内燃发动机系统技术方案

内燃发动机系统，包括：内燃发动机；具有涡轮机和压缩机的涡轮增压器；涡轮涡轮机单元，其设置在涡轮增压器下游的排气路径中并接收排气；该涡轮涡轮机单元具有涡轮机叶轮、限定用于容纳润滑油的内部容积的轴承壳体和定位在涡轮机叶轮附近的密封装置，该密封装置用于防止润滑油从轴承壳体的内部容积逸出到涡轮涡轮机单元的排气管道，该系统还包括缓冲空气导管，其在涡轮增压器的压缩机中或压缩机处的选定位置与涡轮涡轮机单元的缓冲空气入口之间延伸，该缓冲空气入口与布置在涡轮涡轮机单元内的缓冲空气通道流体连通，并适于将缓冲空气引导至位于密封装置的轴向相对布置的环形密封构件之间的位置，以提供对至少一个环形密封构件的反压力。封构件的反压力。封构件的反压力。

【技术实现步骤摘要】
内燃发动机系统


[0001]本公开涉及一种内燃发动机系统。本公开还涉及包括这种内燃发动机系统的车辆。本公开通常可应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将针对卡车来描述本公开，但本公开不限于这种特定车辆，而是也可用在其它车辆、海上船舶以及各种固定应用中。

技术介绍

[0002]普遍希望在性能、效率、排气后处理等方面改进内燃发动机系统。内燃发动机系统的普通部件的一个示例是涡轮增压器装置。涡轮增压器通常包括压缩机和涡轮机，其中，进气被可操作地连接到涡轮机的压缩机压缩，该涡轮机由发动机排气驱动。然而，当在柴油内燃发动机上实施不同类型的涡轮机单元时，可能会出现挑战。因此，希望进一步改进包括涡轮增压器装置的内燃发动机系统。
[0003]US 2015/0292345 A1公开了另一种类型的内燃发动机系统，该内燃发动机系统包括动力涡轮机单元，该动力涡轮机单元具有涡轮机壳体、排气管道、具有位于排气管道中的叶片的涡轮机叶轮、刚性连接到涡轮机叶轮并被可旋转地支撑在所述壳体中的轴、以及油密封系统。该油密封系统包括位于涡轮机叶轮附近的密封装置，用于防止油从涡轮机壳体沿着所述轴泄漏到排气管道。该油密封系统还包括缓冲气体管道，该缓冲气体管道被布置成将排气从排气管道供应到密封装置，用于对密封装置加压。
[0004]动力涡轮机单元和柴油内燃发动机系统的组合对于改进内燃发动机燃烧系统的操作具有令人感兴趣的潜力。然而，仍需要进一步改进这种内燃发动机系统。

技术实现思路

[0005]本公开的目的是提供一种改进的、包括涡轮增压器和涡轮涡轮机单元(turbo turbine unit)的内燃发动机系统。该目的至少部分通过根据本公开的第一方面的系统来实现。
[0006]根据本公开的第一方面，提供了一种内燃发动机(ICE)系统。该ICE系统包括内燃发动机(ICE)；接收来自ICE的排气的涡轮增压器，该涡轮增压器具有涡轮机和压缩机，该压缩机用于压缩进气并将进气供给到ICE；涡轮涡轮机单元，该涡轮涡轮机单元设置在涡轮增压器下游的排气路径中，并被布置成接收来自涡轮增压器的排气；该涡轮涡轮机单元具有涡轮机叶轮、限定用于容纳润滑油的内部容积的轴承壳体、以及位于该涡轮机叶轮附近的密封装置，该密封装置用于防止润滑油从该轴承壳体的内部容积逸出到涡轮涡轮机单元的排气管道。此外，该ICE系统包括缓冲空气导管，该缓冲空气导管在涡轮增压器的压缩机中或压缩机处的选定位置与涡轮涡轮机单元的缓冲空气入口之间延伸。该缓冲空气入口被布置成与布置在涡轮涡轮机单元内的缓冲空气通道流体连通，并适于将缓冲空气引导至位于所述密封装置的轴向相对布置的环形密封构件之间的位置，以便提供对所述环形密封构件中的至少一个环形密封构件的反压力。
[0007]所提出的ICE系统是基于这样的认识：即，需要对涡轮涡轮机单元轴(例如涡轮复合(TC)单元的涡轮复合(TC)轴)进行可靠的密封，以在反压力下运行，从而避免排气进入TC轴承和/或避免来自TC单元的轴承壳体内部的油可能逸出到排气路径中而潜在地导致排气后处理系统的损坏或不必要的污染。然而，在TC单元和/或ICE系统的其它地方，确定缓冲空气功能所需的压力并不总是容易的。通过经由缓冲空气导管从压缩机的选定位置向TC单元供应缓冲空气，可以在不使用诸如缓冲空气阀单元(通常也称为缓冲阀单元，BVU)的特定控制阀的情况下向TC单元提供足够的压力。BVU可能经常被安装和使用在从增压空气冷却器装置、车辆空气系统等向TC单元提供缓冲空气的常规系统中。
[0008]因此，所提出的ICE系统允许向涡轮涡轮机单元(例如TC单元)供应缓冲空气，并且以比可用的现有技术系统更有效且简单的方式调节缓冲空气的压力。此外，所提出的ICE系统允许在ICE启动时(即在涡轮增压器的压缩机处建立所需压力的过程中)直接产生所期望的正确压力。所提出的ICE系统还由于不需要控制阀而提供了更稳健的布置，因为所期望的压力由涡轮增压器的涡轮机的性质提供。在此背景下，可以注意到，这种控制阀可能对污染很敏感，并且可能还需要止回阀来防止排气和/或油沿着缓冲空气导管向上行进并进入所述阀中。
[0009]由于可以提供没有任何明确BVU的系统，所提出的ICE系统可以进一步对制造成本有积极影响。虽然所提出的ICE系统可能特别适合于包括TC单元的系统，但它也可适用于包括具有轴向涡轮机叶轮的低压涡轮增压器的系统。然而，为了便于参考，以下示例和优点涉及包括TC单元的ICE系统。
[0010]如本文所描述的，提供缓冲空气的目的是在整个运行循环期间(尤其是在ICE的启动期间)维持进入TC单元的轴承壳体中的正空气流。通过提供对环形密封构件的反压力，所述缓冲空气用于对密封装置加压，并且还提供对排气的反压力，以避免油泄漏。更具体地，涡轮机叶轮以相当大的速度(例如最高达约50 000rpm)旋转，从而在涡轮机叶轮的径向内侧区域处产生与涡轮机叶轮的径向外侧区域处的排气压力相比降低的排气压力。这种排气压力的差异是由作用在靠近涡轮机叶轮的排气上的离心力引起的。同时，所述壳体内侧的油雾压力随着油槽压力等而变化，并且在某些运行条件下高于涡轮机叶轮的内侧区域处的排气压力。这种压力差可能产生从所述壳体的内部到排气流中的油泄漏。泄漏的油然后与排气混合，从而导致排放增加、润滑油消耗增加和/或排气后处理系统中毒。
[0011]通过在TC单元与涡轮增压器的压缩机之间布置缓冲空气导管，至少可以增加所述密封装置具有高于所述壳体内侧的油雾压力的压力的机会，从而有效地防止沿着所述轴的任何油泄漏。
[0012]虽然由压缩机供应的缓冲空气的压力可能因不同类型的ICE系统而不同，但有时，密封件之间的压力在所有条件下比轴承壳体中的压力高几kPa可能就足够了。举例来说，由压缩机压力供应的缓冲空气的压力可以为大约50kPa。通常，当ICE启动时(即，在压缩机处建立所想要的压力的过程中)，可以直接获得所期望的(正确的)压力。
[0013]ICE系统的涡轮增压器通常可以指众所周知的布局：其中，涡轮增压器的涡轮机被布置成接收来自ICE的排气，并且压缩机被构造成用于压缩进气并将压缩后的进气经由进气管线供给到ICE，同时涡轮机被构造成将发动机排气转换为机械能以驱动该压缩机。
[0014]根据示例性实施例，所述缓冲空气通道从布置在涡轮涡轮机单元的外周处的缓冲
空气入口延伸，并穿过涡轮涡轮机单元的轴承壳体的实心部分。由此，在涡轮涡轮机单元中提供了所述缓冲空气通道的简单而稳固的布置。
[0015]根据示例性实施例，涡轮涡轮机单元的缓冲空气通道经由缓冲空气导管而与压缩机中或压缩机处的选定位置直接流体连通。举例来说，该缓冲空气导管没有用于控制缓冲空气的压力的控制阀。
[0016]根据示例性实施例，涡轮涡轮机单元包括被布置成承载涡轮机叶轮的涡轮机轴。该轴由轴承组件支撑在轴承壳体中。该轴承组件可以包括一个或多个轴承元件。换句话说，涡轮涡轮机单元可以包括涡轮机壳体、排气管道、具有定位在排气管道中的叶片的涡轮机叶轮，并且该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内燃发动机系统(10)，包括：内燃发动机(20)；涡轮增压器(30)，所述涡轮增压器(30)接收来自所述内燃发动机(20)的排气，所述涡轮增压器具有涡轮机(31)和压缩机(32)，所述压缩机(32)用于压缩进气并将所述进气供给到所述内燃发动机；涡轮涡轮机单元(40)，所述涡轮涡轮机单元(40)设置在所述涡轮增压器下游的排气路径中，并被布置成接收来自所述涡轮增压器的排气；所述涡轮涡轮机单元具有涡轮机叶轮(42)、限定用于容纳润滑油的内部容积的轴承壳体(72)、以及定位在所述涡轮机叶轮附近的密封装置(45)，所述密封装置(45)用于防止润滑油从所述轴承壳体的所述内部容积逸出到所述涡轮涡轮机单元的排气管道(78)，其中，所述内燃发动机系统还包括：缓冲空气导管(60)，所述缓冲空气导管(60)在所述涡轮增压器的所述压缩机中或所述压缩机处的选定位置与所述涡轮涡轮机单元的缓冲空气入口(47)之间延伸，所述缓冲空气入口(47)被布置成与布置在所述涡轮涡轮机单元内的缓冲空气通道(48)流体连通，并适于将缓冲空气引导至位于所述密封装置的轴向相对布置的环形密封构件(45a，45b)之间的位置，以便提供对所述环形密封构件中的至少一个环形密封构件的反压力。2.根据权利要求1所述的内燃发动机系统，其中，所述缓冲空气通道(48)从布置在所述涡轮涡轮机单元的外周处的所述缓冲空气入口(47)延伸，并穿过所述涡轮涡轮机单元的所述轴承壳体的实心部分(72)。3.根据权利要求1或2所述的内燃发动机系统，其中，所述涡轮涡轮机单元的所述缓冲空气通道(48)经由所述缓冲空气导管(60)而与所述压缩机中或所述压缩机处的所述选定位置直接流体连通。4.根据权利要求1或2所述的内燃发动机系统，其中，所述缓冲空气导管(60)没有用于控制所述缓冲空气的压力的控制阀。5.根据权利要求1或2所述的内燃发动机系统，其中，所述涡轮涡轮机单元包括被布置成承载所述涡轮机叶轮(42)的涡轮机轴(74)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：克拉斯，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：