[發明專利]增壓器、二級渦輪系統、及二級渦輪系統的控制方法

有效

• 申請號: 201780012961.6
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN108699963B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 吉田豊隆;富川邦弘
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: F02B39/00
• 分類號: F02B39/00;F02B37/00;F02B37/02;F02B37/12;F02B37/18;F02B37/22
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陸悅

本發明提供一種增壓器，其以如下方式構成，具有至少兩個渦旋通路，在第一渦旋通路中流動的廢氣被導入的噴嘴流路的第一范圍、和在第二渦旋通路中流動的廢氣被導入的噴嘴流路的第二范圍在噴嘴流路的周向上不重復，第一渦旋通路具備：分隔壁，將第一渦旋通路分隔成外周側渦旋通路、和位于比外周側渦旋通路靠內周側的內周側渦旋通路，并且具有將外周側渦旋通路和內周側渦旋通路連通的連通孔；流量控制閥，設于比分隔壁靠上游側，用于調節在外周側渦旋通路及內周側渦旋通路中流動的廢氣的流量。

技術領域

本公開涉及增壓器、二級渦輪系統、及二級渦輪系統的控制方法。

背景技術

作為可適用于柴油發動機等發動機的增壓系統，已知有二級渦輪系統。二級渦輪系統可適用于現有的柴油發動機而無需對其加以大幅改良，作為同時實現低速時的扭矩提升和高輸出、且響應(瞬態響應性)亦佳的增壓系統而具有前景。更詳細而言，二級渦輪系統是如下增壓系統，即，將高壓級增壓器和低壓級增壓器這兩個增壓器(渦輪)串聯配置，從而通過排氣通路中設置的各種閥的開度控制實現的排氣通路的流路切換，可進行增壓級數的切換。并且，通過根據發動機的工作條件切換一級增壓和二級增壓，可在發動機的整個寬工作范圍內產生所需的增壓，并提升低速時的響應。一般而言，在發動機低速時，廢氣的流量小，可切換排氣通路的流路以使廢氣依次流過高壓級增壓器、低壓級增壓器，從而進行二級增壓。另外，雖然在發動機中速時也進行上述的二級增壓，但可進行排氣通路的切換以使廢氣的一部分直接流向低壓級增壓器而不會經過高壓級增壓器。并且，在發動機高速時，可切換排氣通路的流路以使成為大流量的廢氣全部直接流向低壓級增壓器，從而進行一級增壓。

另外，在二級渦輪系統的高壓級側安裝有小型的增壓器，在低壓級側安裝有大型的增壓器，由此，通過有效利用高壓級增壓器的小流量側的區間和低壓級增壓器的大流量側的區間，而擴大壓縮機的工作范圍。但是，成為大型的低壓級增壓器的渦輪機相較于小型的增壓器更重，在發動機的低速時，渦輪機的轉速難以上升。即，低壓級增壓器的渦輪機的響應性能在發動機的低速時差，因而，在發動機的低速時，所需增壓主要由高壓級增壓器提供。因此，提出了如下方法：在維持低壓級增壓器的流量區間的基礎上，改善發動機低速時的低壓級增壓器的響應(專利文獻1～2)。

例如，專利文獻1中，提出了將低壓級增壓器設為VG渦輪增壓器。VG渦輪增壓器在渦輪機側具有可變噴嘴葉片機構(流量可變機構)，通過在發動機的低速時縮小可變噴嘴的噴嘴開度，可提升響應。另外，專利文獻2中提出了將雙渦管(twin-scroll)適用于低壓級增壓器的渦旋部。雙渦管中，在沿著渦輪機的旋轉軸的周向形成的渦旋部中具有沿旋轉軸的軸向排列兩個通路那樣的構造，而通過將廢氣的流量分成兩個通路導向渦輪機，可驅動渦輪機且廢氣的壓力不會逐漸下降。

另外，作為構造簡單且具有流量可變機構的渦輪機，具有VFT渦輪機(專利文獻3)。該渦輪機通過分隔壁將渦旋部在徑向上分割成內周側渦旋通路和外周側渦旋通路，并且具有連通孔(縫隙)和切換閥，該連通孔將上述渦旋通路間連通，該切換閥進行切換以使廢氣流入內周側渦旋通路或內、外周側兩個渦旋通路，該渦輪機根據廢氣的流量，通過切換閥切換通路。根據上述技術，在廢氣的流量少時，通過使切換閥工作而使廢氣僅流入內周側渦旋通路，能夠對渦輪機轉子施加轉矩，使渦輪機轉子有效地旋轉。另外，在廢氣的流量多時，使切換閥工作而使廢氣也流入外周側渦旋通路，也能夠降低廢氣的流速而減小對渦輪機轉子施加的轉矩，防止渦輪機轉子過度旋轉。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：美國專利第8671682號說明書

專利文獻2：美國專利申請公開第2007/0079612號說明書

專利文獻3：(日本)特開平10－8977號公報

發明內容

發明所要解決的課題