[发明专利]密封空气供给装置及使用了该密封空气供给装置的废气涡轮增压器

说明书

技术领域

本发明涉及密封空气供给装置及使用了该密封空气供给装置的废气涡轮增压器，尤其是涉及将预混合了空气与燃料气体的一部分或全部而成的混合气体经由废气涡轮增压器向气缸供给的燃气发动机中的废气涡轮增压器的密封空气供给装置。

背景技术

一直以来，在发动机具备的废气涡轮增压器中，为了防止来自发动机的排气向废气涡轮增压器的供气侧侵入，而且为了取得废气涡轮增压器的排气涡轮的推力的平衡，此外为了供气侧压缩器、排气侧涡轮的背面冷却，将向该废气涡轮增压器的供气侧压缩器供给的供气的一部分或由供气侧压缩器加压后的供气的一部分抽出而向排气涡轮背面空间、轴承部等供给（以下称为密封空气）。并且，在供给后，所述密封空气向大气排出。

例如，在专利文献1（日本特开平6-346749号公报）中公开了如下的结构：如图5所示，将利用增压器01加压、然后利用冷却器02冷却后的主内燃机扫气室二次侧03的低温空气作为密封空气，向设置在增压器01的涡轮04侧的涡轮盘侧面供给，除了本来的功能（推力平衡、油封及气封）之外，还对涡轮叶片及涡轮盘部进行冷却。

另外，在专利文献2（日本特开平11-117753号公报）中还公开了如下的结构：将来自增压器的压缩器的压缩空气经由密封空气通路而向涡轮的背部引导，发挥转子轴的平衡作用及对废气的侵入、润滑油的泄漏进行密封，并且在密封空气通路的中途安装有自动阀，该自动阀在压缩器的出口侧的空气压力比涡轮背部空间侧的压力高时将所述空气通路打开。

另一方面，在使用煤矿甲烷气体等的低卡路里气体作为燃料气体的燃气发动机中，例如专利文献3（日本特开2009-144626号公报）公开一种增压器前预混合的供气系统：将燃料气体的一部分或全部量与供气空气预先混合，然后利用增压器对该混合气体进行加压，向气缸内供给。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平6-346749号公报

【专利文献2】日本特开平11-117753号公报

【专利文献3】日本特开2009-144626号公报

发明内容

然而，如专利文献3公开的增压器前预混合的供气系统那样，在对空气预混合燃料气体的一部分或全部量的燃气发动机中，尤其是在向空气预混合甲烷气体等燃料气体的燃气发动机中，如专利文献1、2所示那样利用向发动机供给的供气的一部分作为密封空气而向增压器供给时，由于供气中含有甲烷气体，因此甲烷气体存在与增压器内部的高温部件、高温部位发生接触的可能性。

此外，在将密封空气向涡轮背面空间、轴承等供给之后，将该密封空气向大气排出时，燃料气体的一部分向大气排出，尤其是甲烷气体的温室效应大而导致大气环境的恶化，并且可能导致燃料消耗效率的恶化。

因此，本发明鉴于所述课题而作出，其目的是在密封空气供给装置中，避免供气混合气体与废气涡轮增压器的高温部直接接触，并削减供气混合气体的大气排出量来防止大气污染，其中所述密封空气供给装置是将在废气涡轮增压器的上游侧预混合了空气与燃料气体的一部分或全部量而成的供气混合气体经由废气涡轮增压器而供气的燃气发动机的所述废气涡轮增压器的密封空气供给装置。

为了解决所述课题，提供一种密封空气供给装置，是将在废气涡轮增压器的上游侧预混合了空气与燃料气体的一部分或全部量而成的供气混合气体经由废气涡轮增压器向燃烧室供给的燃气发动机的所述废气涡轮增压器的密封空气供给装置，所述密封空气供给装置的特征在于，具备：密封空气供给路径，将由密封空气用压缩机生成的加压空气作为所述废气涡轮增压器的密封空气向所述废气涡轮增压器的密封空气供给部引导，其中该密封空气用压缩机与所述废气涡轮增压器独立地设置；及剩余空气导入路径，从该密封空气供给路径分支设置，并将向所述密封空气供给部的密封空气的剩余空气引导至所述气体涡轮增压器的压缩器出口侧。

根据所述发明，作为以甲烷气体等作为燃料气体的燃气发动机的废气涡轮增压器的密封空气，将来自与废气涡轮增压器独立地设置的密封空气用压缩机的加压空气经由密封空气供给路径向密封空气供给部供给，因此没有使用预混合了甲烷气体等燃料气体的供气混合气体作为密封空气，会避免该供气混合气体与废气涡轮增压器的高温部直接接触的可能性。

此外，向密封空气供给部供给的是空气，因此即使向该密封空气供给部供给的该空气向大气排出，也不会像甲烷气体那样温室效应作用大，因此还抑制大气污染。