JP2004530833A - Turbocharger for two-stroke diesel engine - Google Patents
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Abstract
エンジンに、過給掃気エアを供給するための、エンジンからの排気ガスによって駆動される少なくとも1機のターボ過給機(1)と、掃気エアの温度を低下させるための、ターボ過給機の下流に配置された少なくとも1器のエアクーラー(2)と、運転中に負荷が予め決められた値まで低減した場合、エンジンに付加的な掃気エアおよび掃気エア圧力を供給するための、遠心ブロア(4)として設計された少なくとも1機の補助ブロア(4)と、を具備してなる特に2ストロークディーゼルエンジン用のターボ過給装置。少なくとも1機の遠心ブロア(4)の吸入口は、少なくとも1器のインタークーラー(2)の排出口に接続されるのに対して、その排出口はエンジンの掃気エアコンテナに接続されている。このターボ過給装置は、既に装置の一部をなしている遠心ブロアを利用する。これによって、運転中のディーゼルエンジンに供給される過給され、かつ冷却された掃気エアから効果的に凝結水を取り除くことが可能なシンプルかつ安価な構造が得られる。At least one turbocharger (1) driven by exhaust gas from the engine for supplying supercharged scavenging air to the engine; and a turbocharger for reducing the temperature of the scavenging air. At least one air cooler (2) located downstream, and a centrifugal blower for supplying additional scavenging air and scavenging air pressure to the engine if the load is reduced to a predetermined value during operation. Turbocharger, in particular for a two-stroke diesel engine, comprising at least one auxiliary blower (4) designed as (4). The inlet of at least one centrifugal blower (4) is connected to the outlet of at least one intercooler (2), while the outlet is connected to the scavenging air container of the engine. This turbocharger utilizes a centrifugal blower that is already part of the device. This provides a simple and inexpensive structure that can effectively remove condensed water from the supercharged and cooled scavenging air supplied to the operating diesel engine.
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジンに過給掃気エアを供給するための、エンジンからの排気ガスによって駆動される少なくとも1機のターボ過給機と、掃気エアの温度を低下させるための、少なくとも1機のターボ過給機の下流に配置された少なくとも1器のインタークーラーと、運転中に負荷が予め決められた値まで低下した際、エンジンに付加的な掃気エアおよび掃気エア圧力を供給するための、遠心ブロアとして設計された少なくとも1機の補助ブロアとを具備してなる、特に2ストロークディーゼルエンジン用のターボ過給装置に関する。
【背景技術】
【0002】
過給掃気エア中の自然な水分は、エアがインタークーラーを通過する途中で冷却された際に、多かれ少なかれある程度凝結する。
【0003】
この凝結水は、掃気エアとともにエンジンのシリンダー内に持ち込まれると、スリーブおよびピストンリングに深刻なダメージを与える原因となることがある。ゆえに、普通、水は前もって分離させられる。
【0004】
特許文献1から、圧縮され、冷却された掃気エアの流れから水滴を除去するための、たとえば2ストロークディーゼルエンジン用の水分離機が公知となっている。
【特許文献1】
独国特許第19,911,252号明細書
【0005】
この公知の水分離機は、主として、水滴を捕まえ、そしてリリースするための下部ドレイン室を有するサイクロン部から構成されている。この水滴は、掃気エアが通過する間に、このサイクロン部の湾曲した内面に投げつけられる。水分離機は有用であるが、ターボ過給機の構造を複雑化させ、しかもエンジン個々の製造コストを増大させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の第1の目的は、冒頭の段落で言及した類の、シンプルかつ安価な構造のターボ過給装置を提供することである。
【0007】
本発明の第2の目的は、冒頭の段落で言及した類の、すでにこの装置の一部を形成しているエンジン要素を主として採用するようにしたターボ過給装置を提供することである。
【0008】
本発明の第3の目的は、冒頭の段落で言及した類の、過給され、かつ冷却された、ディーゼルエンジン、たとえば2ストロークディーゼルエンジンに供給される掃気エアから、これまで知られた手法よりも一層効果的に凝結水を取り除くことが可能なターボ過給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係る新規かつ独特な特徴(これによって本発明は実現される)は、少なくとも1機の遠心ブロアの吸入口は、少なくとも1器のインタークーラーの排出口に接続されるのに対し、ブロア自身の排出口は、エンジンの一部である掃気エアコンテナに接続されることである。
【0010】
ターボ過給装置は、普通、タービンを通るエンジンからの排気ガスによって駆動される少なくとも1機の過給機、および過給掃気エアを適当な温度まで冷却するための少なくとも1器のインタークーラーを備えている。
【0011】
これに加えて、ターボ過給装置は、普通、1機以上の遠心式の補助ブロアを備える。この補助ブロアは、エンジン負荷が軽くなったときにターボ過給効果の低下を補償するため積極的に介在させられる。
【0012】
同時に、これら遠心式ブロアは平行状態で、いくつかのチェックバルブに対して接続される。これらチェックバルブは、大きな負荷が掛かったとき、遠心ブロアがこの間は活動しないのに対して、ターボ過給機はフルパワーで作動できるよう十分に大きな流動面積を確保して配列されている。
【0013】
本発明によれば、これら遠心ブロアもまた、ここでは水分離機として利用される。負荷が大きいときおよび小さいときのいずれにおいても、掃気エアは、運転中、その全量が強制的にブロアを経て流動させられる。
【0014】
これによって、従来使用されていた水分離機およびチェックバルブのためのコストが省略されるという、かなりの利点が得られる。
【0015】
その上、圧縮され、かつ冷却された掃気エアから凝結水を取り除く遠心ブロアの能力が、従来型の水分離機に比べてさらに向上する。
【0016】
これは主に遠心ブロアが、サイクロンとは逆に、回転式の羽根車によって機能を果たすという事実による。この回転式の羽根車は、掃気エアから凝結水を遠心分離するために有効な遠心力を発生させ、そしてそれをブロアの湾曲した内面に投げつける。こうして、乾燥した掃気エアがエンジンのシリンダー内に吹き込まれるのに対して、その際、ブロアからは水が取り出される。
【0017】
この好都合な効果を促進するため、個々の補助羽根車は運転中、常時回転しており、それゆえ、補助羽根車は予めセットされた軽負荷レベルを下回る状況では電気モーターによって駆動される。そして補助羽根車は、内燃エンジン/ターボ過給機の掃気エアの圧力が十分に高く、このレベルを上回る状況では、内燃エンジン/ターボ過給機によって発生するエア流によって駆動される。
【0018】
上述したように本発明は、掃気エアの全てが常に、補助ブロアとして使用される遠心ブロアを通過するという知見をベースにしている。言い換えれば、これら遠心ブロアは、これまでよりも大量の掃気エアを効率よく通過させることができるよう設計しなければならない。
【0019】
それゆえ、採用される遠心ブロアは、補助ブロアとは違った手法で寸法を定めなければならない。この補助ブロアは、こうしたターボ過給装置において、それによって、全負荷の際に最大掃気エア速度約50m/sが得られる最小流動面積を有するという、ブロアに対する一般的な要求に合致できるようにするため従来使用されている。
【0020】
本発明によれば、遠心ブロアは、たとえば水平な、垂直な、あるいは斜めの回転軸を有するよう、さまざまな方式で配置できる。
【0021】
しかしながら、好都合な実施形態においては、個々の遠心ブロアは、少なくとも主として水平な回転軸を有するよう配置される。
【0022】
本発明によれば、ドレイン室は、個々の遠心ブロアにおけるハウジングの底に設けることができる。前記室は、分離された凝結水をこの室内に導くための、掃気エアの流動方向とは反対の方向を向いたスリット、および捕捉した凝結水をこの室の外に導くための排出口を有する。
【0023】
分離させられた凝結水は、ブロアハウジングの湾曲した内面に沿って、ブロアの排出口の方向に向かって流れる傾向がある。そしてこの間に、分離させられた凝結水は、上記掃気エアの流動方向とは反対の方向を向くスリットを経てドレイン室内に流入する。
【0024】
ドレイン室を通過してしまった凝結水も確実に捕捉し、そしてブロアから確実に取り除くため、多孔板を、ブロアのドレイン室からその排出口まで、あるいは排出口に向かって延長された部分に沿って、その湾曲した外壁から少し離して設置できる。前記板は、外壁とともに、ドレイン室内に通じるドレイン路を形成している。
【0025】
通過するエア流の影響で、ドレイン室によって依然として捕捉されていない凝結水は、ここで、多孔板の開口を経て強制的にドレイン路に押し込まれる。その後、凝結水は重力の作用により、この路を流下して下方に設置されたドレイン室に入る。
【0026】
ドレイン路内において凝結水への重力の作用を無効にすることもある、このドレイン路内の反対向きのエア流の発生を抑えるため、ドレイン路には、流動抵抗体を設けるのが有利である。前記抵抗体は、路内に挿入された、たとえばメッシュワイヤリングからなる。
【0027】
さらに、二つのドレイン路の間には、ドレイン室を、流動方向と逆の方向を向くスリットからの凝結水が流れ込む第1のセクションと、流動方向を向くスリットから凝結水が流れ込む第2のセクションとに分割するパーティションを設置できる。個々のドレイン室のセクションの外に、それら自身の排出口を経て、分離された凝結水を導くことにより、凝結水の逆向きの二つの流れは、ドレイン室内で効果的に分離させられた状態となる。そしてエア流は、凝結水に作用する重力の効果に逆らうことができなくなる。
【0028】
見かけどおり、本発明に係るターボ過給装置は、過給され、かつ冷却された、たとえば運転中の2ストロークディーゼルエンジンに供給される掃気エアから、効率よく凝結水を取り除くことが可能である。
【0029】
遠心ブロアの吸入口とインタークーラーの排出口との間の接続部に、独立した水分離機がさらに介在させられた場合には、個々のエンジンのシリンダー内に、凝結水が掃気エアとともに侵入することに対する、さらなる安全性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
以下、本発明について、図面を参照し、代表的な実施形態のみに言及することで、さらに詳細に説明する。
【0031】
以下の例は、本発明に係るターボ過給装置が2ストロークディーゼルエンジンに使用されると仮定したものである。
【0032】
図1に概略を示すターボ過給装置は、続いて列挙する、2ストロークディーゼルエンジンからの排気ガスによって駆動され、かつそのシリンダー(図示しない)へ供給される掃気エアを過給するよう機能する、いくつかのターボ過給機1と、掃気エアの温度を低減させるためのいくつかのインタークーラー2と、インタークーラー2を1機以上の遠心ブロア4に接続する、いくつかのレシーバー3と、加圧状態で好適な量の掃気エアを収容するよう設計され、かつ、エンジンのシリンダーに接続された掃気エアコンテナ5とを具備する。遠心ブロア4は、運転中にターボ過給機1からの掃気エアが通過し、しかも、エンジン負荷の減少により、エンジンに追加的な掃気エアおよび掃気エア圧力を供給するために機能する。
【0033】
図2は、図1のターボ過給装置の一部分の側面図である。図示のごとく、この例の装置は、それぞれが2機の遠心ブロア4に接続された二つのレシーバー3を具備する。この遠心ブロア4は、また掃気エアコンテナ5に接続される。
【0034】
図1および図2のターボ過給装置の第1実施形態を、図3に略図化して示す。類似の部品は同じ符号によって示す。
【0035】
図示の例では、エンジンに掃気エアを供給できる、互いに独立した、2機の補助ブロアが存在する。これにより一つの装置が、たとえ第2の装置が甚だあるいは若干程度、正常に作動しなくとも、エンジンが動き続けることを可能にするので、大きな運転信頼性が得られる。
【0036】
運転中、ターボ過給機1は、エアダクト6を経てインタークーラー2に供給される過給掃気エアを発生させる。2本のエアダクト6は、エア分配ダクト7により相互に接続されている。これは、たとえ補助ブロアの1機が正常に作動しなくてもシステムが機能することを可能にする。これに代えて、エア分配ダクト7をインタークーラー2の後に配置することもできる。この場合、今度は、掃気エアは冷却されている。
【0037】
遠心ブロア4の吸入口9は、他の2本のエアダクト8を経て、インタークーラー2の排出口10に接続されている。2本のエアダクト8のそれぞれに介在させられた、たとえば「バタフライ」型のバルブであるバルブ11は、もし望むのであれば、もしブロアが作動していない場合、ブロア装置の個々の部分において掃気エアの再循環を遮断するために役立つ。
【0038】
インタークーラー2を通過する間に冷却された過給掃気エアは、2本のエアダクト8を経て、遠心ブロア4に流れ込む。その後、掃気エアは、力強い回転により、遠心ブロアからその排出口12に導かれる。
【0039】
2本の付加的なエアダクト13を経て、掃気エアは、最終的に掃気エアコンテナ5に導かれる。これによって、掃気エアコンテナ5は、過給され、冷却された適量の掃気エアで満たされる。この掃気エアは、始動および運転の間、2ストロークディーゼルエンジンのシリンダー(図示しない)に供給される。
【0040】
ターボ過給機1を出た過給掃気エア中の自然な水分は、掃気エアがインタークーラーを通過する間に、少なくともある程度凝結する。
【0041】
しかしながら、凝結水は、それがとりわけスリーブおよびピストンリングに損害を与える可能性のある、エンジンのシリンダーには到達しない。本発明によれば、凝結水は、それゆえに、ドレイン室24を経て2機の遠心ブロアのそれぞれを掃気エアが通過する間に取り除かれる。こうして捕捉された凝結水は、水ダクト16aを経てリリースされる。ゆえに、追って重要な機能を詳細に説明する。
【0042】
図4は、図3のターボ過給装置の他の実施形態の概略図である。類似の部品は同じ符号によって示す。
【0043】
この例では、独立した水分離機14が、他方において、2本の他のダクト8のそれぞれに介在させられている。分離機は、自明の手法でサイクロン部として設計されている。過給され、冷却された掃気エアがこのサイクロン部を通過する間に、空気中の凝結水含有量は、サイクロン部の湾曲した壁に凝結水を投げつける遠心力による作用を受ける。ここで、凝結水は、サイクロン部の下部に設けられた第2のドレイン室15によって捕捉される。捕捉された凝結水は、第2の水ダクト16bを経て、ドレイン室から水分離機14の外に導かれる。
【0044】
図4の独立した水分離機14は、ターボ過給装置によって生じた、過給され、冷却された掃気エアから、凝結水が取り除かれることについての確実性を増大させるために機能する。
【0045】
しかしながら主たる効果は、以下に図5および図6を参照して詳細に説明するように、図3の第1実施形態および図4の第2実施形態の両方における本発明に係る遠心ブロア4によって得られる。
【0046】
図5は遠心ブロア4を通る断面である。これは、主として、軸19にたくさんの後向きブレード20を取り付けた形態の羽根車18を有するブロアハウジング17から構成される。運転中、羽根車は矢印で示す方向に回転する。
【0047】
羽根車は、吸入口9および排出口12を有する。吸入口9から入ったエアは、羽根車18の回転によって運転中高速旋回させられる。そして、この間に、ブロアハウジングの排出口12まで、たとえばインボリュート形状とすることができる、その湾曲した壁23によって案内される。
【0048】
図示の例では、遠心ブロアは水平な回転軸を有している。ハウジングの底には、ドレイン室24が設けられており、しかもこの室の上の部分には、多孔板25が、湾曲した壁23から比較的短い距離をおいて設置されている。前記板はたくさんの開口26を有するよう設計されており、しかもブロアハウジングの排出口12に向かって、あるいは排出口12まで延びている。
【0049】
多孔板25およびブロアハウジングの湾曲した壁23は、ドレイン路27を形成している。この路内には、図6にその一部を拡大して示すメッシュ28が挿入されている。
【0050】
ドレイン室24は、パーティション29によって、第1のセクション30と第2のセクション31とに分割されている。第1のセクション30は、ブロアハウジング17の内部に、ブロアハウジング内の支配的な流動方向を向くスリット32を経てつながっている。そして、邪魔板33がさらにスリット32から少し離れて設置されている。ドレイン路27は第2のセクション31につながっている。
【0051】
ドレイン室24の二つのセクション30,31には、第1および第2の排出口34,35がそれぞれ存在する。これは、矢印で示すように、捕捉した凝結水を室内から外に案内する役割を果たす。
【0052】
見かけどおり、ターボ過給装置は、全ての掃気エアが常に遠心ブロア4を強制的に通過させられるよう設計されている。遠心ブロア4それぞれは、標準的あるいは全負荷状態ではブロアによって駆動され、そして予め決められる低減したメインエンジン負荷では、ブロアを駆動するよう設定された、電気モーター(図5には示していない)あるいは類似のモーターに接続されている。これに代えて、遠心ブロア個々を、それぞれの接続部をつないだり、断ったりするためのカップリングによって、そのモーターに接続することもできる。
【0053】
この構造は、負荷が大きなときには羽根車は、ターボ過給機によって生じる掃気エアによって受動的に回転させられるにもかかわらず、予め決められた軽い負荷のときには、エンジンに追加的な掃気エアおよび掃気エア圧力を供給するための補助ブロアとして、遠心ブロアは能動的に作動できるという事実に帰着する。
【0054】
ゆえにブロア車は運転中、常に、たとえば少なくとも500rpmの回転速度で回転している。そしてこの間、図5に示す掃気エアに含まれる水滴は、ブロアハウジング17の湾曲した壁23,25に効果的に投げつけられる。
【0055】
滴36は湾曲した壁23,25に、ブロアハウジングの排出口に向かう速度成分を持って衝突する。そしてさらに滴36は、ブロアを通過する掃気エアの流動作用により、同じ方向に追いやられる。
【0056】
この間、ブロアハウジング17の湾曲した壁23,25に沿って、ブロアハウジングの排出口の方向にこのようにして移動する凝結水の一部は、スリット32を経て、ドレイン室24の第1のセクション30内に案内される。そこで、凝結水の一部は、邪魔板33によって、ドレイン室の第1の排出口34を経てブロアを出て行くよう下方に案内される。
【0057】
ドレイン室の第1のセクションによって捕捉できなかった凝結水は、ブロアハウジングの排出口に向かって、しかしここでは、多孔板25の上を移動し続ける。この間、凝結水は、遠心力および多孔板の開口26を通る掃気エアによって強制的にドレイン路27内に押し込まれる。このドレイン路27は捕捉した凝結水を、ドレイン室の下部に設けた第2のセクション31に案内する。凝結水は、ドレイン室から第2の排出口35を経て除去される。
【0058】
ブロアハウジングの湾曲した壁23の出発点に設置された第2のドレイン路37は、このポイントにおいて壁を流れ落ちる凝結水を捕捉する役割を果たす。捕捉された凝結水はブロアハウジングの側壁を、ハウジングの湾曲した壁23,25に向かって流れ落ちる。こうして、捕捉された凝結水はブロアハウジングの外に上述したようにして排出される。
【0059】
図4のターボ過給装置のさらに具体的な構成を図1に示す。ここでは、中間室3は、排出口16bを有する水分離機14と類似のサイクロン部として機能する。さらに、遠心ブロアの二つの排出口34,35が示されている。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】本発明に係るターボ過給装置の概略端面図である。
【図2】図1のターボ過給装置の詳細側面図である。
【図3】図1および図2のターボ過給装置の第1実施形態についての線図である。
【図4】図1および図2のターボ過給装置の第2実施形態についての線図である。
【図5】図3および図4の装置のためのブロアの拡大断面図である。
【図6】図5の遠心ブロアの湾曲した壁の拡大部分図である。
【符号の説明】
【0061】
1 ターボ過給機
2 インタークーラー
3 レシーバー
4 遠心ブロア
5 掃気エアコンテナ
6,8,13 エアダクト
7 エア分配ダクト
9 吸入口
10,12 排出口
11 バルブ
14 水分離機
15 第2のドレイン室
16a 水ダクト
16b 第2の水ダクト
17 ブロアハウジング
18 羽根車
19 軸
20 後向きブレード
23 湾曲した壁
24 ドレイン室
25 多孔板
26 開口
27 ドレイン路
28 メッシュ
29 パーティション
30 第1のセクション
31 第2のセクション
32 スリット(導入開口)
33 邪魔板
34 第1の排出口
35 第2の排出口
36 滴
37 第2のドレイン路【Technical field】
[0001]
The present invention provides at least one turbocharger driven by exhaust gas from an engine for supplying supercharged scavenging air to an engine, and at least one turbocharger for reducing the temperature of the scavenging air. At least one intercooler located downstream of the supercharger, and a centrifugal blower for supplying additional scavenging air and scavenging air pressure to the engine when the load drops to a predetermined value during operation. In particular for a two-stroke diesel engine, comprising at least one auxiliary blower designed as:
[Background Art]
[0002]
The natural moisture in the supercharged scavenging air will condense more or less to some extent when the air is cooled on its way through the intercooler.
[0003]
This condensed water can cause serious damage to the sleeve and piston ring if taken into the engine cylinder with scavenging air. Therefore, water is usually separated beforehand.
[0004]
From U.S. Pat. No. 6,059,086 a water separator for removing water drops from a stream of compressed and cooled scavenging air, for example for a two-stroke diesel engine, is known.
[Patent Document 1]
German Patent No. 19,911,252
This known water separator mainly consists of a cyclone section having a lower drain chamber for catching and releasing water droplets. The water droplets are thrown against the curved inner surface of the cyclone while the scavenging air passes. Although useful, water separators complicate the structure of the turbocharger and increase the cost of manufacturing individual engines.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0006]
It is a first object of the present invention to provide a turbocharger of a simple and inexpensive construction, of the kind mentioned in the opening paragraph.
[0007]
It is a second object of the present invention to provide a turbocharger of the kind mentioned in the opening paragraph, which mainly employs engine elements already forming part of this device.
[0008]
A third object of the present invention is to provide a scavenging air supplied to a supercharged and cooled diesel engine, for example a two-stroke diesel engine, of the kind mentioned in the opening paragraph, in a manner known from the heretofore known approaches. Another object of the present invention is to provide a turbocharger capable of removing condensed water more effectively.
[Means for Solving the Problems]
[0009]
A novel and unique feature of the present invention (which realizes the invention) is that the inlet of at least one centrifugal blower is connected to the outlet of at least one intercooler, while the blower itself Is to be connected to a scavenging air container which is part of the engine.
[0010]
Turbochargers typically include at least one supercharger driven by exhaust gas from an engine passing through a turbine, and at least one intercooler for cooling the supercharged scavenging air to a suitable temperature. I have.
[0011]
In addition, turbochargers usually include one or more centrifugal auxiliary blowers. The auxiliary blower is positively interposed to compensate for a decrease in the turbocharging effect when the engine load is reduced.
[0012]
At the same time, these centrifugal blowers are connected in parallel to several check valves. These check valves are arranged with a sufficiently large flow area so that the turbocharger can be operated at full power while the centrifugal blower is inactive during a heavy load.
[0013]
According to the invention, these centrifugal blowers are also used here as water separators. The scavenging air is forced to flow through the blower during operation, both at high and low loads.
[0014]
This has the considerable advantage that the costs for conventionally used water separators and check valves are eliminated.
[0015]
Moreover, the ability of the centrifugal blower to remove condensed water from the compressed and cooled scavenging air is further improved over conventional water separators.
[0016]
This is mainly due to the fact that the centrifugal blower functions by means of a rotating impeller, as opposed to a cyclone. This rotary impeller generates an effective centrifugal force to centrifuge the condensed water from the scavenging air and throws it onto the curved inner surface of the blower. Thus, while the dry scavenging air is blown into the cylinder of the engine, water is removed from the blower.
[0017]
To promote this advantageous effect, the individual auxiliary impellers are constantly rotating during operation, so that the auxiliary impellers are driven by electric motors in situations below a preset light load level. The auxiliary impeller is driven by the airflow generated by the internal combustion engine / turbocharger in situations where the scavenging air pressure of the internal combustion engine / turbocharger is sufficiently high and exceeds this level.
[0018]
As mentioned above, the invention is based on the finding that all of the scavenging air always passes through a centrifugal blower used as an auxiliary blower. In other words, these centrifugal blowers must be designed to allow a greater amount of scavenging air to pass through more efficiently.
[0019]
Therefore, the centrifugal blower employed must be dimensioned differently than the auxiliary blower. This auxiliary blower makes it possible to meet the general requirements for a blower in such a turbocharger, whereby it has a minimum flow area at full load, with a maximum scavenging air velocity of about 50 m / s. Therefore, it is conventionally used.
[0020]
According to the invention, the centrifugal blowers can be arranged in various ways, for example with a horizontal, vertical or oblique rotation axis.
[0021]
However, in an advantageous embodiment, the individual centrifugal blowers are arranged to have at least a predominantly horizontal axis of rotation.
[0022]
According to the invention, the drain chamber can be provided at the bottom of the housing in each centrifugal blower. The chamber has a slit directed to a direction opposite to the flow direction of the scavenging air for guiding separated condensed water into the chamber, and an outlet for guiding trapped condensed water out of the chamber. .
[0023]
The separated condensed water tends to flow along the curved inner surface of the blower housing toward the blower outlet. During this time, the separated condensed water flows into the drain chamber through a slit directed in a direction opposite to the flow direction of the scavenging air.
[0024]
To ensure that any condensed water that has passed through the drain chamber is also trapped and removed from the blower, the perforated plate must be run from the blow chamber drain chamber to its outlet or along the part of the blower that extends toward the outlet. It can be installed slightly away from the curved outer wall. The plate, together with the outer wall, forms a drain passage leading into the drain chamber.
[0025]
Under the influence of the passing air flow, condensed water that has not yet been trapped by the drain chamber is now forced through the opening in the perforated plate into the drain path. Thereafter, the condensed water flows down this path by the action of gravity and enters a drain chamber provided below.
[0026]
It is advantageous to provide the drain path with a flow resistor to reduce the occurrence of the opposite air flow in the drain path, which may counteract the effect of gravity on the condensed water in the drain path. . The resistor comprises, for example, a mesh wiring inserted into the road.
[0027]
Further, between the two drain passages, a first section into which condensed water flows from a slit facing in the direction opposite to the flow direction and a second section into which condensed water flows from the slit facing in the flow direction. Partitions can be set up. By directing the separated condensed water out of the individual drain chamber sections via their own outlets, the two opposite flows of condensed water are effectively separated in the drain chamber. It becomes. And the air flow cannot resist the effect of gravity acting on the condensed water.
[0028]
As can be seen, the turbocharger according to the invention is capable of efficiently removing condensed water from supercharged and cooled scavenging air, for example supplied to a running two-stroke diesel engine.
[0029]
If an independent water separator is additionally interposed at the connection between the inlet of the centrifugal blower and the outlet of the intercooler, condensed water may enter the cylinders of the individual engines together with the scavenging air if a separate water separator is inserted. , Further safety is obtained.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0030]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and referring only to typical embodiments.
[0031]
The following example assumes that the turbocharger according to the invention is used in a two-stroke diesel engine.
[0032]
The turbocharger schematically illustrated in FIG. 1 is driven by the exhaust gas from a two-stroke diesel engine and functions to supercharge the scavenging air supplied to its cylinder (not shown), Some turbochargers 1, some intercoolers 2 for reducing the temperature of the scavenging air, some receivers 3 connecting the intercoolers 2 to one or more centrifugal blowers 4, and a pressurized state And a scavenging air container 5 designed to contain a suitable amount of scavenging air and connected to a cylinder of the engine. The centrifugal blower 4 functions to supply scavenging air from the turbocharger 1 during operation and to supply additional scavenging air and scavenging air pressure to the engine due to a reduction in engine load.
[0033]
FIG. 2 is a side view of a part of the turbocharger of FIG. As shown, the device of this example comprises two receivers 3, each connected to two centrifugal blowers 4. This centrifugal blower 4 is also connected to a scavenging air container 5.
[0034]
A first embodiment of the turbocharger of FIGS. 1 and 2 is shown schematically in FIG. Similar parts are indicated by the same reference numerals.
[0035]
In the example shown, there are two independent auxiliary blowers capable of supplying scavenging air to the engine. This provides great operational reliability, as one device allows the engine to continue running even if the second device does not operate properly or to some extent.
[0036]
During operation, the turbocharger 1 generates supercharged scavenging air supplied to the intercooler 2 via the air duct 6. The two air ducts 6 are connected to each other by an air distribution duct 7. This allows the system to function even if one of the auxiliary blowers does not work properly. Alternatively, the air distribution duct 7 can be arranged after the intercooler 2. In this case, the scavenging air is now cooled.
[0037]
The inlet 9 of the centrifugal blower 4 is connected to the outlet 10 of the intercooler 2 via the other two air ducts 8. A valve 11, interposed in each of the two air ducts 8, for example of the "butterfly" type, is provided with scavenging air in individual parts of the blower device if desired if the blower is not operating. Help to cut off recirculation.
[0038]
The supercharged scavenging air cooled while passing through the intercooler 2 flows into the centrifugal blower 4 through the two air ducts 8. Thereafter, the scavenging air is guided by a powerful rotation from the centrifugal blower to its outlet 12.
[0039]
Via two additional air ducts 13, the scavenging air is finally led to the scavenging air container 5. Thereby, the scavenging air container 5 is filled with an appropriate amount of supercharged and cooled scavenging air. This scavenging air is supplied to a cylinder (not shown) of a two-stroke diesel engine during startup and operation.
[0040]
Natural moisture in the supercharged scavenging air leaving the turbocharger 1 condenses, at least to some extent, while the scavenging air passes through the intercooler.
[0041]
However, condensed water does not reach the cylinders of the engine, where it can especially damage the sleeve and piston ring. According to the present invention, condensed water is therefore removed during the passage of the scavenging air through each of the two centrifugal blowers via the drain chamber 24. The condensed water thus captured is released through the water duct 16a. Therefore, important functions will be described in detail later.
[0042]
FIG. 4 is a schematic diagram of another embodiment of the turbocharger of FIG. Similar parts are indicated by the same reference numerals.
[0043]
In this example, an independent water separator 14 is on the other hand interposed in each of the two other ducts 8. The separator is designed as a cyclone in a self-evident manner. While the supercharged and cooled scavenging air passes through this cyclone section, the condensed water content in the air is affected by the centrifugal force that casts condensed water on the curved walls of the cyclone section. Here, the condensed water is captured by the second drain chamber 15 provided below the cyclone unit. The captured condensed water is guided from the drain chamber to the outside of the water separator 14 via the second water duct 16b.
[0044]
The independent water separator 14 of FIG. 4 functions to increase the certainty of removing condensed water from the supercharged and cooled scavenging air generated by the turbocharger.
[0045]
However, the main effect is obtained by the centrifugal blower 4 according to the present invention in both the first embodiment of FIG. 3 and the second embodiment of FIG. 4, as described in detail below with reference to FIGS. Can be
[0046]
FIG. 5 is a cross section through the centrifugal blower 4. It mainly consists of a blower housing 17 having an impeller 18 in the form of a number of rearwardly facing blades 20 mounted on a shaft 19. During operation, the impeller rotates in the direction indicated by the arrow.
[0047]
The impeller has an inlet 9 and an outlet 12. The air that has entered through the inlet 9 is turned at a high speed during operation by the rotation of the impeller 18. Then, during this time, it is guided to the outlet 12 of the blower housing by its curved wall 23, which can be, for example, involute.
[0048]
In the example shown, the centrifugal blower has a horizontal rotation axis. A drain chamber 24 is provided at the bottom of the housing, and a perforated plate 25 is installed above the chamber at a relatively short distance from the curved wall 23. The plate is designed with a number of openings 26 and extends towards or to the outlet 12 of the blower housing.
[0049]
The perforated plate 25 and the curved wall 23 of the blower housing form a drain channel 27. A mesh 28, a part of which is shown in FIG.
[0050]
The drain chamber 24 is divided by a partition 29 into a first section 30 and a second section 31. The first section 30 communicates with the interior of the blower housing 17 via a slit 32 oriented in the dominant flow direction in the blower housing. Further, the baffle plate 33 is further set slightly away from the slit 32. Drain path 27 leads to second section 31.
[0051]
In the two sections 30, 31 of the drain chamber 24 there are first and second outlets 34, 35 respectively. This serves to guide the captured condensed water from the room to the outside, as indicated by arrows.
[0052]
As can be seen, the turbocharger is designed so that all scavenging air is always forced through the centrifugal blower 4. Each of the centrifugal blowers 4 is driven by the blower under normal or full load conditions and, at a predetermined reduced main engine load, is configured to drive the blower with an electric motor (not shown in FIG. 5) or Connected to a similar motor. Alternatively, each centrifugal blower can be connected to its motor by a coupling to connect or disconnect the respective connection.
[0053]
This configuration provides additional scavenging air and scavenging for the engine at predetermined light loads, even though the impeller is passively rotated by scavenging air generated by the turbocharger when the load is large. As an auxiliary blower for supplying air pressure, this results in the fact that a centrifugal blower can be activated actively.
[0054]
The blower vehicle is therefore constantly rotating during operation, for example at a rotational speed of at least 500 rpm. During this time, the water droplets contained in the scavenging air shown in FIG. 5 are effectively thrown against the curved walls 23 and 25 of the blower housing 17.
[0055]
The droplet 36 collides with the curved walls 23, 25 with a velocity component towards the outlet of the blower housing. Further, the droplets 36 are driven in the same direction by the flow action of the scavenging air passing through the blower.
[0056]
During this time, a part of the condensed water thus moving along the curved walls 23, 25 of the blower housing 17 in the direction of the outlet of the blower housing passes through the slit 32 to the first section of the drain chamber 24. Guided inside 30. There, a part of the condensed water is guided downward by the baffle 33 through the first outlet 34 of the drain chamber and out of the blower.
[0057]
Condensed water that could not be captured by the first section of the drain chamber continues to travel towards the outlet of the blower housing, but here over the perforated plate 25. During this time, condensed water is forced into the drain channel 27 by centrifugal force and scavenging air passing through the aperture 26 in the perforated plate. This drain channel 27 guides the condensed water that has been trapped to a second section 31 provided at the bottom of the drain chamber. Condensed water is removed from the drain chamber via a second outlet 35.
[0058]
A second drain passage 37 located at the start of the curved wall 23 of the blower housing serves to trap condensed water running down the wall at this point. The trapped condensate flows down the side walls of the blower housing towards the curved walls 23, 25 of the housing. The condensed water thus trapped is discharged out of the blower housing as described above.
[0059]
FIG. 1 shows a more specific configuration of the turbocharger of FIG. Here, the intermediate chamber 3 functions as a cyclone unit similar to the water separator 14 having the outlet 16b. In addition, two outlets 34, 35 of the centrifugal blower are shown.
[Brief description of the drawings]
[0060]
FIG. 1 is a schematic end view of a turbocharger according to the present invention.
FIG. 2 is a detailed side view of the turbocharger of FIG.
FIG. 3 is a diagram of a first embodiment of the turbocharger of FIGS. 1 and 2;
FIG. 4 is a diagram for a second embodiment of the turbocharger of FIGS. 1 and 2;
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a blower for the apparatus of FIGS. 3 and 4;
FIG. 6 is an enlarged partial view of the curved wall of the centrifugal blower of FIG.
[Explanation of symbols]
[0061]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbocharger 2 Intercooler 3 Receiver 4 Centrifugal blower 5 Scavenging air container 6, 8, 13 Air duct 7 Air distribution duct 9 Inlet 10, 12 Outlet 11 Valve 14 Water separator 15 Second drain room 16a Water duct 16b Second water duct 17 Blower housing 18 Impeller 19 Axis 20 Backward blade 23 Curved wall 24 Drain chamber 25 Perforated plate 26 Opening 27 Drain path 28 Mesh 29 Partition 30 First section 31 Second section 32 Slit (introduction opening )
33 baffle plate 34 first discharge port 35 second discharge port 36 drop 37 second drain path
Claims (10)
前記掃気エアの温度を低下させるための、前記少なくとも1機のターボ過給機(1)の下流に配置された少なくとも1器のインタークーラー(2)と、
運転中に負荷が予め決められた値まで低減した場合、前記エンジンに付加的な掃気エアおよび掃気エア圧力を供給するための、遠心ブロア(4)として設計された少なくとも1機の補助ブロア(4)と
を具備し、
前記遠心ブロア(4)の吸入口(9)は、前記少なくとも1器のインタークーラー(2)の排出口に接続されるのに対して、ブロア自身の排出口(12)は、前記エンジンの掃気エアコンテナに接続されてなることを特徴とする特に2ストロークディーゼルエンジン用のターボ過給装置。At least one turbocharger (1) driven by exhaust gas from the engine for supplying supercharged scavenging air to the engine;
At least one intercooler (2) arranged downstream of the at least one turbocharger (1) for reducing the temperature of the scavenging air;
At least one auxiliary blower (4) designed as a centrifugal blower (4) for supplying additional scavenging air and scavenging air pressure to the engine if the load decreases to a predetermined value during operation. ) And
The inlet (9) of the centrifugal blower (4) is connected to the outlet of the at least one intercooler (2), while the outlet (12) of the blower itself is connected to the scavenging air of the engine. A turbocharger, particularly for a two-stroke diesel engine, which is connected to a container.
前記ドレイン室からの捕捉された凝結水を案内するための少なくとも一つの排出口(34;35)とが、
前記少なくとも1機の遠心ブロア(4)のブロアハウジング(17)の下部に設けられてなることを特徴とする請求項1に記載のターボ過給装置。The drain chamber (24) having at least one inlet opening (32) for guiding condensed water separated from the cooled scavenging air flowing into the drain chamber (24) via the centrifugal blower (4). When,
At least one outlet (34; 35) for guiding trapped condensed water from said drain chamber;
The turbocharger according to claim 1, wherein the turbocharger is provided at a lower portion of a blower housing (17) of the at least one centrifugal blower (4).
前記板は、外壁(23)とともに、前記ドレイン室(24)内に通じるドレイン路(27)を形成していることを特徴とする請求項2、請求項3または請求項4のいずれか1項に記載のターボ過給装置。A perforated plate (25) extends from the drain chamber (24) of the centrifugal blower (4) to its outlet (12) or along a portion extending toward the outlet (12). It is installed slightly away from the curved outer wall (23) of the centrifugal blower (4),
5. The device according to claim 2, wherein the plate, together with an outer wall, forms a drain passage leading into the drain chamber. 6. 3. The turbocharger according to 1.
前記パーティション(29)は前記ドレイン室(24)を、
その少なくとも一つの流動方向が前記スリット形状の開口(32)の方向を向いた第1のセクション(30)と、
前記ドレイン室(24)内に前記ドレイン路(27)の排出口を備えた第2のセクション(31)とに分割し、
これら二つのセクション(30;31)のそれぞれは、個々のセクションの外に、捕捉された凝結水を案内するための少なくとも一つの排出口(34;35)を有することを特徴とする請求項5、請求項6または請求項7のいずれか1項に記載のターボ過給装置。A partition (29) is inserted into the drain chamber (24),
The partition (29) defines the drain chamber (24),
A first section (30) whose at least one flow direction is directed toward said slit-shaped opening (32);
Divided into a second section (31) with an outlet for the drain passage (27) in the drain chamber (24);
6. Each of these two sections (30; 31) has, besides the individual sections, at least one outlet (34; 35) for guiding trapped condensed water. The turbocharger according to any one of claims 6 to 7.
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