CN110206614A - 涡轮增压器、发动机及车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种涡轮增压器、发动机及车辆，其中，涡轮增压器包括压气机、中间体以及涡轮机，所述压气机的压轮和所述涡轮机的涡轮之间通过转轴传动，所述转轴穿过所述中间体，所述中间体开设有用于与曲轴箱通风出口连通的开口，所述中间体内设有套设在所述转轴上的离心分离器，来自所述曲轴箱通风出口的油气混合物经由所述离心分离器后，气体流入所述压气机。将能够进行油气分离的离心分离器集成在涡轮增压器中，节省了零部件的布置空间。涡轮增压器在工作时转轴旋转，离心分离器也随之转动，油气混合物中的油沿径向移动，气体大体沿轴向移动进入到压气机中。发动机产生的废气能够驱动涡轮高速转动，同样高速转动的离心分离器具有良好的分离效率。

Description

涡轮增压器、发动机及车辆
技术领域
本公开涉及车辆零部件领域，具体地，涉及一种涡轮增压器、发动机及车辆。
背景技术
在发动机工作时，部分高压可燃混合气和燃烧废气在活塞高速往复运动时从活塞间隙窜入曲轴箱中，为保证环境清洁，法规要求这部分气体需要重新导入至燃烧室。在相关技术中，设置曲轴箱通风***，来自曲轴箱通风出口的油气混合物通过油气分离器，再经负压源的负压抽气，形成出气—油气分离—负压抽气的过程，最终将气体导入到发动机的燃烧室中。在大负荷时的负压源一般由增压器前端提供，增压器和油气分离器配合安装，需要考虑连接关系，装配精度等因素，并且尤其分离效果有限。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种涡轮增压器，该涡轮增压器能够集成油气分离器，结构简单且具有良好的油气分离效果。
本公开的另一个目的是提供一种发动机，该发动机配置有本公开第一个方面提供的涡轮增压器。
本公开的再一个目的是提供一种车辆，该车辆配置有本公开第二个方面提供的发动机。
为了实现上述目的，本公开提供一种涡轮增压器，其特征在于，包括涡轮机和压气装置，所述涡轮机的涡轮连接有转轴，所述压气装置具有被所述转轴穿过的空腔，所述空腔开设有与曲轴箱通风出口连通的开口，所述空腔内设有套设在所述转轴上的离心分离器，来自所述曲轴箱通风出口的油气混合物经由所述离心分离器后，气体和油分别通过各自的通道从所述压气装置流出。
可选地，所述开口和所述离心分离器之间设有导向板。
可选地，所述压气装置包括：压气机，所述压气机的压轮和所述涡轮机的涡轮之间通过所述转轴传动；和中间体，设置在所述压气机与所述涡轮机之间，并被所述转轴穿过，所述空腔形成在所述中间体中，来自所述曲轴箱通风出口的油气混合物经由所述离心分离器后，气体流入所述压气机，油经由所述中间体的周面流出。
可选地，所述离心分离器设置在所述中间体的接近所述压气机的一端，所述开口开设在所述中间体的接近所述涡轮机的一端。
可选地，所述中间体的内周面上开设有回油孔，外周面开设有油出口，每个所述回油孔分别与所述油出口连通。
可选地，所述回油孔和所述油出口之间设有回油池，来自所述曲轴箱通风出口的油气混合物经过所述离心分离器后，油依次经由所述回油孔、所述回油池以及所述油出口流出。
可选地，所述压气机包括容纳所述压轮的压壳，所述压壳的接近所述中间体的端面中开设有第一润滑油道，所述转轴中开设有轴向的第二润滑油道，所述第一润滑油道和所述第二润滑油道连通。
可选地，所述涡轮机包括容纳所述涡轮的蜗壳，所述蜗壳的接近所述中间体的端面中开设有冷却水流道。
可选地，所述第一润滑油道包括依次连通的外油道、中间油道以及内油道，所述外油道从外至内沿径向延伸，所述中间油道形成为环形，所述内油道包括沿周向间隔设置的多条，每条所述内油道将所述中间油道和所述第二润滑油道连通。
可选地，所述离心分离器包括叠置并留有间隙的多层转盘，所述转盘开设有用于套设在所述转轴上的第一通孔，和临近于所述第一通孔的第二通孔。
可选地，所述第二通孔包括多个，并环绕所述第一通孔间隔布置。
根据本公开的第二个方面，提供一种发动机，包括涡轮增压器，所述涡轮增压器为根据以上所述的涡轮增压器。
根据本公开的第三个方面，提供一种车辆，包括发动机，所述发动机为根据以上所述的发动机。
通过上述技术方案，将能够进行油气分离的离心分离器集成在涡轮增压器中，节省了零部件的布置空间，结构简单。由于涡轮增压器在工作时转轴旋转，离心分离器也随之转动，在这一过程中，油气混合物中重量较大的油沿径向移动，即朝向空腔的内周面移动，而重量较小的气体能够大体沿轴向移动。发动机产生的废气能够驱动涡轮高速转动，同样高速转动的离心分离器具有良好的分离效率。进入到压气装置中的气体与原本进入到涡轮增压器中的待增压空气混合，还可以提高发动机的进气效率。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据本公开的一个实施方式的涡轮增压器的结构示意图；
图2是图1示出的实施方式中，流体的流向图；
图3是根据本公开的一个实施方式的涡轮增压器中离心分离器的示意图。
附图标记说明
10 压气机 11 压轮
12 压壳 121 第一润滑油道
20 中间体 21 开口
22 回油孔 23 油出口
24 回油池 30 涡轮机
31 涡轮 32 蜗壳
321 冷却水流道 40 转轴
41 第二润滑油道 50 离心分离器
51 第一通孔 52 第二通孔
60 导向板 1211 外油道
1212 中间油道 1213 内油道
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词“内”、“外”是针对相应零部件的本身轮廓而言的，本公开中使用的术语“第一”、“第二”是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，下面的说明涉及附图时，同一附图标记在不同的附图中表示相同的要素。
涡轮增压器包括涡轮机和能够对气体增压的压气装置，参照图1和图2，涡轮机30连接于发动机的排气通道，发动机产生的废气驱动涡轮31转动，然后废气流L3排入排气管道中。涡轮31通过转轴40驱动压气装置，可以对进入压气装置的气体增压，增压后形成空气流L2，进入到发动机的进气歧管中，为发动机供气。如图1所示，压气装置具有被转轴40穿过的空腔，空腔开设有与曲轴箱通风出口连通的开口21，空腔内设有套设在转轴40上的离心分离器50，来自曲轴箱通风出口的油气混合物经由离心分离器50后，气体和油分别通过各自的通道从压气装置流出。这样，将能够进行油气分离的离心分离器50集成在涡轮增压器中，节省了零部件的布置空间，结构简单。由于涡轮增压器在工作时转轴40旋转，离心分离器50也随之转动，在这一过程中，油气混合物中重量较大的油沿径向移动，即朝向空腔的内周面移动，而重量较小的气体能够大体沿轴向移动。发动机产生的废气能够驱动涡轮31高速转动，同样高速转动的离心分离器50具有良好的分离效率。进入到压气装置中的气体与原本进入到涡轮增压器中的待增压空气混合，还可以提高发动机的进气效率。
进一步地，如图1所示，开口21和离心分离器50之间可以设有导向板60，导向板60一端连接在开口21处，另一端朝向离心分离器50的端部的中间部位延伸，使得大部分油气混合物能够充分分离。例如结合下述的实施方式及图3，导向板60的一端的板面对准开口21，另一端的板面对准离心分离器50上的第二通孔52。
本公开以压气装置包括压气机10和中间体20的实施方式为例做进一步说明，但不排除其他形式的压气装置。具体地，压气机10的压轮11用于对进入到压气机10中的气体增压，压轮11由转轴40驱动而转动。中间体20位于压气机10和涡轮机30之间且具有空腔，该空腔即为上述的压气装置的空腔，转轴40穿过中间体20，其两端分别连接在涡轮31和压轮11上，上述的开口21开设在中间体20上。来自曲轴箱通风出口的油气混合物经由离心分离器50后，气体流入压气机10，油经由中间体20的周面流出。具体地，油气混合物中重量较大的油沿径向移动，即朝向中间体20的内周面移动，而重量较小的气体能够大体沿轴向移动，进入到压气机10中。
如图1所示，离心分离器50设置在中间体20的接近压气机10的一端，开口21开设在中间体20的接近涡轮机30的一端。这样，开口21远离压气机10可以避免未被分离的油气混合物直接进入到压气机10中，而经过离心分离器50后，被分离的气体能够快速进入到压气机10中。
如图1所示，中间体20的内周面上开设有回油孔22，外周面开设有油出口23，每个回油孔22分别与油出口23连通，被离心分离器分离后的油可以经由回油孔22、油出口23流到涡轮增压器的外侧，回流到发动机润滑***中。综上所述，参照图2，中间体20开口处的油气混合物流体L1经过离心分离器50后分为回收气流L11和回收机油流L12，回收气流L11进入到压气机10中，最终为发动机供气，回收机油流L12从中间体20的周面流出，最终进入到发动机润滑***中。
进一步地，如图1所示，回油孔22和油出口23之间设有回油池24，来自曲轴箱通风出口的油气混合物进入到开口21中，经过离心分离器50后，油经由回油孔22、回油池24以及油出口23流出。回油池24可以作为涡轮增压器的润滑油路的一部分，如图1和图2所示，回油孔22设置在离心分离器50对应的区域，回油池24在中间体20的内周面轴向延伸，回油池24还能够接收来自下述的第二润滑油道41中的机油。此外，回油孔22、回油池24以及油出口23分别设置在涡轮增压器的底部，可以借助于重力获取更多的油。
涡轮增压器还设有润滑***和水冷***，如图1和图2所示，压气机10包括容纳压轮11的压壳12，压壳12的接近中间体20的端面中开设有第一润滑油道121，转轴40中开设有轴向的第二润滑油道41，第一润滑油道121和第二润滑油道41连通，第二润滑油道41从转轴40与压气机10的连接部分延伸至转轴与涡轮机30连接部分，可以对各连接部分润滑。润滑油路L4可以与发动机的润滑***连通，即利用发动机润滑***中的机油对涡轮增压器润滑。
进一步地，参照图1，第一润滑油道121可以包括依次连通的外油道1211、中间油道1212以及内油道1213，外油道1211从外至内沿径向延伸，中间油道1212形成为环形，内油道1213包括沿周向间隔设置的多条，每条内油道1213将中间油道1212和第二润滑油道41连通。这样，润滑油从外油道1211中流入后，可以容纳在中间油道1212形成的环形腔内，然后通过多个内油道1213流入第二润滑油道41，多个内油道1213可以在对应的多处对压壳12润滑。为确保油压平衡，外油道1211较粗，而内油道1213较细。
如图1和图2所示，涡轮机30包括容纳涡轮31的蜗壳32，蜗壳32的接近中间体20的端面中开设有冷却水流道321，该冷却水流道321将离心分离器50与涡轮机30隔离，避免热量传递到中间体20的内部，影响离心分离器50的分离效果。冷却水路L5可以与发动机的水冷***连通，即利用发动机冷却***中的冷却水对涡轮增压器冷却。
本公开对离心分离器50的具体结构不做限定，只要能够随转轴40转动，并且具有径向的油通道和轴向的气体通道即可。例如图1和图3所示，本实施方式的离心分离器50包括叠置并留有间隙的多层转盘，转盘开设有用于套设在转轴40上的第一通孔51，和临近于第一通孔51的第二通孔52。在离心分离器50转动时，油在离心力作用下在转盘的盘面沿径向移动。第一通孔51开设在转盘的中心，第二通孔52接近转盘的中心，这样，可以确保油不会穿过第二通孔52中而进入到压气机10中。需要说明的是，相邻两层转盘之间的间隔较小，以避免分离后的气体在过大的间隔中窜动，导致无法进入到第二通孔52。还需要说明的是，本实施方式中，每个转盘结构相同，即确保每个转盘上的第一通孔51和第二通孔52一一对齐，形成气体通路。转盘的厚度和层数可以根据实际使用情况确定，当单层转盘的厚度较小，而离心分离器50的整体轴向尺寸较大时，分离效果较佳。此外，当离心分离器50转速较高时，附近产生负压，有助于将来自开口21的油气混合物吸入到离心分离器50中。
进一步地，如图3所示，第二通孔52包括多个，并环绕第一通孔51间隔布置，多个第二通孔52可以形成多个气体通道，提高油气混合物中的气体进入到压气机10的效率。第二通孔52可以等间隔地布置，使得转盘转动平稳。
根据本公开的第二个方面，提供一种发动机，该发动机配置有上述的涡轮增压器。根据本公开的第三个方面，提供一种车辆，该车辆配置有上述的发动机。发动机和车辆具有上述的涡轮增压器的全部有益效果，此处不再赘述。此外，发动机在配置本公开提供的涡轮增压器的同时，还可以设置与相关技术中相类似的油气分离器。具体地，在曲轴箱通风出口设置一级油气分离器，经过一级油气分离后的气体通过开口21进入到涡轮增压器中，通过离心分离机50进行二级油气分离，从而可以提高油气分离的效果。本公开对一级油气分离器的具体结构不做限定，只要使得其与涡轮增压器有效连接即可。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器，其特征在于，包括涡轮机(30)和压气装置，所述涡轮机(30)的涡轮(31)连接有转轴(40)，所述压气装置具有被所述转轴(40)穿过的空腔，所述空腔开设有与曲轴箱通风出口连通的开口(21)，所述空腔内设有套设在所述转轴(40)上的离心分离器(50)，来自所述曲轴箱通风出口的油气混合物经由所述离心分离器(50)后，气体和油分别通过各自的通道从所述压气装置流出。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述开口(21)和所述离心分离器(50)之间设有导向板(60)。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器，其特征在于，所述压气装置包括：
压气机(10)，所述压气机(10)的压轮(11)和所述涡轮机(30)的涡轮(31)之间通过所述转轴(40)传动；和
中间体(20)，设置在所述压气机(10)与所述涡轮机(30)之间，并被所述转轴(40)穿过，所述空腔形成在所述中间体(20)中，
来自所述曲轴箱通风出口的油气混合物经由所述离心分离器(50)后，气体流入所述压气机(10)，油经由所述中间体(20)的周面流出。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其特征在于，所述中间体(20)的内周面上开设有回油孔(22)，外周面开设有油出口(23)，每个所述回油孔(22)分别与所述油出口(23)连通。
5.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其特征在于，所述回油孔(22)和所述油出口(23)之间设有回油池(24)，来自所述曲轴箱通风出口的油气混合物经过所述离心分离器(50)后，油依次经由所述回油孔(22)、所述回油池(24)以及所述油出口(23)流出。
6.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其特征在于，所述压气机(10)包括容纳所述压轮(11)的压壳(12)，所述压壳(12)的接近所述中间体(20)的端面中开设有第一润滑油道(121)，所述转轴(40)中开设有轴向的第二润滑油道(41)，所述第一润滑油道(121)和所述第二润滑油道(41)连通。
7.根据权利要求6所述的涡轮增压器，其特征在于，所述第一润滑油道(121)包括依次连通的外油道(1211)、中间油道(1212)以及内油道(1213)，所述外油道(1211)从外至内沿径向延伸，所述中间油道(1212)形成为环形，所述内油道(1213)包括沿周向间隔设置的多条，每条所述内油道(1213)将所述中间油道(1212)和所述第二润滑油道(41)连通。
8.根据权利要求1中任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，所述离心分离器(50)包括叠置并留有间隙的多层转盘，所述转盘开设有用于套设在所述转轴(40)上的第一通孔(51)，和临近于所述第一通孔(51)的第二通孔(52)。
9.一种发动机，包括涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器为根据权利要求1-8中任一项所述的涡轮增压器。
10.一种车辆，包括发动机，其特征在于，所述发动机为根据权利要求9所述的发动机。
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