用于涡轮增压发动机的冷凝物管理装置制造方法及图纸

本申请提供了用于管理涡轮机的入口内的冷凝物的方法和系统。在一个示例中，一种方法或系统可以包括沿着入口的壁使用沟道形状。该沟道形状运输冷凝物，以将冷凝物输送到叶轮或转子处。

Condensate Management Device for Turbocharged Engine

This application provides a method and system for managing condensate in the inlet of a turbine. In one example, a method or system may include using a channel shape along the wall of the entrance. The channel shape transports condensate to transport the condensate to the impeller or rotor.

【技术实现步骤摘要】
用于涡轮增压发动机的冷凝物管理装置相关申请的交叉引用本申请要求2017年8月7日提交的英国专利申请No.1712638.4的优先权。上述申请的全部内容通过引用整体并入本文以用于所有目的。
本说明书总体涉及用于管理进入涡轮增压器的压缩机的冷凝物的方法和系统。
技术介绍
柴油发动机和汽油发动机通常使用涡轮增压器以增加发动机的功率输出。涡轮增压器的压缩机被用于迫使高压空气进入发动机的进气口，从而增加功率输出。减少来自内燃发动机的排气排放量是共同目标。低压排气再循环(LP-EGR)系统通常被用于减少排放。这些系统将来自涡轮增压器的涡轮机下游的发动机的排气侧的排气再循环到涡轮增压器的压缩机的空气入口。然而，这种再循环排气通常含有大量的水蒸气，特别是在某些驱动条件下，例如具有低发动机负荷和低排气温度的冷环境温度条件下。在这种情况下，夹带在EGR流中的水蒸气将冷却到其露点温度以下并将形成冷凝物。这种水滴形式的冷凝物能够通过入口管道被输送到涡轮增压器的压缩机中，该入口管道用于将空气供应到涡轮增压器的压缩机中。然而，本专利技术人已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，进入压缩机的水滴将撞击压缩机的快速旋转的压缩机叶轮，导致压缩机叶轮的侵蚀。这种侵蚀在转速最高的压缩机叶轮的外围周围更大。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可以由一种冷凝物管理装置解决，该冷凝物管理装置包括至少一个螺旋引导件，所述至少一个螺旋引导件位于限定通向涡轮增压器的压缩机的入口流动路径的入口管道的孔腔中，其中每个螺旋引导件具有收集部分和输送部分，该收集部分具有与入口管道的孔腔接触的均匀外径，该输送部分位于收集部分与涡轮增压器的压缩机之间，该输送部分具有朝向涡轮增压器的压缩机逐渐变细的(tapers)外径，以便将由收集部分收集的任何冷凝物输送到在入口管道的中心位置并紧靠涡轮增压器的压缩机的部位。作为一个示例，引导件将收集在入口中形成的冷凝物。冷凝物将行进到输送部分，该输送部分被定位成使得冷凝物将接触压缩机的内部部分，例如轮毂。与击打高速行进的叶片的外边缘的水滴相比，撞击在轮毂上的冷凝物将导致对压缩机的较小损害。在没有冷凝物管理装置的入口中，冷凝物可以沿入口的外壁向下行进以击打压缩机叶片的外边缘。公开的实施例的一个目的是提供用于管理进入发动机的涡轮增压器的压缩机的冷凝物流以将冷凝物对压缩机的压缩机叶轮的侵蚀最小化的装置和方法。用于冷凝物管理的方法或设备的许多实施例是可能的。一个这样的实施例包括：每个引导件被布置为将形成在入口管道的壁上的冷凝物捕获并引导到压缩机的入口。另一个实施例包括：每个引导件是具有背离涡轮增压器的压缩机的开口端的V形引导路径和U形引导路径中的一个。在U形引导路径实施例中，U形引导路径可以由具有出口端的U形引导构件形成，该出口端实质上位于入口管道的中心纵向轴线上并紧靠涡轮增压器的压缩机。每个U形引导构件也可以限定相对于入口管道的中心纵向轴线在100度至140度范围内的螺旋角。进一步的实施例包括冷凝装置，该冷凝装置包括用于引导件的至少一个径向支架。更进一步的实施例包括：冷凝物管理装置的外径在至少一个位置处在将冷凝物管理装置插入入口管道的孔腔中之前大于冷凝物管理装置被安装于其中的入口管道的孔腔的直径，以便在使用期间将冷凝物管理装置保持在适当位置处。一些实施例也包括涡轮增压发动机系统，该涡轮增压发动机系统包括：发动机；用于发动机的涡轮增压器，其具有压缩机和涡轮机；用于将排气从涡轮增压器的涡轮机下游的位置再循环到压缩机上游的位置的低压排气再循环回路；以及冷凝物管理装置，其位于通向压缩机的空气流动路径中并处于流向压缩机的空气接收再循环排气的位置与压缩机的入口之间。压缩机可以具有压缩机叶轮，该压缩机叶轮具有由中心轮毂支撑的多个叶片，并且冷凝物管理装置可以被布置为将任何收集的冷凝物输送到靠近与压缩机叶轮的轮毂的末端相邻的位置的部位。应当理解的是，提供以上概要是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。其并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1是具有涡轮增压发动机系统的机动车辆的示意图，该涡轮增压发动机系统包括冷凝物管理装置。图2是在通向涡轮增压器的压缩机的空气流动路径中的冷凝物管理装置的布置的横截面图。图3是在通向涡轮增压器的压缩机的空气流动路径中的冷凝物管理装置的横截面图。图4A是图1至图3所示的冷凝物管理装置的侧视图，其示出了形成冷凝物管理装置的一部分的螺旋冷凝物引导构件。图4B是图4A中箭头V方向的视图，其示出了形成图4A所示的冷凝物管理装置的一部分的径向支架环。图5是图4中所示的区域“R”的放大视图。图6A和图6B是穿过用于冷凝物管理装置的引导件的横截面图。图1-图6B大致按比例示出。具体实施方式以下描述涉及用于管理通向压缩机的入口中的冷凝物的系统和方法。这些系统和方法将收集的冷凝物输送到将减少损坏的压缩机的部位。许多实施例是可能的。一个实施例包括将冷凝物输送到靠近压缩机的轮毂的部位的引导件。其他实施例包括具有U形形状的引导件，其开口端背离压缩机。进一步的实施例包括径向支架，其定位引导件的输送部分以将冷凝物输送到预期位置。图1示出具有涡轮增压发动机系统50的机动车辆1，涡轮增压发动机系统50包括内燃发动机10、涡轮增压器45、低压排气再循环回路14以及电子控制器20。如图1中的箭头2所示，空气经由柱形入口管道4的形式的入口通道进入涡轮增压器45的压缩机16。在进入压缩机16之前，空气流过入口管道4的孔腔5并穿过冷凝物管理装置30。在被压缩机16压缩之后，空气流过进气通道(inductionpassage)6进入发动机10的气缸。如箭头12所示，排气经由排气通道11流出发动机10至涡轮增压器45的涡轮17，之后排出到大气。在涡轮机17的下游，排气被从排气流中取出并被传递通过排气冷却器13和排气再循环阀25，排气冷却器13和排气再循环阀25形成低压排气再循环(LP-EGR)回路14的一部分。应当理解的是，一个或多个后处理装置将通常存在于从发动机10到大气的排气流动路径中，但这些已经从图1中省略，因为它们与本专利技术不直接相关。例如，常见的做法是将微粒捕集器定位在进入低压排气再循环回路的进入位置上游，以防止颗粒物质被再循环。电子控制器20被用于控制排气再循环气门25的打开和关闭，并且还被用于控制涡轮增压发动机系统50的其他操作功能，例如但不限于：发动机燃料供应、发动机空气供应以及在火花点燃发动机的情况下的点火正时。来自LP-EGR回路14的排气在冷凝物管理装置30上游的位置进入入口管道4。来自LP-EGR回路14的空气和再循环排气流过入口管道4，在那里夹带的水蒸气将倾向于在入口管道4的相对冷的壁上冷凝出来。鉴于朝向压缩机16的空气流的方向和大小，向冷凝物施加力使其朝向压缩机16迁移。然而，由于在入口管道4中存在冷凝物管理装置30，冷凝物不能直接沿着入口管道4的孔腔5流入压缩机16。冷凝物由形成冷凝物管理装置30的引导件收集和引导，以便被输送到压缩机16。冷凝物在紧靠压缩机16的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于涡轮增压器的冷凝物管理装置，其包括：至少一个螺旋引导件，其位于限定通向所述压缩机的入口流动路径的入口管道的孔腔中，其中每个螺旋引导件具有收集部分和输送部分，所述收集部分具有与所述入口管道的所述孔腔接触的均匀外径，所述输送部分位于所述收集部分与所述涡轮增压器的所述压缩机之间，所述输送部分具有朝向所述涡轮增压器的所述压缩机逐渐变细的外径，以便将由所述收集部分收集的任何冷凝物输送到在所述入口管道的中心位置并紧靠所述涡轮增压器的所述压缩机的部位。

【技术特征摘要】
2017.08.07 GB 1712638.41.一种用于涡轮增压器的冷凝物管理装置，其包括：至少一个螺旋引导件，其位于限定通向所述压缩机的入口流动路径的入口管道的孔腔中，其中每个螺旋引导件具有收集部分和输送部分，所述收集部分具有与所述入口管道的所述孔腔接触的均匀外径，所述输送部分位于所述收集部分与所述涡轮增压器的所述压缩机之间，所述输送部分具有朝向所述涡轮增压器的所述压缩机逐渐变细的外径，以便将由所述收集部分收集的任何冷凝物输送到在所述入口管道的中心位置并紧靠所述涡轮增压器的所述压缩机的部位。2.根据权利要求1所述的冷凝物管理装置，其中每个螺旋引导件被布置为将冷凝物捕获并引导到所述压缩机的入口，所述冷凝物形成在所述入口管道的壁上，所述壁限定所述入口管道的所述孔腔。3.根据权利要求2所述的冷凝物管理装置，其中每个螺旋引导件限定背离所述压缩机的U形引导路径。4.根据权利要求3所述的冷凝物管理装置，其中所述U形引导路径由U形引导构件形成，所述U形引导构件具有出口端，所述出口端实质上位于所述入口管道的中心纵向轴线上并紧靠所述涡轮增压器的所述压缩机。5.根据权利要求4所述的冷凝物管理装置，其中所述冷凝物装置包括用于所述U形引导构件的所述出口端的至少一个径向支架。6.根据权利要求5所述的冷凝物管理装置，其中每个U形引导构件限定相对于所述入口管道的所述中心纵向轴线在100度至140度范围内的螺旋角。7.根据权利要求1所述的冷凝物管理装置，其中当在所述孔腔外部时，所述冷凝物管理装置的外径大于所述孔腔的直径。8.一种涡轮增压发动机系统，其包括：发动机，涡轮增压器，其具有压缩机和涡轮机，低压排气再循环回路，用于将排气从所述涡轮增压器的所述涡轮机下游的位置再循环到所述压缩机上游的位置，以及根据权利要求7所述的冷凝物管理装置，其位于通向所述压缩机的空气流动路径中并处于流向所述压缩机的空气接收再循环的排气的位置和所述压缩机的入口之间。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：G·J·克劳利，S·J·西斯利威特，R·盖勒，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US