多级增压系统的制作方法
【专利摘要】是具备第一增压机、第二增压机、和排气旁通阀装置的多级增压系统，上述排气旁通阀装置的阀体的下表面所抵接的旁通流路的开口的密封面具有比第二增压机的外罩高的耐氧化性。
【专利说明】多级增压系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及多级增压系统。
【背景技术】
[0002]一直以来，提案有具备两个(多个)增压机的二级增压系统(多级增压系统)。此种二级增压系统具备容量不同的两个增压机，根据从内燃机供给的排气的流量，使对两个增压机供给排气的状态变化，从而有效地生成压缩空气。
[0003]更详细而言，二级增压系统例如具备:低压级增压机(第一增压机)，其被供给从内燃机排出的排气；高压级增压机(第二增压机)，其与该低压级增压机相比配置于上游侧；和排气旁通阀装置，其进行旁通流路的开闭，该旁通流路将从内燃机排出的排气绕过高压级增压机的涡轮叶轮而供给至低压级增压机。
[0004]作为此种排气旁通阀装置，例如，能够使用专利文献2所公开的排气旁通阀装置。
[0005]而且，排气旁通阀装置以如下方式构成:在由排气旁通阀装置封闭旁通流路的情况下，排气供给至高压级增压机，在由排气旁通阀装置开放旁通流路的情况下，排气供给至低压级增压机。
[0006]现有技术文献 专利文献
专利文献1:日本特开2009 - 92026号公报；
专利文献2:日本特表2002 - 508473号公报。
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
另外，排气旁通阀装置具有阀体，该阀体在与旁通流路的开口端抵接时封闭旁通流路，在从旁通流路的开口端分离时开放旁通流路。另外，旁通流路的流路壁由增压机的外罩的一部分形成。
[0008]S卩，旁通流路的封闭以及开放由阀体的下表面与增压机的外罩的一部分抵接或分离而规定。
[0009]在此种二级增压系统中，由于在外罩的内部流动排气，故由铸铁形成的外罩的一部分在长期的期间内氧化。
[0010]另一方面，由于在由外罩的一部分形成的旁通流路流动大量的排气，故旁通流路的温度在排气流动的情况和排气不流动的情况下产生较大的差异。
[0011]在此，若旁通流路的开口端面氧化，则在氧化的区域和未氧化的区域在热膨胀率中产生较大的差异，有时在长期的期间内旁通流路的开口端面(密封面)的一部分剥离。另夕卜，由于在旁通流路的密封面反复抵接阀体的下表面，故有时也由此促进密封面处的剥离。
[0012]若由于此种热应力、机械应力，旁通流路的密封面的一部分剥离，则阀体封闭旁通流路时的密封性恶化，尽管封闭旁通流路，但一部分排气从旁通流路漏出，二级增压系统的性能降低。
[0013]本发明鉴于上述问题点而完成，其目的在于在多级增压系统中，防止旁通流路的密封面处的剥离，防止封闭时排气从旁通流路漏出。
[0014]解决问题的方法
本发明的第一方式所涉及的多级增压系统具备:第一增压机，其被供给从内燃机排出的排气；第二增压机，其与上述第一增压机相比配置于上述排气的流动的上游侧；和排气旁通阀装置，其进行旁通流路的开闭，上述旁通流路将从上述内燃机排出的上述排气绕过上述第二增压机的涡轮叶轮供给至上述第一增压机，上述排气旁通阀装置的阀体的下表面所抵接的上述旁通流路的开口的密封面具有比上述第二增压机的外罩高的耐氧化性。
[0015]本发明的第二方式所涉及的多级增压系统在上述第一方式所涉及的多级增压系统中，上述密封面由环状部件形成，上述环状部件由奥氏体类不锈钢形成。
[0016]本发明的第三方式所涉及的多级增压系统在上述第二方式所涉及的多级增压系统中，上述环状部件被压入并固定于上述第二增压机的外罩，上述多级增压系统具有防脱机构，上述防脱机构限制上述环状部件的向与相对于上述第二增压机的外罩的压入方向相反的方向的移动。
[0017]本发明的第四方式所涉及的多级增压系统在上述第二或第三方式所涉及的多级增压系统中，设定为上述密封面的外径比上述阀体的外径小的环状。
[0018]本发明的第五方式所涉及的多级增压系统在上述第三方式所涉及的多级增压系统中，上述防脱机构是作为被压入上述第二增压机的外罩的上述环状部件的一部分，部分地从由上述第二增压机的外罩引起的弹性收缩放开的突出部。
[0019]本发明的第六方式所涉及的多级增压系统在上述第三方式所涉及的多级增压系统中，上述防脱机构是作为压入了上述环状部件的上述第二增压机的外罩的一部分，部分地从由上述环状部件引起的弹性扩大放开的突出部。
[0020]发明的效果
依照本发明，旁通流路的开口的密封面具有比第二增压机的外罩高的耐氧化性。因此，能够抑制旁通流路的开口的密封面的一部分或者全部氧化的情况。
[0021]其结果，在密封面处，不产生热膨胀率的较大差异，能够防止密封面处的剥离。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是示出具备本发明的一个实施方式中的多级增压系统的发动机系统的概要构成的模式图。
[0023]图2A是示出包含本发明的一个实施方式中的多级增压系统所具备的排气旁通阀装置的放大图。
[0024]图2B是示出包含本发明的一个实施方式中的多级增压系统所具备的排气旁通阀装置的放大图。
[0025]图3是示出包含本发明的一个实施方式中的多级增压系统所具备的环状部件的立体图。
[0026]图4A是示出本发明的一个实施方式中的多级增压系统的变形例、包含环状部件的截面图。[0027]图4B是示出本发明的一个实施方式中的多级增压系统的变形例、包含环状部件的截面图。
[0028]图4C是示出本发明的一个实施方式中的多级增压系统的变形例、包含环状部件的截面图。
[0029]图4D是示出本发明的一个实施方式中的多级增压系统的变形例、包含环状部件的截面图。
【具体实施方式】
[0030]以下，参照附图，说明本发明所涉及的多级增压系统的一个实施方式。此外，在以下的附图中，为了使各部件为能够识别的大小，适当变更各部件的比例尺。另外，在以下的说明中，作为多级增压系统的一例，说明具备两个增压机的二级增压系统。
[0031]图1是示出具备本实施方式的二级增压系统I的发动机系统100的概要构成的模式图。发动机系统100搭载于车辆等，具备二级增压系统1、发动机101(内燃机)、中间冷却器 102、EGR (Exhaust Gas Recirculation，排气再循环)阀 103、和 EGR 冷却器 104、EQJ (Engine Control Unit,发动机控制单元)105。
[0032]二级增压系统I将从发动机101排出的排气所包含的能量回收为旋转动力，通过该旋转动力来生成对发动机101供给的压缩空气。
[0033]该二级增压系统I具有本发明的特征，之后参照附图详细说明。
[0034]发动机101作为所搭载的车辆的动力源发挥作用，将从二级增压系统I供给的压缩空气与燃料的混合气燃烧并生成动力，并且将通过混合器的燃烧而产生的排气供给至二级增压系统I。
[0035]中间冷却器102冷却从二级增压系统I供给至发动机101的压缩空气，设置在二级增压系统I与发动机101的吸气口之间。
[0036]EGR阀103进行将从发动机101排出的排气的一部分送回至发动机101的吸气侧的返流流路的开闭，通过E⑶105调节其开度。
[0037]EGR冷却器104将被经由返流流路送回至发动机101的吸气侧的排气冷却，配置于EGR阀103的上游侧。
[0038]E⑶105控制发动机系统100的整体。
[0039]而且，在本发动机系统100中，E⑶105根据发动机101的转速(即排气的流量)来控制上述EGR阀103和后述排气旁通阀装置5。
[0040]在具有此种构成的发动机系统100中，若对在发动机101中混合气燃烧后的排气进行排气，则排气的一部分被经由EGR冷却器104送回至发动机101的吸气侧，排气的大部分供给至二级增压系统I。然后，在二级增压系统I中生成压缩空气，该压缩空气在通过中间冷却器102冷却之后供给至发动机101。
[0041]接着，详细说明二级增压系统I。
[0042]如图1所示，二级增压系统I具备低压级增压机2 (第一增压机)、高压级增压机3 (第二增压机)、止回阀4、排气旁通阀装置5、废料闸阀6。
[0043]低压级增压机2在排气的流动方向上配置于高压级增压机3的下游侧，与高压级增压机3相比较大地构成。该低压级增压机2具备低压级压缩机2a和低压级涡轮2b。[0044]而且，低压级压缩机2a具备未图示的压缩机叶轮和包围该压缩机叶轮并且在内部形成了空气流路的未图示的压缩机外罩。另外，低压级涡轮2b具备涡轮叶轮2d和包围涡轮叶轮2d并且在内部形成了排气流路的压缩机外罩2c(参照图2A)。而且，压缩机叶轮与涡轮叶轮2d通过轴而连结，涡轮叶轮2d由排气旋转驱动，从而旋转驱动压缩机叶轮并生成压缩空气。
[0045]高压级增压机3在排气的流动方向上配置于低压级增压机2的上游侧。
[0046]该高压级增压机3具备高压级压缩机3a和高压级涡轮3b。
[0047]而且，高压级压缩机3a具备未图示的压缩机叶轮和包围该压缩机叶轮并且在内部形成了空气流路的未图示的压缩机外罩。
[0048]另外，高压级涡轮3b具备未图示的涡轮叶轮和包围该涡轮叶轮并且在内部形成了排气流路的涡轮外罩3c (高压级增压机3 (第二增压机)的外罩)(参照图2A)。
[0049]而且，压缩机叶轮与涡轮叶轮通过轴而连结，涡轮叶轮由排气旋转驱动，从而旋转驱动压缩机叶轮并生成压缩空气。
[0050]此外，如图2A所示，低压级涡轮2b的涡轮外罩2c与高压级涡轮3b的涡轮外罩3c将相互具有的凸缘对顶并接合。
[0051]在高压级涡轮3b的涡轮外罩3c的内部，设有将通过了高压级涡轮3b的涡轮叶轮的排气排出的排气流路3d和用于不经由该涡轮叶轮而对低压级涡轮2b进行供给的旁通流路3e。
[0052]另外，在低压级涡轮2b的涡轮外罩2c的内部，设有用于对低压级涡轮2b的涡轮叶轮2d供给排气的供给流路2e。
[0053]而且，通过低压级涡轮2b的涡轮外罩2c与高压级涡轮3b的涡轮外罩3c接合，排气流路3d以及旁通流路3e与供给流路2e连接。
[0054]返回图1，止回阀4设置于旁通流路，该旁通流路在高压级增压机3的高压级压缩机3a未被驱动的情况下，将从低压级增压机2的低压级压缩机2a排出的压缩空气不经由高压级压缩机3a地供给至发动机101的吸气侧。而且，如图1所示，止回阀4以容许压缩空气从低压级压缩机2a侧到发动机101侧的流动，并且防止压缩空气从发动机101侧到低压级压缩机2a侧的回流的方式构成。
[0055]排气旁通阀装置5进行旁通流路3e的开闭，旁通流路3e用于将从发动机101排出的排气绕过高压级增压机3的涡轮叶轮而供给至低压级增压机2。
[0056]而且，如图2A、图2B所示，排气旁通阀装置5具备阀组件51、安装板52和致动器53。
[0057]图2B是包含阀组件51以及安装板52的放大图。
[0058]如该图所示，阀组件51具有如下构成，即，对旁通流路3e开口进行开闭的阀体5Ia与将该阀体51a相对于安装板52而固定的垫片51b经由轴部51c而连结。
[0059]如图2A所示，该阀组件51在低压级涡轮2b的涡轮外罩2c与高压级涡轮3b的涡轮外罩3c的边界区域中能够以对旁通流路3e开口进行开闭的方式转动。
[0060]在阀体51a中，下表面51d(封闭时接触旁通流路3e开口一侧的面)为平面，上表面51e为从中央朝缘部下降的锥面。
[0061]另外，在本实施方式中，在垫片51b的中央部设有贯通孔，通过轴部51c从阀体51a的上部贯通插入垫片51b的贯通孔，轴部51c的顶端从垫片51b突出地配置。
[0062]而且,通过轴部51c的顶端与垫片51b例如焊接接合，轴部51c与垫片51b固定。
[0063]安装板52具有贯通插入轴部51c的贯通孔，轴部51c贯通插入该贯通孔，由阀体51a和垫片51b狭持。
[0064]而且，安装板52通过经由未图示的联接板组件来传递来自致动器53的驱动力，从而如在图2A中以双点划线示出的那样转动。由于该安装板52的转动，阀组件51也转动。
[0065]而且，如图2A、图2B、以及图3所示，在本实施方式的二级增压系统I中，具备在高压级涡轮3b的涡轮外罩3c内配置的环状部件10。
[0066]高压级涡轮3b的涡轮外罩3c由铸铁形成，与此相对，环状部件10由奥氏体类不锈钢形成，与涡轮外罩3c相比也提高了耐氧化性。
[0067]环状部件10通过被压入涡轮外罩3c而固定，构成旁通流路3e的端部。
[0068]在该环状部件10中，阀体51a侧的面的一部分为与该阀体51a的下表面51d抵接的密封面10a。更详细而言，在环状部件10的阀体51a侧的面中，内周侧区域与外周侧区域相比向阀体51a侧突出。而且，该内周侧区域为作为密封面IOa而与阀体51a的下表面51d抵接的区域。
[0069]环状部件10的外缘形状为与阀体51a的外缘形状大体相同的圆形。而且，由于密封面IOa为环状部件10的阀体51a侧的面的内周侧区域，故在本实施方式中，密封面IOa的外径比阀体51a的下表面51d的外径小。
[0070]返回图1，废料闸阀6将从高压级增压机3排出的排气或者经由旁通流路3e排出的排气的一部分不经由低压级增压机2的涡轮叶轮2d地旁通，通过ECU105或者低压级压缩机2a的增压压力来调节开度。
[0071]在具有此种构成的本实施方式的二级增压系统I中，由奥氏体类不锈钢形成的环状部件10嵌合于涡轮外罩3c，由该环状部件10形成旁通流路3e的端部。而且，由于该环状部件10具有密封面10a，故在本实施方式中，密封面IOa具有比涡轮外罩3c高的耐氧化性。
[0072]从而，在本实施方式的二级增压系统I中能够抑制旁通流路3e的开口的密封面IOa的一部分或者全部氧化的情况。
[0073]其结果，在密封面IOa处，不产生热膨胀率的较大差异，能够防止密封面IOa处的剥离。
[0074]另外，在本实施方式的二级增压系统I中，使用由奥氏体类不锈钢形成的环状部件10提高密封面IOa的耐氧化性。因此，能够以简易的构成防止密封面IOa处的剥离。
[0075]另外，在本实施方式的二级增压系统I中，密封面IOa的外径比阀体51a的下表面51d的外径小。
[0076]因此，与密封面IOa的外径与阀体51a的下表面51d的外径相同或者比其大的情况相比较，能够减少阀体51a的下表面51d与密封面IOa的接触区域,能够使旁通流路3e封闭时的密封面IOa处的表面压力上升。
[0077]从而，依照本实施方式的二级增压系统1，能够进一步提高旁通流路3e封闭时的密封性。而且，通过调整密封面的大小，能够调整密封面压力。
[0078]此外，如图4A所示，在本实施方式的二级增压系统I中，在环状部件10中，还可设置朝涡轮外罩3c突出的突出部11。
[0079]通过设置此种突出部11，能够限制环状部件10向与对涡轮外罩3c压入环状部件10时的方向相反的方向的移动，防止环状部件10脱离。
[0080]S卩，在图4A所示的构成中，设于环状部件10的突出部11作为本发明的防脱机构而起作用。
[0081]对突出部11详细地进行说明。如上所述，环状部件10被相对于涡轮外罩3c而压入。
[0082]因此，当环状部件10被压入涡轮外罩3c时，环状部件10由于涡轮外罩3c而向环状部件10的半径方向内侧弹性地收缩。另一方面，涡轮外罩3C由于环状部件10而向涡轮外罩3c的半径方向外侧弹性地扩大。
[0083]在此，如图4B所示，在涡轮外罩3c的内周面的环状部件10的压入方向(参照图4B的箭头)的顶端形成有切口 IlA的情况下，在存在切口 IlA的部位，不存在以使环状部件10向环状部件10的半径方向内侧收缩的方式作用的涡轮外罩3c。由此，在存在切口 IlA的部位，环状部分10部分地从弹性收缩放开。从而，作为环状部件10的一部分的、部分地从弹性收缩放开的部位成为突出部U。
[0084]另外，如图4C所示，在本实施方式的二级增压系统I中，在涡轮外罩3c中，还可设置朝环状部件10突出的突出部12。
[0085]通过设置此种突出部12，能够限制环状部件10向与对外罩3c压入环状部件10时的方向相反的方向的移动，防止环状部件10脱离。
[0086]S卩，在图4C所示的构成中，设于环状部件10的突出部12作为本发明的防脱机构而起作用。
[0087]对突出部12详细地进行说明。在该情况下，被压入涡轮外罩3c的环状部件10也由于涡轮外罩3c而向环状部件10的半径方向内侧弹性地收缩。另一方面，涡轮外罩3c由于环状部件10而向涡轮外罩3c的半径方向外侧弹性地扩大。
[0088]在此，如图4D所示，在环状部件10的外周面的压入方向(参照图4D的箭头)的后端附近形成有切口 IlB的情况下，在存在切口 IlB的部位，不存在以被压入外罩3c、使涡轮外罩3c向涡轮外罩3c的半径方向外侧弹性地扩大的方式作用的环状部件10。由此，在存在切口 IlB的部位，涡轮外罩3c部分地从弹性扩大放开。从而，作为涡轮外罩3c的一部分的、部分地从弹性扩大放开的部位成为突出部12。
[0089]以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。在上述实施方式中示出的各构成部件的诸形状、组合等为一例，能够在不脱离本发明的主旨的范围内基于设计要求等而进行种种变更。
[0090]另外，在上述实施方式中，对通过将由奥氏体类不锈钢形成的环状部件10相对于涡轮外罩3c压入并固定而提高密封面IOa的耐氧化性的构成进行了说明。
[0091]然而，本发明不限于此，例如，还能够采用如下构成，S卩，不使用环状部件10，将涡轮外罩3c的表面的一部分作为密封面，对该密封面进行氟涂敷等防氧化表面处理来提高密封面的耐氧化性。
[0092]另外，在上述实施方式中，对将环状部件10相对于涡轮外罩3c压入以固定的构成进行了说明。[0093]然而，本发明不限于此，还能够采用如下构成，S卩，在形成涡轮外罩3c时，通过浇铸来固定环状部件10。
[0094]另外，在上述实施方式中，说明了具备两个增压机的构成。
[0095]然而，本发明不限于此，还能够采用具备多个增压机的构成。
[0096]另外，在上述示例中，对突出部11在环状部件10的外周面的压入方向的顶端设置，突出部12在涡轮外罩3c的内周面的相对于环状部件10的压入方向的后端设置的示例进行了说明，但不限于这些示例。即，可以以突出部11在环状部件10的外周面的所有部位设置的方式在涡轮外罩3c的内周面设置切口 IlA0同样地，还可以以突出部12在涡轮外罩3c的内周面的所有部位设置的方式在环状部件10的外周面设置切口 11B。另外，还可以以突出部11在环状部件10的外周面的高度方向上设置多个的方式，在涡轮外罩3c的内周面的高度方向上设置多个切口 11A。同样地，还可以以突出部12在涡轮外罩3c的内周面的高度方向上设置多个的方式在环状部件10的外周面的高度方向上设置多个切口 11B。
[0097]产业上的利用可能性
在多级增压系统中，由于旁通流路的开口的密封面具有比第二增压机的外罩高的耐氧化性，故能够抑制旁通流路的开口的密封面的一部分或者全部氧化的情况。
[0098]其结果，在密封面处，不产生热膨胀率的较大差异，能够防止密封面处的剥离。
[0099]附图标记说明
I二级增压系统(多级增压系统)
2低压级增压机(第一增压机)
2c涡轮外罩 2d涡轮叶轮
3高压级增压机(第二增压机)
3c润轮外罩 3e旁通流路 5排气旁通阀装置 10环状部件 IOa密封面
11突起部(防脱机构)
12突起部(防脱机构)
51阀组件 51a阀体 51b垫片 51c轴部 51d下表面 51e上表面 52安装板
101发动机(内燃机)。
【权利要求】
1.一种多级增压系统，具备:第一增压机，其被供给从内燃机排出的排气；第二增压机，其与所述第一增压机相比配置于所述排气的流动的上游侧；和排气旁通阀装置，其进行旁通流路的开闭，所述旁通流路将从所述内燃机排出的所述排气绕过所述第二增压机的涡轮叶轮供给至所述第一增压机， 所述排气旁通阀装置的阀体的下表面所抵接的所述旁通流路的开口的密封面具有比所述第二增压机的外罩高的耐氧化性。
2.根据权利要求1所述的多级增压系统，其中，所述密封面由环状部件形成，所述环状部件由奥氏体类不锈钢形成。
3.根据权利要求2所述的多级增压系统，其中， 所述环状部件被压入并固定于所述第二增压机的外罩， 所述多级增压系统具有防脱机构，所述防脱机构限制所述环状部件的向与相对于所述第二增压机的外罩的压入方向相反的方向的移动。
4.根据权利要求2或3所述的多级增压系统，其中，设定为所述密封面的外径比所述阀体的下表面的外径小的环状。
5.根据权利要求3所述的多级增压系统，其中，所述防脱机构是作为被压入所述第二增压机的外罩的所述环状部件的一部分，部分地从由所述第二增压机的外罩引起的弹性收缩放开的突出部。
6.根据权利要求3所述的多级增压系统，其中，所述防脱机构是作为压入了所述环状部件的所述第二增压机的外罩的一部分，部分地从由所述环状部件引起的弹性扩大放开的突出部。
【文档编号】F02B37/18GK103620184SQ201280029948
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年6月22日 优先权日:2011年6月22日
【发明者】本间大博, 文野谦治, 福原史彦 申请人:株式会社 Ihi