CN105697133A - 内燃机用增压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机用增压装置，其能够防止用于冷却压缩空气的中间冷却器的腐蚀，并且与具备过滤器式的收集装置相比能够提高内燃机的吸气效率。在内燃机用增压装置中，设置有向涡轮部供给内燃机的废气的废气供给通路、将从涡轮部排出的废气向外部排出的排气通路、供给被吸入压缩机部吸入空气的吸气通路、将从压缩机部排出的压缩空气向内燃机供给的压缩空气通路、将在压缩空气通路中流通的压缩空气冷却的中间冷却器、以及使在排气通路中流通的废气的至少一部分向吸气通路回流的LPL－EGR通路。在压缩空气通路中，在比中间冷却器靠上游的位置，设置有收集压缩空气中的异物的旋风式收集装置。

Description

内燃机用增压装置
技术领域
本发明涉及内燃机用增压装置。
背景技术
在内燃机用增压装置所具备的涡轮增压器中，构成为涡轮叶轮和压缩机叶轮经由转子轴一体旋转。并且，构成为通过向涡轮叶轮供给内燃机的废气来使涡轮叶轮旋转，从而使压缩机叶轮旋转，将吸入空气压缩并朝向内燃机排出(参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002－180841号公报
发明内容
发明要解决的课题
在内燃机中，有如下的一种内燃机：为了谋求废气中的氮氧化物(NOx)的减少和燃烧效率的提高等而具备LPL－EGR(低压回路废气再循环)装置，所述LPL－EGR装置将涡轮增压器的下游的废气的一部分向涡轮增压器的压缩机上游回流。然而，在压缩机下游设置有用于将从压缩机排出的压缩空气冷却的中间冷却器。中间冷却器通常将铝制等的薄膜层叠而构成。并且，由于在向压缩机上游回流的废气(EGR气体)中含有冷凝水等异物，因此如果该冷凝水到达中间冷却器，则存在该冷凝水附着于中间冷却器的薄膜而使中间冷却器腐蚀的问题。
为了抑制该中间冷却器的腐蚀，考虑在压缩空气的流路上设置具备收集冷凝水等异物的过滤器的过滤器式收集装置。但是，在设置过滤器式收集装置的情况下，压力损失容易变大。并且，如果该压力损失变得过大，则存在内燃机的吸气效率降低的问题。因此，在具备过滤器式收集装置的增压装置中，为了在抑制内燃机的吸气效率的降低的同时充分地去除冷凝水和粒子状物质等各种异物，其尚有改良的余地。
本发明是鉴于这样的背景而做出的发明，提供一种内燃机用增压装置，该内燃机用增压装置能够防止用于冷却压缩空气的中间冷却器的腐蚀，并且与具备过滤器式收集装置的情况相比，能够实现内燃机的吸气效率的提高。
用于解决课题的手段
本发明的一个形态是一种内燃机用增压装置，其具备：涡轮增压器，所述涡轮增压器具有涡轮部和压缩机部，所述涡轮部具备涡轮叶轮，所述压缩机部具备与所述涡轮叶轮连接的压缩机叶轮；废气供给通路，所述废气供给通路向所述涡轮部供给内燃机的废气；排气通路，所述排气通路将从所述涡轮部排出的废气向外部排出；吸气通路，所述吸气通路供给被吸入所述压缩机部的吸入空气；压缩空气通路，所述压缩空气通路将从所述压缩机部排出的压缩空气向所述内燃机供给；中间冷却器，所述中间冷却器将在所述压缩空气通路中流通的压缩空气冷却；以及LPL－EGR通路，所述LPL－EGR通路使在所述排气通路中流通的废气的至少一部分向所述吸气通路回流，在所述压缩空气通路上，在比所述中间冷却器靠上游的位置，设置有收集所述压缩空气中的异物的旋风式收集装置。
发明的效果
在所述内燃机用增压装置中，利用内燃机的废气使涡轮叶轮旋转进而使压缩机叶轮旋转，并利用压缩机叶轮将从吸气通路被供给的空气压缩。压缩空气在压缩空气通路中流通，在通过旋风式收集装置而到达中间冷却器之后，向内燃机供给。在旋风式收集装置中，利用该压缩空气的增压压力而在收集装置内产生回旋流。并且，由于回旋流而在压缩空气中产生离心力，EGR气体中包含的冷凝水等就会从该压缩空气被分离。由此，能够抑制冷凝水附着在连接于收集装置的下游的中间冷却器上，能够抑制中间冷却器的腐蚀。并且，由于收集装置设置在压缩空气流通的压缩空气通路上，因此，能够将压缩空气的增压压力作为使流入收集装置的压缩空气产生回旋流的能量而有效地利用。
在所述内燃机用增压装置中，由于采用旋风式收集装置作为收集装置，因此能够高效地收集冷凝水等异物。由此，与设置过滤器的情况相比，能够抑制压力损失，能够实现内燃机中的吸气效率的提高。
如上所述，根据本发明，能够提供一种内燃机用增压装置，该内燃机用增压装置能够防止用于冷却压缩空气的中间冷却器的腐蚀，并且与具备过滤器式收集装置的情况相比，能够实现内燃机的吸气效率的提高。
附图说明
图1是表示实施例1中的内燃机用增压装置的示意图。
图2是实施例1中的旋风式收集装置的示意图。
图3是表示实施例1中的排出通路开闭部的开闭控制的形态的流程图。
图4是表示实施例1中的旁通通路开闭部的开闭控制的形态的流程图。
具体实施方式
在所述压缩空气通路上，能够具备绕过所述收集装置而旁通的旁通通路、开闭该旁通通路的旁通通路开闭部以及控制该旁通通路开闭部的开闭状态的旁通通路开闭控制部。在该情况下，利用旁通通路开闭控制部，在所希望的时机打开旁通通路开闭部使旁通通路流通，由此，能够使在压缩空气通路中流通的压缩空气绕过收集装置而旁通。其结果是，能够减少压缩空气通路中的压缩空气的流通阻力，能够防止内燃机中的吸气效率的降低。
所述旁通通路开闭控制部具备开闭所述LPL－EGR通路的LPL－EGR通路开闭部，并且能够构成为：在所述LPL－EGR通路开闭部打开时进行控制，关闭所述旁通通路开闭部，在所述LPL－EGR通路开闭部关闭时进行控制，打开所述旁通通路开闭部。在该情况下，能够做到仅在EGR气体向压缩机部供给时，使压缩空气通过收集装置，而在EGR气体不向压缩机部供给时，使压缩空气绕过收集装置而旁通。在EGR气体不向压缩机部供给时，在压缩空气中没有混入冷凝水等异物，因此不需要通过收集装置。因此，只在需要从压缩空气分离冷凝水等异物时使压缩空气通过收集装置，而在不需要进行该异物的分离时，使压缩空气绕过收集装置而旁通，能够减少压缩空气通路中的压缩空气的流通阻力，因此，能够在防止中间冷却器的腐蚀的同时防止内燃机中的吸气效率的降低。
所述内燃机用增压装置能够具备储存由所述收集装置收集到的收集物的储存部、将储存在储存部中的所述收集物排出的排出通路、开闭该收集物排出通路的排出通路开闭部、以及控制该排出通路开闭部的开闭状态的开闭控制部。在该情况下，能够利用开闭控制部控制储存在储存部中的收集物的排出，因此防止了在储存部中积累过多的收集物的情况。
实施例
(实施例1)
利用图1～图4说明所述内燃机用增压装置的实施例。
如图1所示，本例的内燃机用增压装置1具备涡轮增压器10，所述涡轮增压器10具有涡轮部20和压缩机部30，所述涡轮部20具备涡轮叶轮2，所述压缩机部30具备与涡轮叶轮2连接的压缩机叶轮3。此外，在内燃机用增压装置1中具备废气供给通路5和排气通路6，所述废气供给通路5向涡轮部20供给内燃机100的废气，所述排气通路6将从涡轮部20排出的废气向外部排出。另外，设置有吸气通路7、压缩空气通路33、中间冷却器108和LPL－EGR通路8，所述吸气通路7供给被吸入压缩机部30的吸入空气，所述压缩空气通路33将从压缩机部30排出的压缩空气向内燃机100供给，所述中间冷却器108将在压缩空气通路33中流通的压缩空气冷却，所述LPL－EGR通路8使在排气通路6中流通的废气的至少一部分向吸气通路7回流。
并且，在压缩空气通路33上，在比中间冷却器108靠上游的位置，设置有收集压缩空气中的异物的旋风式收集装置9。
以下详细叙述本例的内燃机用增压装置1的结构。
如图1所示，在内燃机用增压装置1中，在涡轮部20连接有废气供给通路5和排气通路6，废气供给通路5与汽车等的内燃机100的排气歧管101连接。另外，在涡轮部20设置有绕过涡轮叶轮2而旁通的废气门阀60和驱动废气门阀60的驱动器61。在排气通路6的下游设置有废气用三元催化部106和DPF105。LPL－EGR通路8在DPF105的下游与排气通路6连接。在LPL－EGR通路8中设置有将在LPL－EGR通路8中流通的EGR气体冷却的EGR冷却器53和开闭LPL－EGR通路8并规定EGR气体的流量的EGR阀51，EGR阀51与控制EGR阀51的开闭的气体流量调节部52连接。气体流量调节部52与搭载于该汽车的ECU(发动机控制单元)97连接。
如图1所示，涡轮叶轮2经由转子轴4与压缩机叶轮3连结。转子轴4在轴承外壳43中被可旋转地轴支承。由此，构成为压缩机叶轮3伴随着涡轮叶轮2的旋转而旋转。
如图1所示，在具备压缩机叶轮3的压缩机部30的吸入口31连接有吸气通路7。在吸气通路7中设置有空气净化器107，在空气净化器107的下游，连接有PCV通路11和LPL－EGR通路8，所述PCV通路11供泄漏气体从内燃机100的曲轴箱内流出。另外，在压缩机部30设置有排出压缩空气的排出口32，在排出口32连接有压缩空气通路33。在压缩空气通路33上设置有中间冷却器108。并且，在压缩空气通路33上，在中间冷却器108的上游设置有收集装置9。在本例中，收集装置9在压缩空气通路33上位于排出口32的紧后方。
从内燃机100的排气歧管101排出的废气由废气供给通路5供给至涡轮部20，并使涡轮叶轮2旋转。然后，利用涡轮叶轮2的旋转力，经由转子轴4使压缩机叶轮3旋转。由压缩机叶轮3的旋转而产生吸气负压，吸入气体从吸气通路7朝向压缩机叶轮3被吸引。吸入气体在被吸入压缩机部30内并被压缩之后，从压缩机部30通过排出口32而排出至压缩空气通路33。然后，该压缩空气通过收集装置9，经由中间冷却器108和进气歧管102而被送入内燃机100。
如图2所示，收集装置9是旋风式收集装置。收集装置9具有主体部90、吸气导入部91、吸气吸引部92以及储存部93。主体部90的轴向(铅垂方向)Y的上侧形成为圆筒状，并且其轴向Y的下侧形成为大致圆锥状。吸气导入部91与主体部90的侧壁90a连接。吸气吸引部92与主体部90的轴向Y的上部连接。储存部93与主体部90的轴向Y下部连接。在本例中，收集装置9是切线流入式并且是反转式的旋风式收集装置，所述切线流入式是指吸气导入部91以沿主体部90的切线方向延伸的方式连接的切线流入式，所述反转式是指储存部93和吸气吸引部92在轴向Y上相对于主体部90设置于相反侧的反转式。
如图2所示，从排出口32(参照图1)排出的压缩空气P利用其增压压力，通过压缩空气通路33而从吸气导入部91流入主体部90内。流入主体部90的压缩空气P通过沿着主体部90的圆筒状的内周面流通，从而在主体部90内回旋而产生回旋流R，压缩空气P产生离心力。由此，在压缩空气P中，EGR气体中包含的冷凝水等异物聚集在主体部90的内周面而被收集。被收集的收集物由于重力而储存于主体部90的轴向Y下方的储存部93。
如图1所示，在储存部93连接有收集物排出通路94、排出通路阀95和开闭控制部96，所述收集物排出通路94将储存在储存部93中的所述收集物排出，所述排出通路阀95作为开闭收集物排出通路94的排出通路开闭部，所述开闭控制部96控制排出通路阀95的开闭状态。利用开闭控制部96将排出通路阀95开放，由此，储存在储存部93中的收集物通过收集物排出通路94而被向外部排出。
在本例中，开闭控制部96根据经由ECU97传递的点火开关(未图示)的开启状态和关闭状态，来控制排出通路阀95的开闭状态。具体来说，如图3所示，开闭控制部96当从ECU97接收到点火开关为开启状态的信号IGSW－ON时(步骤S1中的是)，封闭排出通路阀95(步骤S2)。由此，储存部93内的收集物成为被储存的状态。开闭控制部96当从ECU97接收到点火开关为关闭状态的信号IGSW－OFF时(步骤S1中的否和步骤S3中的是)，开闭控制部96将排出通路阀95开放(步骤S4)。由此，储存部93内的收集物通过收集物排出通路94被向外部排出。
因此，在汽车的行驶时和怠速时等内燃机100正在工作的情况下，储存部93内的收集物被维持在被储存的状态，而在该内燃机100停止着的情况下，进行储存部93内的收集物的排出。
此外，在压缩空气通路33上设置有绕过收集装置9而旁通的旁通通路80。在旁通通路80上，具备旁通阀81和旁通通路开闭控制部82，所述旁通阀81作为开闭该旁通通路80的旁通通路开闭部，所述旁通通路开闭控制部82控制旁通阀81的开闭状态。旁通通路开闭控制部82与ECU97连接。
并且，构成为：当利用作为LPL－EGR通路开闭控制部的气体流量调节部52而将作为LPL－EGR通路开闭部的EGR阀51打开时，旁通通路开闭控制部82进行控制，关闭旁通阀81。另一方面，当利用气体流量调节部52而将EGR阀51关闭时，旁通通路开闭控制部82进行控制，打开旁通阀81。
即，如图4所示，旁通通路开闭控制部82中的旁通阀81的开闭控制如下地进行。首先，ECU97判断EGR阀51是否打开(步骤S11)。ECU97在判断为EGR阀51打开时(步骤S11的是)，利用旁通通路开闭控制部82进行控制，关闭旁通阀81(步骤S12)。ECU97在判断为EGR阀51关闭时(步骤S11的否)，利用旁通通路开闭控制部82进行控制，打开旁通阀81(步骤S13)。由此，在EGR阀51是开放状态时旁通阀81成为封闭状态，而在EGR阀51是封闭状态时旁通阀81成为开放状态，即，以两者的开闭状态相反的方式同步地进行控制。
接下来，详细叙述本例的内燃机用增压装置1的作用效果。
根据内燃机用增压装置1，通过利用内燃机100的废气使涡轮叶轮2旋转，从而使压缩机叶轮3旋转，从吸气通路7供给的空气被压缩机叶轮3压缩。压缩空气P在压缩空气通路33中流通，在通过旋风式收集装置9到达中间冷却器108之后，被供给至内燃机100。在旋风式收集装置9中，由于该压缩空气P的增压压力而在收集装置9内产生回旋流R。然后，由于回旋流R，压缩空气P产生离心力，EGR气体中包含的冷凝水等从压缩空气P被分离。由此，能够抑制冷凝水附着在与收集装置9的下游连接的中间冷却器108上，能够抑制中间冷却器108的腐蚀。并且，由于收集装置9设置在压缩空气P流通的压缩空气通路33上，所以能够将压缩空气P的增压压力作为使流入收集装置9的压缩空气P产生回旋流R的能量有效地加以利用。由此，与具备过滤器式收集装置的情况相比，能够实现内燃机100的吸气效率的提高。
在本例中，收集装置9在压缩空气通路33上位于排出口32的紧后方。由此，在收集装置9中，能够将压缩空气P的增压压力作为使压缩空气P产生回旋流R的能量更有效地加以利用。
在所述内燃机用增压装置1中，由于采用旋风式收集装置作为收集装置9，因此能够高效地收集冷凝水等异物。由此，与设置过滤器的情况相比，能够抑制压力损失，能够实现内燃机100的吸气效率的提高。
在本例中，在压缩空气通路33上，具备绕过收集装置9而旁通的旁通通路80、作为开闭该旁通通路80的旁通通路开闭部的旁通阀81、以及控制该旁通阀81的开闭状态的旁通通路开闭控制部82。由此，通过利用旁通通路开闭控制部82在所希望的时机打开旁通阀81使旁通通路80流通，从而能够使在压缩空气通路33中流通的压缩空气P绕过收集装置9而旁通。其结果是，能够减少压缩空气通路33中的压缩空气P的流通阻力，能够防止内燃机100中的吸气效率的降低。
此外，在本例中，内燃机用增压装置1具备作为开闭LPL－EGR通路8的LPL－EGR通路开闭部的EGR阀51，并且，旁通通路开闭控制部82在EGR阀51打开时进行控制将旁通阀81关闭，在EGR阀51关闭时进行控制将旁通阀81打开。由此，仅在EGR气体向压缩机部30供给时，使压缩空气P通过收集装置9，而在EGR气体不向压缩机部30供给时，则使压缩空气P绕过收集装置9而旁通。
在本例中，具备储存由收集装置9收集到的收集物的储存部93、将储存在储存部93中的收集物排出的收集物排出通路94、开闭收集物排出通路94的排出通路开闭部(排出通路阀95)、以及控制排出通路开闭部(排出通路阀95)的开闭状态的开闭控制部96。由此，能够利用开闭控制部96在所希望的时机将储存在储存部93中的收集物排出，能够减少对环境的影响。
在本例中，作为旋风式收集装置9，采用了切线流入式且是反转式的结构，但不限于此。收集装置9只要是旋风式即可，也可以采用轴流式来代替本例的切线流入式，所述轴流式是：吸气导入部91与轴向Y平行地与主体部90的上部连接，并且在主体部90内具备用于对压缩空气P赋予回旋流的导叶。另外，也可以采用直进式来代替本例的反转式，所述直进式是：储存部93和吸气吸引部92相对于主体部90设置在同一侧。
如上所述，根据本例，能够提供一种内燃机用增压装置1，其能够防止用于冷却压缩空气的中间冷却器108的腐蚀，并且与具备过滤器式收集装置的情况相比，能够实现内燃机100的吸气效率的提高。
附图标记的说明
1内燃机用增压装置
10涡轮增压器
108中间冷却器
2涡轮叶轮
20涡轮部
3压缩机叶轮
30压缩机部
33压缩空气通路
5废气供给通路
6排气通路
7吸气通路
8LPL－EGR通路
9收集装置
93储存部。

Claims (4)

1.一种内燃机用增压装置，其特征在于，具备：
涡轮增压器，所述涡轮增压器具有涡轮部和压缩机部，所述涡轮部具备涡轮叶轮，所述压缩机部具备与所述涡轮叶轮连接的压缩机叶轮；
废气供给通路，所述废气供给通路向所述涡轮部供给内燃机的废气；
排气通路，所述排气通路将从所述涡轮部排出的废气向外部排出；
吸气通路，所述吸气通路供给被吸入所述压缩机部的吸入空气；
压缩空气通路，所述压缩空气通路将从所述压缩机部排出的压缩空气向所述内燃机供给；
中间冷却器，所述中间冷却器将在所述压缩空气通路中流通的压缩空气冷却；以及
LPL－EGR通路，所述LPL－EGR通路使在所述排气通路中流通的废气的至少一部分向所述吸气通路回流，
在所述压缩空气通路上，在比所述中间冷却器靠上游的位置，设置有收集所述压缩空气中的异物的旋风式收集装置。
2.根据权利要求1所述的内燃机用增压装置，其特征在于，
在所述压缩空气通路上，具备绕过所述收集装置而旁通的旁通通路、开闭所述旁通通路的旁通通路开闭部以及控制所述旁通通路开闭部的开闭状态的旁通通路开闭控制部。
3.根据权利要求2所述的内燃机用增压装置，其特征在于，
还具备开闭所述LPL－EGR通路的LPL－EGR通路开闭部，并且，所述旁通通路开闭控制部构成为：当所述LPL－EGR通路开闭部打开时，所述旁通通路开闭控制部进行控制，关闭所述旁通通路开闭部，当所述LPL－EGR通路开闭部关闭时，所述旁通通路开闭控制部进行控制，打开所述旁通通路开闭部。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机用增压装置，其特征在于，
还具备：储存部，所述储存部储存由所述收集装置收集到的收集物；收集物排出通路，所述收集物排出通路将储存在所述储存部中的所述收集物排出；排出通路开闭部，所述排出通路开闭部开闭所述收集物排出通路；以及开闭控制部，所述开闭控制部控制所述排出通路开闭部的开闭状态。
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