CN103061859B - 发动机涡轮增压器与水泵集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机涡轮增压器与水泵集成装置，所述涡轮增压器包括涡轮机、压气机，所述涡轮机包括涡轮机壳体、涡轮机叶轮，所述压气机包括压气机壳体、压气机叶轮，所述涡轮机叶轮与压气机叶轮通过转动轴连接；所述水泵包括水泵壳体、水泵叶轮，所述水泵设于涡轮机与压气机之间，水泵叶轮套装固联于转动轴上，并由转动轴驱动涡轮机叶轮旋转，以带动水泵叶轮旋转。本发明提供的发动机涡轮增压器与水泵集成装置，由涡轮机叶轮旋转带动水泵运转，以实现泵送冷却液；同时水泵内冷却液会对转动轴、压气机及涡轮机冷却，实现当发动机停机时，对转动轴冷却的目的，具有设计新颖、结构紧凑的特点。本发明适合安装于各种汽车发动机上。

Description

发动机涡轮增压器与水泵集成装置

技术领域

本发明属于汽车发动机技术领域，涉及涡轮增压器与水泵，尤其涉及一种发动机涡轮增压器与水泵集成装置。

背景技术

汽车发动机水泵是发动机冷却系统的重要部件，它的作用是泵送冷却液，使冷却液在发动机的冷却水道内快速流动，以带走发动机工作时产生的热量，保持发动机的正常工作温度。现有技术中，大多数水泵是由发动机曲轴提供动力运转的，此种传动方式会造成发动机功率损失，不利于改善发动机的燃油经济性。

涡轮增压器利用发动机的废气来提高发动机功率，由于其节省能源，而在发动机领域得到广泛应用。涡轮增压器主要由涡轮机及压气机组成，涡轮机叶轮与压气机叶轮通过转动轴连接。发动机工作时，排出的废气以一定的角度高速冲击涡轮机叶轮，使转动轴高速旋转，同时带动压气机叶轮高速旋转，以使发动机进气歧管内的气压升高，达到增压效果。

转动轴高速旋转，压气机不断对气体进行压缩使压缩后气体温度升高，因此涡轮机与压气机之间还安装有中冷器对增压后的气体进行冷却。现有技术中，中冷器的成本高，同时占用空间大，不利于其布置。

另外，当发动机停止工作时，冷却系统便不再向涡轮增压器提供冷却液，此时转动轴在惯性力的作用下以无冷却的状态继续运转，这样势必会造成轴承或转动轴故障，从而影响涡轮增压器的工作性能和可靠性。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本发明提供了一种发动机涡轮增压器与水泵集成装置，将水泵设置在涡轮机与压气机之间，由涡轮机叶轮旋转带动水泵运转，以实现泵送冷却液；同时水泵内冷却液会对压气机及涡轮机冷却，实现当发动机停机时，对涡轮增压器的轴承和转动轴冷却的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种发动机涡轮增压器与水泵集成装置，所述涡轮增压器包括涡轮机、压气机，所述涡轮机包括涡轮机壳体及位于涡轮机壳体内部的涡轮机叶轮，所述压气机包括压气机壳体及位于压气机壳体内部的压气机叶轮，所述涡轮机叶轮与压气机叶轮通过转动轴连接；所述水泵包括水泵壳体及位于水泵壳体内部的水泵叶轮，所述水泵设于涡轮机与压气机之间，水泵叶轮套装于转动轴上，并由涡轮机叶轮驱动旋转。

作为对本发明的限定，所述水泵壳体与压气机壳体之间设有用于防止水与空气混合的密封装置；所述水泵壳体与涡轮机壳体之间由水泵壳体的端面密封。

作为对上述方式的限定，所述水泵叶轮与压气机叶轮同轴相背设置，密封装置设于两端面之间。

作为对本发明的另一种限定，所述水泵壳体的下部设有进水口，上部设有出水口。

作为对本发明的第三种限定，所述压气机叶轮包括压气旋转轴及固联于压气旋转轴上的前端为锥形结构的压气叶片；所述压气叶片为由一端扭转延伸至另一端的曲面结构，曲面的侧部固联压气旋转轴外周面上；压气叶片设有多个，沿涡轮旋转轴周向均匀分布。

本发明还有一种限定，所述涡轮机叶轮包括涡轮旋转轴及固联于涡轮旋转轴上的涡轮叶片；所述涡轮叶片为曲面结构，其竖向截面为弧形面，涡轮叶片的一端固联于涡轮旋转轴的外周面上；涡轮叶片设有多个，沿涡轮旋转轴周向均匀分布。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

①水泵设置在涡轮机与压气机之间，发动机排出的废气以一定的角度高速冲击涡轮机叶轮，使转动轴高速旋转，从而带动水泵叶轮高速旋转，实现水泵泵送冷却液的功能，此种驱动水泵的方式消除了传统的由曲轴带动水泵运转而造成的功率损失，降低了发动机的燃油耗，同时避免了涡轮增压器在高速运转时，废气能量的浪费；另外，水泵运转的同时也会对转动轴和轴承冷却，这样就可以取消中冷器，使涡轮增压器的结构更加紧凑。

②压气机叶轮和水泵叶轮之间的密封装置，可以有效防止冷却液与压缩空气混合的现象；

③水泵壳体下部设置的进水口与上部设置的出水口，符合发动机整体进水回水的要求；

④压气叶片设置成扭转的曲面结构，对压缩后的气体具有良好的导向作用，同时可增大压气机的工作效率；

⑤涡轮叶片设置成曲面结构，使得废气高速冲击涡轮叶片时，具有更强的动力性。

综上所述，本发明具有设计新颖、结构紧凑的特点。

本发明适合安装于各种汽车发动机上。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。

图1为本发明实施例的分解结构示意图；

图2为本发明实施例的整体结构剖视图；

图3为图1中压气机叶轮12的局部结构示意图；

图4为图1中涡轮机叶轮22的结构示意图。

图中：1、压气机；11、压气机壳体；12、压气机叶轮；121、压气叶片；122、压气旋转轴；2、涡轮机；21、涡轮机壳体；22、涡轮机叶轮；221、涡轮叶片；222、涡轮旋转轴；3、水泵；31、水泵壳体；32、水泵叶轮；33、进水口；34、出水口；4、转动轴；5密封装置。

具体实施方式

实施例

一种发动机涡轮增压器与水泵集成装置，结构如图1及图2所示，包括涡轮增压器、发动机水泵3。涡轮增压器包括涡轮机2、与涡轮机2通过转动轴4相连的压气机1。

涡轮机2包括涡轮机壳体21及位于涡轮机壳体21内部的涡轮机叶轮22。涡轮机叶轮22包括涡轮旋转轴222及曲面结构的涡轮叶片221，涡轮叶片221的竖向截面为弧形面，涡轮叶片221的一端固联于涡轮旋转轴222的外周面上。涡轮叶片221设有十一片，沿涡轮旋转轴222周向均匀分布，如图4所示。

压气机1包括压气机壳体11及位于压气机壳体11内部的压气机叶轮12。压气机叶轮12包括压气旋转轴122及压气叶片121。压气叶片121的前端为锥形结构，其整体为由一端扭转延伸至另一端的曲面结构，曲面的侧部固联于压气旋转轴122外周面上；压气叶片121设有八片，沿压气旋转轴122周向均匀分布，如图3所示。

水泵3设于涡轮机2与压气机1之间，包括水泵壳体31及位于水泵壳体31内部的水泵叶轮32。水泵壳体31与涡轮机壳体21之间由水泵壳体31的端面密封，水泵壳体31与压气机壳体11之间由密封装置5密封。

水泵壳体31的下部设有与发动机散热器相连通的进水口33，上部设有与发动机水套相连通的出水口34。涡轮机叶轮22、水泵叶轮32与压气机叶轮12三者之间通过转动轴4相连。压气机叶轮12与水泵叶轮32同轴相背设置，密封装置5位于两端面之间，用于防止冷却液与压缩空气混合。

本实施例的工作过程如下：

发动机排出的废气以一定的角度高速冲击涡轮机叶轮22，由于涡轮叶片221为曲面结构，使得废气高速冲击时，涡轮叶片221具有更强的旋转动力性。涡轮机叶轮22转动以带动转动轴4高速旋转，由于水泵叶轮32和压气机叶轮12均固联在转动轴4上，转动轴4高速旋转的同时也带动水泵叶轮32与压气机叶轮12高速旋转，水泵叶轮32旋转完成泵送冷却液，同时对转动轴4、涡轮机2及压气机1进行冷却；压气机叶轮12旋转使得发动机进气歧管内的气压升高，达到增压效果。由于压气叶片121为扭转的曲面结构，其对压缩后的气体具有良好的导向作用，同时可增大压气机1的工作效率。

Claims (4)

1.一种发动机涡轮增压器与水泵集成装置，所述涡轮增压器包括涡轮机（2）、压气机（1）；所述涡轮机（2）包括涡轮机壳体（21）及位于涡轮机壳体（21）内部的涡轮机叶轮（22）；所述压气机（1）包括压气机壳体（11）及位于压气机壳体（11）内部的压气机叶轮（12）；所述涡轮机叶轮（22）与压气机叶轮（12）通过转动轴（4）连接；所述水泵（3）包括水泵壳体（31）及位于水泵壳体（31）内部的水泵叶轮（32），其特征在于：所述水泵（3）设于涡轮机（2）与压气机（1）之间，水泵叶轮（32）套装于转动轴（4）上，并由涡轮机叶轮（22）驱动旋转；

所述水泵壳体（31）与压气机壳体（11）之间设有用于防止水与空气混合的密封装置（5）；所述水泵壳体（31）与涡轮机壳体（21）之间由水泵壳体（31）的端面密封；

所述水泵叶轮（32）与压气机叶轮（12）同轴相背设置，密封装置（5）设于两端面之间。

2.根据权利要求1所述的发动机涡轮增压器与水泵集成装置，其特征在于：所述水泵壳体（31）的下部设有进水口（33），上部设有出水口（34）。

3.根据权利要求1所述的发动机涡轮增压器与水泵集成装置，其特征在于：所述压气机叶轮（12）包括压气旋转轴（122）及固联于压气旋转轴（122）上的前端为锥形结构的压气叶片（121）；所述压气叶片（121）为由一端扭转延伸至另一端的曲面结构，曲面的侧部固联于压气旋转轴（122）外周面上；压气叶片（121）设有多个，沿压气旋转轴（122）周向均匀分布。

4.根据权利要求1所述的发动机涡轮增压器与水泵集成装置，其特征在于：所述涡轮机叶轮（22）包括涡轮旋转轴（222）及固联于涡轮旋转轴（222）上的涡轮叶片（221）；所述涡轮叶片（221）为曲面结构，其竖向截面为弧形面，涡轮叶片（221）的一端固联于涡轮旋转轴（222）的外周面上；涡轮叶片（221）设有多个，沿涡轮旋转轴（222）周向均匀分布。