用于保护涡轮增压单元的系统.pdf

本发明涉及保护涡轮增压单元的系统。用于保护涡轮增压单元(T、C)特别是防止当相应润滑油压力不足时相应损坏的系统，包括排放气体的第一旁通装置(OV、GB)，所述第一旁通装置(OV、GB)根据所述涡轮增压单元(T、C)的润滑油压力来控制，以允许当所述压力低于第一预定阈值时所述排放气体的至少一部分旁通所述涡轮(T)。

权利要求书
1.  一种用于保护涡轮增压单元(T、C)的系统，特别用于防止当相 应润滑油压力不足时相应的损坏，包括第一排放气体旁通装置(OV、GB)， 所述第一排放气体旁通装置(OV、GB)根据所述涡轮增压单元(T、C) 的润滑油压力来控制，以允许当所述压力低于第一预定阈值时所述排放气 体的至少一部分旁通所述涡轮(T)。

2.  根据权利要求1所述的系统，其中所述涡轮增压系统(T、C)包 括润滑回路，且其中所述旁通装置包括最小压力阀(OV)，所述最小压力 阀(OV)具有与所述润滑回路操作地相连接的驱动输入部。

3.  根据前述权利要求1或2所述的系统，还包括排放气体的第二旁 通装置，所述第二旁通装置根据在相应的进气歧管处测量的新鲜空气的压 力来控制。

4.  根据权利要求3所述的系统，其中所述第一旁通装置和所述第二 旁通装置包括共同的旁通管(GB)或不同的旁通管。

5.  根据权利要求3或4所述的系统，其中所述第二旁通装置包括废 气门阀。

6.  根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述废气门阀和所 述最小压力阀(OV)被集成在单个主体(CE)中，所述单个主体(CE) 界定双驱动进口阀。

7.  根据权利要求6所述的系统，其中所述双驱动进口阀包括：
-外部箱体(CE)，
-第一进口(GI)，其预期与内燃发动机(E)的排气歧管操作地相连 接，
-第一可膨胀腔(R1)，其中所述第一进口(GI)打开，所述第一可 膨胀腔(R1)在所述外部箱体(CE)与第一可移动件(D1)之间形成，
-第一弹簧(S1)，其在所述外部箱体(CE)内，位于所述第一可移 动件(D1)与第一固定点(SF1)之间，阻挡所述第一腔(R1)的膨胀，
-第二进口(GO)，其预期与所述涡轮增压单元的润滑油回路操作地 相连接，
-第二可膨胀腔(R2)，其中所述第二进口(GO)打开，所述第二可 膨胀腔(R2)在所述外部箱体(CE)与第二可移动件(D2)之间形成，
-第二弹簧(S2)，其在所述外部箱体(CE)内，位于所述第二可移 动件(D2)与第二固定点(SF2)之间，阻挡所述第二腔(R2)的膨胀，
-单个轴杆(SH)，其在收缩位置与延伸位置之间是可移动的，与所 述可移动件(D1、D2)相连接，以控制所述涡轮(T)的旁通。

8.  根据权利要求7所述的系统，其中所述固定点(SF1、SF2)和所 述可移动件(D1、D2)相互地布置成当各自的腔(R1、R2)中产生的压 力达到各自的阈值时，一个相对于另一个以相反的方式移动，使得当下述 状况中的至少一种状况被证实时，所述轴杆(SH)被迫向所述延伸位置移 动(或反之向所述收缩位置移动)：
-进口气体压力等于或超出所述第一预定阈值，
-润滑油压力等于或低于所述第二预定阈值。

9.  根据权利要求8所述的系统，其中所述可移动件(D1、D2)互相 平行，和/或其中所述第二可移动件(D2)包括用于预加载所述第二弹簧 (S2)的装置，和/或其中所述弹簧(S1、S2)为螺旋型的且互相共轴，且 内部箱体(CI)被插入在所述弹簧(S1、S2)之间，所述内部箱体(CI) 具有圆柱体形状，与所述弹簧(S1、S2)共轴，其中所述圆柱体的两个基 底具有各自的中心孔，所述轴杆(SH)穿过所述中心孔。

10.  根据权利要求9所述的系统，其中所述轴杆(SH)垂直于两个所 述可移动件(D1、D2)且具有第一端，所述第一端具有所述第一可移动件 (D1)的中心，而所述第二可移动件(D2)关于所述轴杆(SH)为环形 的，能够在所述轴杆(SH)上滑动，直到所述轴杆(SH)的对接点(PB)。

11.  根据权利要求10所述的系统，其中所述圆柱体(CI)的基底界定 所述第二弹簧(S2)的第一承压表面，且其中所述可移动件(D2)包括与 歧管(M)集成的膜/活塞(T2)，所述歧管(M)与所述轴杆(SH)共轴 且在所述轴杆(SH)上滑动，且其中所述滑动歧管(M)具有环形延伸部 (SF3)，所述环形延伸部(SF3)界定所述第二弹簧(S2)的第二承压表 面，和/或所述圆柱体(CI)的基底界定所述第二弹簧(S2)的第一承压表 面，且其中所述可移动件(D2)包括与歧管(M)集成的膜/活塞(T2)， 所述歧管(M)与所述轴杆(SH)共轴且在所述轴杆(SH)上滑动，且其 中所述滑动歧管(M)具有环形延伸部(SF3)，所述环形延伸部(SF3) 界定所述第二弹簧(S2)的第二承压表面，且其中在所述环形延伸部(SF3) 与所述膜/活塞(T2)之间的相互位置为可调节的，以界定所述第二弹簧(S2) 的所述预加载。

12.  一种交通工具，其包括内燃发动机(E)，所述内燃发动机(E) 具有涡轮增压系统(T、C)和根据权利要求1-11中任一项所述的用于保 护涡轮增压系统(T、C)的系统。

13.  一种用于保护涡轮增压系统(T、C)的方法，特别地用于防止当 相应润滑油压力不足时相应的损坏，包括当所述润滑油压力低于第一预定 阈值时迫使所述排放气体至少部分地旁通所述涡轮增压系统(T、C)的涡 轮(T)的步骤。

说明书用于保护涡轮增压单元的系统
技术领域
本发明涉及用于保护内燃发动机的增压单元的系统的领域。本发明特 别地涉及用于防止当润滑油压力不足时涡轮增压器损坏的系统的领域。
背景技术
润滑油的粘性受到环境状况的很大影响。因此，当发动机为冷的、在 低温下时，油的粘性增大且因而油花费更多的时间到达涡轮和/或增压器和 其轴承的壳体。
在该时段中，涡轮增压器无油运行，具有对轴承的严重破坏。
发明内容
因此，本发明的目的在于克服所有的前述缺点并提供用于保护涡轮的 简单且有效的系统，其允许用于防止当相应润滑油压力不足时涡轮增压器 损坏。
本发明的基本的构思在于引入排放气体的旁通阀，该旁通阀由涡轮增 压器中的润滑油压力所控制，以允许内燃发动机的排放气体的至少一部分 旁通(bypass)涡轮且流出，直到该油达到预定压力。
因此，所述旁通阀为“最小压力阀”。
根据本发明的优选的替代性实施方式，这种旁通阀被集成在特定的废 气门阀(wastegate valve)中。
废气门阀为“最大压力阀”，一般地，用于当进气回路中的压力超过 预定阈值时旁通涡轮。
根据作为本发明的目标的该系统的优选的实现方式，废气门阀与前述 “最小压力阀”集成在单一主体中，以当涡轮增压器的润滑油压力没有达 到预定的阈值时旁通涡轮，该预定的阈值可以优选地被设定。
根据权利要求1，本发明的一个目标为用于保护涡轮增压系统的系统， 特别地为用于防止当润滑油压力不足时相应损坏的系统。
此外，本发明的目标为用于保护涡轮增压系统的方法，特别地为用于 防止当润滑油压力不足时相应损坏的方法。
本发明的另一个目标为包括配备有涡轮增压系统和前述保护系统的 内燃发动机的交通工具。
有利地，增压压力的管理根据润滑油压力而做出。
不仅如此，本文描述的解决方案可以被应用至传统的系统；通过使用 适合于调节润滑油压力的设备，本发明允许利用涡轮的旁通控制，涡轮继 续还被气动地促动，优势在于具有相对于气动控制能提前可用的能量池， 以用于发动机在预热时的热管理。
权利要求为本说明书的整体的部分。
附图说明
本发明的其他的目的和优势将通过下述的对优选实施方式(及其替代 性实施方式)的详细描述以及所附的附图而变得清楚，该附图仅为说明性 的而非限制性的，在附图中：
图1示意性地示出了增压的内燃发动机，其配备有用于保护涡轮增压 系统特别是用于防止当润滑油压力不足时相应损坏的系统，
图2a-2d以示意性的方式示出了图1的系统的一部分的优选的实现方 式，
图3示出了图2a-2d中示出的部分在第一操作配置中的优选的替代性 实施方式，
图4-6示出了图中所示的优选的替代性实施方式的其他操作配置，
图7示出了前面的图3-6的优选的替代性实施方式的一部分。
在附图中，相同的参考数字和字母识别相同的元件或部件。
为了更加方便，仅图4被提供有所有的附图标记，该附图标记意在在 其他附图中重复。
具体实施方式
图1示出了配备有至少一个涡轮增压站的内燃发动机E的示意图，该 涡轮增压站包括涡轮T和由涡轮T所驱动的压缩机C，涡轮T具有与该内 燃发动机的排气歧管相连接的进口，压缩机C具有与该内燃发动机E的进 气歧管相连接的出口。
压力阀OV布置在内燃发动机E的排气歧管与涡轮T的进口之间，由 涡轮T的润滑油所驱动，或者更具体地，由涡轮增压单元的润滑油所驱动。 为了更加方便，该阀OV将在下文被表示为“油驱阀”或“最小压力阀”。
在附图中，说明文字“来自压缩机的空气”表示与布置在内燃发动机 的进气歧管和增压器C的出口之间的管道的气动连接。
在附图中，说明文字“来自轴承壳体的油”表示与涡轮增压单元的润 滑回路的液压连接，该润滑回路润滑该单元本身的轴承。
该阀OV包括：
-驱动进口，其连接至涡轮增压单元的润滑回路，
-旁通装置(SH、GB)，用以控制来自内燃发动机E的排气歧管的排 放气体的流动/使来自内燃发动机E的排气歧管的排放气体的流动偏离，以 便旁通涡轮增压单元的涡轮T。
油驱压力阀OV以与废气门阀相反的方式工作，这是由于当润滑油的 压力低于预定阈值时其迫使排放气体旁通涡轮，预定阈值可被优选地设 定。
相比之下，当进气回路中的压力水平超过另一个预定阈值时，废气门 阀控制涡轮的旁通。
图1中示出的替代性实施方式可以与本身已知的废气门阀的使用相结 合。
特别地，该方案可以提供的是，废气门阀允许通过其他的或相同的旁 通管GB来旁通涡轮T。
根据本发明的优选的实施方式，油驱阀OV被集成在废气门阀中，并 且反之亦然。这允许使用一个单个的旁通管，而不修改方案的布局。
图2a、2b和2c示意性地示出了“这种阀中之阀”。
特别地，油驱阀OV被集成在废气门阀WG中。
根据图3至7，这种“双驱动进口阀”包括：
-第一进口GI，其预期与内燃发动机的进气歧管操作地相连接，
-第一可膨胀腔R1，其中所述第一进口GI打开，第一可膨胀腔R1 在箱体CE与第一可移动件D1之间形成，
-第一弹簧S1，其在外部箱体CE内，位于第一可移动件D1与第一 固定点SF1之间，对抗第一进口GI在第一腔R1内产生的压力，阻挡第一 腔R1的膨胀，
-第二进口GO，其预期与涡轮增压单元的润滑油回路优选地与该润 滑回路的进口操作地相连接，
-第二可膨胀腔R2，其中所述第二进口GO打开，第二可膨胀腔R2 在箱体CE与第二可移动件D2之间形成，
-第二弹簧S2，其在箱体CE内，位于第二可移动件D2与第二固定 点SF2之间，对抗第二进口GO在第二腔R2内产生的压力，阻挡第二腔 R2的膨胀，
-单个轴杆SH，其在收缩位置和延伸位置之间可移动，与膜D1和 D2相连接，以控制涡轮T的旁通。
优选地，固定点SF1、SF2和膜D1、D2相互地布置成当在各自的腔 R1、R2中产生的压力达到各自的阈值时，一个相对于另一个以相互相反 的方式移动，使得当下述状况中的至少一种状况被证实时，轴杆SH被迫 使向延伸位置移动(或反之向收缩位置移动)：
-进口气体的压力等于或超出所述第一预定阈值，
-润滑油压力等于或低于所述第二预定阈值。
明显的是，在轴杆SH的延伸/收缩的状况与旁通管GB的打开/关闭的 状况之间的联系取决于本领域技术人员所期望的组装方式。
图3或2a示出这样的状况：其中第一腔R1为膨胀的(R1E)而第二 腔R2为收缩的(R2C)，同时轴杆SH处于延伸状况，其中旁通管打开。
图4或2b示出这样的状况：其中第一腔R1为收缩的(R1C)而第二 腔R2为延伸的(R2E)，同时轴杆SH处于收缩状况，其中旁通管GB关 闭。
图5或2c示出这样的状况：其中第一腔R1和第二腔R2两者均为收 缩的(R1C、R2C)，同时轴杆SH处于延伸状况，其中旁通管打开。
图6或2d示出这样的状况：其中第一腔R1和第二腔R2两者均为延 伸的，同时轴杆SH处于延伸状况，其中旁通管GB打开。
旁通管的打开状况可以被操作，以使排放气体完全地或部分地偏离。
不仅如此，相对于第二腔R2的收缩状况，第一腔R1的膨胀状况可以 迫使排放气体的差值部分穿过旁通管GB。这是由于例如在冷的发动机且 因而涡轮增压单元低效润滑的状况下，由于这通常与废气门阀一同发生， 所以完全停用而非部分旁通可能是所期望的。
换句话说，轴杆SH可关于其通过废气门阀WG的膨胀而不是油驱阀 OV来激活的事实而具有不同的行程。
根据本发明的其他优选的替代性实施方式，两个膜/活塞互相平行。根 据本发明的另一个优选的替代性实施方式，弹簧S1和S2为螺旋型的且互 相共轴。优选地，由于第一弹簧S1需要对抗更高的力，因此第一弹簧S1 被布置在第二弹簧S2之外。
内部箱体CI被插入在两个螺旋弹簧之间，具有圆柱形形状并与弹簧 S1和S2共轴，其中两个基底具有由轴杆SH穿过的各自的中心孔。有助 于界定第二腔R2的该内部箱体CI的至少第二基底R2B2配备有适当的衬 垫G。而第一基底R2B1限制第一腔R1的膨胀区。
值得注意的是，内部箱体的第二基底与外部箱体CE的基底重合。
值得注意的是，在附图中，第一腔R1配备有膜D1，而第二腔R2配 备有可移动活塞D2。这并不意味着部件D1和D2两者均可以为膜或可移 动活塞。更一般地，这种膜/活塞通常可以称为“可移动件”。
根据由前两个的结合而得到的其他替代性实施方式，根据图中所示出 的，轴杆SH垂直于膜D1和D2，且第二可移动件D2关于轴杆SH为环 形的，因为第二可移动件D2可以在轴杆SH上滑动直至轴杆SH的对接点。
因此，轴杆SH具有第一端和第二端，该第一端适合于与第一可移动 件D1的中心接触并且将被第一可移动件D1的中心所推动或推动第一可移 动件D1的中心，该第二端激活旁通装置。当在第二腔R2收缩之后第二可 移动件D2压紧对接点PB时，则轴杆被引导至延伸状况。
对接点PB处于轴杆SH的前述的两端的中间位置。
根据本发明的可以与前文描述的实施方式相结合的其他优选的替代 性实施方式，第二弹簧可以被预加载。
图7详细地示出了第二可移动件D2。其包括套筒M(也称为滑动件) 和密封件T2，套筒M与轴杆SH共轴且在轴杆SH上滑动，密封件T2关 于套筒M为环形的。密封件T2优选地螺纹连接在套筒M上。图7示出了 锁紧螺母CD2，其也螺纹连接在套筒M上，以阻挡密封件T2，密封件T2 具有环形槽，O型圈被容纳在该环形槽中。
密封件T2可以与螺旋弹簧S2直接地接触。优选地，套筒配备有适当 的环形延伸部SF3，环形延伸部SF3界定第二弹簧S2的第二承压表面 (compression surface)。第二弹簧的第一承压表面优选地为内部箱体CI的 第一基底R2B1的内部部分，第一基底R2B1与前述的第二基底R2B2相 对。
根据示出的配置，大体上为圆柱形的外部箱体CE容纳第一可移动件 D1和第一圆柱弹簧S1，第一圆柱弹簧S1进而容纳第二箱体CI，第二弹 簧S2和第二可移动件D2被容纳于第二箱体CI中。
如果该套筒配备有所述环形延伸部SF3，通过相对于滑动套筒M轴向 地移动可移动件D2，可能界定对第二弹簧S2的预加载。特别地，随着第 二可移动件D2的密封件T2远离环形延伸部SF3移动，对第二弹簧S2的 预加载增大。
滑动套筒M可以找到在内部箱体CI的第一基底R2B1中的对接点。 或者，可选地，其可以在内部箱体CI的第一基底的分别的中心孔中穿过 内部箱体CI的第一基底，直到在基底本身与对接元件SF4之间干涉，该 中心孔在滑动套筒M本身上环形地获得。
在方法方面，根据本发明，当涡轮的润滑油压力不足时，排放气体的 旁通被操作。
对于本领域技术人员将明显的是，本发明的其他实施方式和等同实施 方式可以被想到并付诸实践而不偏离本发明的范围。
根据上文列出的描述，对于本领域技术人员将可能实施本发明，而不 需要描述其他的结构细节。在不同的优选实施方式中所描述的元件和特征 可以被结合，而不偏离本申请的范围。如果在具体实施方式中没有明确地 排除，则在背景技术中所描述的内容必须被认为与本发明的特征相结合， 形成本发明的整体的部分。