbocharger . Supplied to the bearing section, the pressurized gas increases the pressure on the back side of the low-pressure stage compressor against the seal ring on the bearing section on the low-pressure stage compressor side, and is supplied to the bearing of the low-pressure stage turbocharger. A method for preventing leakage of lubricating oil in a two-stage turbocharging system of an internal combustion engine, wherein the lubricating oil is prevented from leaking from the back side of the compressor to the intake passage side.
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