[发明专利]具有射流排水阀的涡轮增压器

说明书

技术领域

本文公开的实施例一般地涉及内燃发动机系统，且更特别地涉及用于内燃发动机的涡轮增压器系统。

发明背景

在往复式活塞发动机中，动力的量由在动力冲程期间燃烧的燃料量控制。对于给定的气缸大小，在吸气冲程期间吸入的空气量越大，可与进气混合或可被引入气缸中且燃烧的燃料量就越大，从而提高发动机输出动力。涡轮增压器是已知的装置，其用于通过用由从热的发动机排气中获取能量的涡轮驱动的压缩机将空气压缩到发动机中，来提高活塞发动机的动力输出。

图1示出了具有由机械轴16彼此连接的轴向涡轮12和径向压缩机14的传统的涡轮增压器10。如可适用领域中的普通技术人员所理解的，在运行中，由涡轮入口壳体24将发动机排气(如由箭头18显示)导向设置在涡轮叶轮22上的多个叶片20。热排气的膨胀使涡轮12转动，从而通过机械轴16驱动压缩机14。当压缩机14转动时，叶轮片26吸入压缩机入口(如由箭头28显示)处的空气，且将该空气输送到设置在压缩机壳体32内部的扩散器30，使高速空气减慢，从而将其动能转换成压力。然后加压空气在吸气冲程期间被供给到发动机中。排气在膨胀通过涡轮叶轮22的叶片20之后经由排气通道34离开涡轮12。如普通技术人员所理解的，可存在具有径向涡轮和/或轴向压缩机的涡轮增压器，图1中所示的特定组合是示例性的，且无论如何不限制本文公开的主题的范围。

随着时间的过去，当涡轮增压式活塞发动机运行时，润滑油中的一些添加物沉积在涡轮增压器涡轮喷嘴环和涡轮叶轮叶片20(也称为轮叶)上。除了其它成分之外，这些硬质沉积物包含硫酸钙，且随着时间的过去，当发动机运行继续时，这些硬质沉积物趋向于变得更厚。但是，不管它们的硬度如何，它们趋向于容易地溶解在雨水中。许多涡轮增压式发动机(例如在机车发动机中使用的那些)在涡轮增压器涡轮上方设计有简单的烟道或相对开放的消音器。因此，如果发动机停机，且没有气体流过涡轮，雨水就可在固定的涡轮部件周围积聚，如由标示为要件36的水位在图2中所示。如果水位足够高，且水有一段时间未扰动，则部分地或完全浸入水中的涡轮叶片(例如参见图2中的叶片20)上的沉积物就可被局部溶解，导致一旦发动机重新启动时显著的转子不平衡。在许多情况下，此不平衡足以在发动机随后重新启动不久之后将涡轮增压器轴承加载到失效点。

因此期望的将是提供一种用以排出可积聚在涡轮增压器的排气集气室中的雨水的机构，其具有无运动部件的自清洁装置，以便最小化维护并延长涡轮增压器使用寿命。

发明内容

本文公开的射流阀提供了一种用来排放如果发动机停机一段较长的时期(在此期间发生降雨或降雪)可积聚在发动机涡轮增压器的涡轮段中的雨水(或雪)的机构。这些装置设计成没有运动部件，而是相反，在发动机不运转时利用流体流来被动地打开排水通道并提供自清洁，以及在发动机运转时阻止泄漏。因而，涡轮增压器失效有望得到显著降低，因为雨水不会在排气集气室中积聚到足以在停机期间优先浸泡涡轮叶片的下部的水平。在机车应用中，所公开的射流阀将改善机车的可用性，且通过降低失效率来改善机车服务生产力。

以上概述的需要中的一个或多个或者本领域已知的其它需要通过涡轮增压器解决，该涡轮增压器包括具有空气放气口的压缩机、通过机械轴连接到压缩机上的涡轮；以及与压缩机的空气放气口和包括涡轮的排气集气室成流连通的射流排水阀，该射流排水阀构造成在没有来自放气口的空气流过射流排水阀时被动地排出积聚在排气集气室中的水。

根据本文公开的主题的涡轮增压器还包括具有空气放气口的压缩机；通过机械轴连接到压缩机上的涡轮；以及射流排水阀，该射流排水阀包括具有与排气集气室(排气集气室包括涡轮)成流连通的第一端部的第一主体、包括形成流道的孔的第二主体，该第二主体在第一主体的第二部分中设置在第一主体的内部，以便在第一主体和第二主体之间形成流道，第二主体具有从第一主体的第二端部突出的第一端部，第二主体的第一端部与压缩机的空气放气口成流连通；以及与第一主体的第二部分成流连通的排水通道，射流排水阀构造成在没有来自放气口的空气流过第二主体时，通过第一主体和第二主体之间的流道被动地将来自排气集气室的水排入排水通道中，以及在来自放气口的空气在运行期间流过第二空心主体时，将来自排气集气室的排气流密封到排水通道中。

根据本文公开的主题的涡轮增压器还包括具有空气放气口的压缩机、通过机械轴连接到压缩机上的涡轮；涡轮设置在涡轮增压器的排气集气室内部；以及用于在涡轮增压器不运行时被动地去除在排气集气室中积聚的水的机构。