CN206647166U - 一种涡轮增压气流冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆部件装备领域，更具体地说，它涉及一种涡轮增压气流冷却系统。包括汽车发动机、涡轮增压器，汽车发动机设置发动机进气管和发动机排气管，涡轮增压器设置涡轮部和压缩机部，涡轮部设置涡轮进气口和涡轮出气口，涡轮进气口连接发动机排气管，涡轮出气口连接尾气管，压缩机部设置压缩机进气口和压缩机出气口，压缩机进气口连接空气滤清器管，压缩机出气口连接发动机进气管；从发动机的机油出管接在中间体上的机油管进口上，再由中间体的机油管出口导出机油回管接回发动机。

Description

一种涡轮增压气流冷却系统

技术领域

本实用新型涉及车辆部件装备领域，更具体地说，它涉及一种涡轮增压气流冷却系统。

背景技术

涡轮增压器是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了；

涡轮增压器主要由涡轮机和压气机组组成，当然还有其他一些控制元件。叶轮和涡轮由中间体相连，也就是转子和连轴，发动机排出的废气驱动涡轮轮，涡轮带动叶轮旋转，叶轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。以前，涡轮增压器大都用在柴油发动机上，因为汽油和柴油的燃烧方式不一样，因此发动机采用涡轮增压器的形式也有所区别。

汽油发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，而是汽油与空气的混合气，压力过大容易爆燃。因此，安装涡轮增压器必须要避免爆燃，这里涉及两个相关问题，一个是高温控制，另一个是点火时间控制。

强制性增压后，汽油机压缩和燃烧时的温度和压力都会增加，爆燃倾向增加。另外，汽油机排气温度比柴油机高，而且不宜采用增大气门重叠角（进、气排门同时开启的时间）方式来加强排气的降温，降低压缩比又会造成燃烧不充分。还有，汽油机的转速比柴油机高，空气流量变化大，很容易造成涡轮增压器反应滞后。针对汽油机使用涡轮增压器出现的一系列问题，工程师有针对性地一一做了改进，使汽油机也能用上废气涡轮增压器；

涡轮增压器热传导的方向，从发动机引入到涡轮增压器的热废气一般拥有500度以上的高温，而涡轮增压器气压机的气压机装置部分，会进一步的压缩气体，气体压缩会进一步的提高温度，从而造成发动机及其配组件整体温度进一步上升，发动机的进气温度高就会提高发动机的爆震现象，气体受热后空气稀薄，从而需要在涡轮增压器空气回流到发动机的线路上设置中冷器对压缩空气进行冷却，这种结构比较复杂，价格也比较贵，特别是比较占汽车的整体空间；

涡轮增压器本身的问题，前述提到增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，高转速比较带来的高温度就必须用冷却液，冷却液一般为润滑油，润滑油既能增压器进行润滑，又能进冷却，这种设置带来的问题就是，散热功率过小，停机后无法冷却，润滑油受热后会挥发烘干，长时间形成油泥干固沉淀附着在中间体内，堵塞油道，润滑油无法给中间件润滑与散热或整体效果不断的下降，最终造成部件损坏。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种涡轮增压气流冷却系统。

本实用新型是通过下述技术方案实现的：

一种涡轮增压气流冷却系统，包括汽车发动机、涡轮增压器，汽车发动机设置发动机进气管和发动机排气管，涡轮增压器设置涡轮部和压缩机部，涡轮部设置涡轮进气口和涡轮出气口，涡轮进气口连接发动机排气管，涡轮出气口连接尾气管，压缩机部设置压缩机进气口和压缩机出气口，压缩机进气口连接空气滤清器管，压缩机出气口连接发动机进气管；从发动机的机油出管接在中间体上的机油管进口上，再由中间体的机油管出口导出机油回管接回发动机；

所述涡轮增压器的外壳上设置若干散热片或只在涡轮增压器的涡轮部外壳设置散热片或只设置在涡轮部和中间体的外壳上，涡轮增压器外壳上设置若干增压器连接支撑点，

所述在涡轮增压器上套装包裹设置一个散热腔盒，所述散热腔盒包括壳体，壳体内设置散热涵腔，散热涵腔对应增压器连接支撑点设置焊接或铰接点，增压器连接支撑点和焊接或铰接点之间利用焊接金属管或铰接件固定在壳体内壁上，将涡轮增压器的涡轮部、中间体、压缩机部固定在散热涵腔内部，所述壳体还设置有发动机进气管穿行插孔、排气管穿行插孔、滤清器管穿行插孔、尾气管穿行插孔、斜插抽气管插孔，机油管进口、机油管出口，以及至少一处和外界相通的散热风扇或鼓风机；

所述发动机进气管穿行插孔中穿入发动机进气管引入散热腔盒中和涡轮增压器压缩机部的压缩机排气口相连接，发动机进气管头端和发动机进气歧管连接；

所述发动机排气管通过排气管穿行插孔引入散热腔盒中和涡轮进气口相连接，发动机排气管头端连接发动机排气歧管；

所述滤清器管穿行插孔中穿入空气滤清器管引入散热腔盒中插接在涡轮增压器的压缩机部的压缩机进气口上；

所述尾气管穿行插孔中穿入尾气管引入散热腔盒中和涡轮增压器的涡轮出气口相连接；

所述斜插抽气管插孔上插接斜插抽气管，斜插抽气管穿入尾气管中，斜插抽气管末端设置降温抽气管；

从发动机的机油出管接在中间体上的机油管进口上，再由中间体的机油管出口导出机油回管接回发动机；

作为优选发动机进气管穿行插孔直径大于涡轮增压器出气管，发动机进气管穿行管套合发动机进气管，发动机进气管穿行管还连接设置鼓风机进风管；

作为优选所述降温抽气管头端连接至散热腔盒的斜插抽气管插孔处，另一端插斜角5~60度接入排气歧管总管或排气歧管内，且斜插抽气管插入尾气管内的尾端还设置有降温抽气管，斜插抽气管整体呈乀字符形状；

作为优选所述斜插抽气管插入尾气管中25cm。

作为优选所述散热腔盒还设置有散热扇窗，散热扇窗内设置散热风扇。

作为优选散热鼓风机设置在进气口管道上，所述进气口管道设置在散热进气插孔上。

作为优选降温抽气管竖直设置。

作为优选降温抽气管直径为尾气管直径的三分之一，

作为优选散热鼓风机导入气管呈Y形状

作为优选散热腔盒与涡轮增压器体积比例为1.7:1~2.2：1。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益的效果是：与现有技术对比本技术除了可以直接加装在现有技术背景的车辆系统上外，还可以依照其方法制成自己单独的系统，这套系统中不需要中冷器，因为现有技术中，从压缩机中排出的空气经过中间体后，因为中间体的高温而被加热成为热空气，所以需要中冷气在发动机进气管的中间设置1个中冷气，进行空气冷却，然后再将适合温度的进气导入发动机；而本系统减少或消除了涡轮增压器传导热量给压缩机部的增压气体，对涡轮增压器冷却的同时防止涡轮增压器热传递，还降低了发动机仓大环境的温度，比现有中冷器技术效果好，造价低；

加速了发动机仓气流的流动，降低了发动机的温度；

在整个涡轮增压器外壳包含中间体范围内都增加了散热片，大幅度增加了散热面积，并形成风道，形成被动散热；

涡轮增压器外加装有散热腔盒，利用散热腔盒将整个涡轮增压器的管道系统进行整合，并且增加特殊的主动散热系统“所述斜插抽气管插孔上插接斜插抽气管，斜插抽气管穿入尾气管中，斜插抽气管末端设置降温抽气管；”这种装置能在废气被大量排放至尾气管时，流动的气流会推动斜插抽气管周围的气体，使得斜插抽气管内气压小于尾气管气压，斜插抽气管会被抽气，斜插抽气管为连接至散热腔盒的散热涵腔，也会造成散热涵腔被抽气，空气由散热涵腔和外界连接的发动机进气管穿行管进入散热涵腔以的负压形式产生高速定向运动气流带走涡轮增压器外壳及其外壳上的散热片上，以及散热到散热涵腔内的空气中的，散发的热量，并由斜插抽气管抽取走，源源不断的排入尾气管，进过消音器，最后排出车体外；发动机整体停机后涡轮增压器停止工作，散热腔盒的散热风扇开始运作继续为还在保持高温的涡轮增压器进行散热，热空气经由斜插抽气管和发动机出气管穿行插孔被排出散热腔盒，进行主动散热，达到安全温度后散热风扇或鼓风机停机，直至下一次涡轮增压器停止工作后再起启动。而现有技术他是涡轮增压器压气过程中把气流加热后再冷却，涡轮增压器新冷却系统是将涡轮增压器的涡轮部的润滑油处于中间体连接上，压气机与涡轮机工作中进行高效散热，压气机工作过程中不会把空气加热，涡轮增压器压缩气流通过穿行孔中的发动机进气管道，进行散热，散热效果比中冷器散热效果好，散热效率高，对涡轮增压器机体进行散热，又对涡轮增压器工作产生的增压气流进行散热。防止了过热损坏涡轮增压器；

对涡轮增压器的冷却气流是尾气排气管内部的废气产生的自然负压吸气流，然后通过斜插抽气管抽取走，气流会把机油道中的中间体，压气机、涡轮机本体以及他们身上的散热片的热量都带走，再由尾气排气管排出，这种负压效果是不需要风扇进行消耗能源产生的，没有部件与部件间滑动摩擦没有额外的能耗产生，而且他可靠性高，对增压气流也不会产生气阻；

现有技术是有冷却液一般为润滑油，润滑油给增压器进行润滑，又能进行冷却，散热效率低，停机后增压器上的热无法冷却，润滑油受热后挥发烘干，形成油泥干固沉淀附着在中间体内，堵塞油道，润滑油无法给中间件润滑与散热或整体效果不断的下降，最终造成部件损坏。本实用新型负压产生定向所流既能给涡轮增压器机体进行高效冷却又能对增压气流进行冷却。发动机停机涡轮增压器停止工作后电动风机开启涡轮增压器进行冷却，又保留了涡轮增压器现有润滑油冷却方式。

附图说明

图1 为系统结构图。

图2 为散热腔盒结构放大图。

图3 为尾气管与斜插抽气管连接结构图。

具体实施方式

下面通过实施例，结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明：

实施例1，如图1-3所示，一种涡轮增压气流冷却系统，包括汽车发动机（1）、涡轮增压器（2），汽车发动机设置发动机进气管（3）和发动机排气管（4），涡轮增压器设置涡轮部（5）和压缩机部（6），涡轮部设置涡轮进气口（7）和涡轮出气口（8），涡轮进气口连接发动机排气管，涡轮出气口连接尾气管（9），压缩机部设置压缩机进气口（10）和压缩机出气口（11），压缩机进气口连接空气滤清器管（12），压缩机出气口连接发动机进气管；从发动机的机油出管（13）接在中间体（14）上的机油管进口（15）上，再由中间体的机油管出口（16）导出机油回管（17）接回发动机；

所述涡轮增压器的外壳上设置若干散热片（18）或只在涡轮增压器的涡轮部外壳设置散热片或只设置在涡轮部和中间体的外壳上，涡轮增压器外壳上设置若干增压器连接支撑点（19），

所述在涡轮增压器上套装包裹设置一个散热腔盒（20），所述散热腔盒包括壳体（21），壳体内设置散热涵腔（22），散热涵腔对应增压器连接支撑点设置焊接或铰接点（23），增压器连接支撑点和焊接或铰接点之间利用焊接金属管或铰接件（24）固定在壳体内壁上，将涡轮增压器的涡轮部、中间体、压缩机部固定在散热涵腔内部，所述壳体还设置有发动机进气管穿行插孔（25）、排气管穿行插孔（26）、滤清器管穿行插孔（27）、尾气管穿行插孔（28）、斜插抽气管插孔（29），机油管进口、机油管出口，以及至少一处和外界相通的散热风扇或鼓风机（30）；

所述发动机进气管穿行插孔中穿入发动机进气管引入散热腔盒中和涡轮增压器压缩机部的压缩机排气口相连接，发动机进气管头端和发动机进气歧管（31）连接；

所述发动机排气管通过排气管穿行插孔引入散热腔盒中和涡轮进气口相连接，发动机排气管头端连接发动机排气歧管（32）；

所述滤清器管穿行插孔中穿入空气滤清器管引入散热腔盒中插接在涡轮增压器的压缩机部的压缩机进气口上；

所述尾气管穿行插孔中穿入尾气管引入散热腔盒中和涡轮增压器的涡轮出气口相连接；

所述斜插抽气管插孔上插接斜插抽气管（33），斜插抽气管穿入尾气管中，斜插抽气管末端设置降温抽气管（34）；

从发动机的机油出管接在中间体上的机油管进口上，再由中间体的机油管出口导出机油回管接回发动机；

作为优选发动机进气管穿行插孔直径大于涡轮增压器出气管（35），发动机进气管穿行管（36）套合发动机进气管，发动机进气管穿行管还连接设置鼓风机进风管（37）；

作为优选所述降温抽气管头端连接至散热腔盒的斜插抽气管插孔处，另一端插斜角5~60度接入排气歧管总管或排气歧管内，且斜插抽气管插入尾气管内的尾端还设置有降温抽气管，斜插抽气管整体呈乀字符形状；

作为优选所述斜插抽气管插入尾气管中25cm。

作为优选所述散热腔盒还设置有散热扇窗，散热扇窗内设置散热风扇。

作为优选散热鼓风机设置在进气口管道上，所述进气口管道设置在散热进气插孔上。

作为优选降温抽气管竖直设置。

作为优选降温抽气管直径为尾气管直径的三分之一，

作为优选散热鼓风机导入气管呈Y形状

作为优选散热腔盒与涡轮增压器体积比例为1.7:1~2.2：1。

实施方式包括以下步骤：

1.涡轮增压器涡轮机进气口通过管道与发动机排气管道相连接。压气机排气管道与发动机进气管道相连接；

2.在涡轮增压器的外壳上设置若干散热片或只涡轮增压器的涡轮部设置散热片；

3.在涡轮增压器机油进口与出口之间的中间体外壳上设置散热片；

4.在涡轮增压器外壳上设置若干增压器连接支撑点；

5.在涡轮增压器上套装包裹设置一个散热腔盒，所述散热腔盒包括壳体，壳体与涡轮增压器之间相距有间隙，相距的间隙为气流通道而设置的散热涵腔，散热涵腔对应增压器连接支撑点设置焊接或铰接点，增压器连接支撑点和焊接或铰接点之间利用焊接金属管或铰接件固定在壳体内壁上，将涡轮增压器的涡轮部、中间体、压缩机部固定在散热涵腔内部，所述壳体还设置有发动机进气管穿行插孔、排气管穿行插孔、滤清器管穿行插孔、尾气管穿行插孔、斜插抽气管插孔，机油管进口、机油管出口，以及至少一处和外界相通的散热风扇或鼓风机；

所述发动机进气管穿行插孔中穿入发动机进气管引入散热腔盒中和涡轮增压器压缩机部的压缩机排气口相连接，发动机进气管头端和发动机进气歧管连接；

所述发动机排气管通过排气管穿行插孔引入散热腔盒中和涡轮进气口相连接，发动机排气管头端连接发动机排气歧管；

所述滤清器管穿行插孔中穿入空气滤清器管引入散热腔盒中插接在涡轮增压器的压缩机部的压缩机进气口上；

所述尾气管穿行插孔中穿入尾气管引入散热腔盒中和涡轮增压器的涡轮出气口相连接；

所述斜插抽气管插孔上插接斜插抽气管，斜插抽气管穿入尾气管中，斜插抽气管末端设置降温抽气管；

从发动机的机油出管接在中间体上的机油管进口上，再由中间体的机油管出口导出机油回管接回发动机；

6.发动机进气管穿行插孔直径大于涡轮增压器出气管，发动机进气管穿行管套合发动机进气管，发动机进气管穿行管还连接设置鼓风机进风管；

7.所述斜插抽气管头端连接至散热腔盒的斜插抽气管插孔处，斜插抽气管的另一端插斜角5~60度接入排气歧管总管或排气歧管内；

启动发动机，发动机运动做工的废气经由发动机排气歧管，集中到发动机排气管将废气导入涡轮增压器内的涡轮部，推动涡轮部内的废气涡轮工作，联动连接在废气涡轮上的轴杆通过涡轮增压器的中间体连接到压缩机的进气叶轮工作，使得整个涡轮增压器工作，从发动机的机油出管接在中间体上的机油管进口上，再由中间体的机油管出口导出机油回管接回发动机；中间体因为旋转产生热量，并被传递到涡轮增压器的外壳，然后由外壳传递到外壳的散热片上；

8.在步骤8的运行中新鲜空气由空气滤清器进行过滤后被抽取到涡轮增压器的压缩机部内，被压缩后进过压缩机排气口排出到发动机进气管内，引入到发动机进气歧管进入发动机气缸；发动机做工，废气从发动机排气门排出，再经过排气歧管集中到发动机排气管中排出，通过发动机排气管末端连接的涡轮进气口和涡轮增压器相连接，经过推动涡轮做工后在涡轮废气出口中连接尾气管被排出；废气温度高达500摄氏度以上，其温度也被传递到涡轮增压器外壳及其外壳上的散热片上；

9.废气被大量排放至尾气管时，流动的气流会推动斜插抽气管周围的气体，使得斜插抽气管内气压小于尾气管气压，斜插抽气管会被抽气，斜插抽气管为连接至散热腔盒的散热涵腔，也会造成散热涵腔被抽气，空气由散热涵腔和外界连接的发动机进气管穿行管进入散热涵腔以的负压形式产生高速定向运动气流带走涡轮增压器外壳及其外壳上的散热片上，以及散热到散热涵腔内的空气中的，散发的热量，并由斜插抽气管抽取走，源源不断的排入尾气管，进过消音器，最后排出车体外。

10.发动机整体停机后涡轮增压器停止工作，散热腔盒的散热风扇开始运作继续为还在保持高温的涡轮增压器进行散热，热空气经由斜插抽气管和发动机出气管穿行插孔被排出散热腔盒，进行主动散热，达到安全温度后散热风扇或鼓风机停机，直至下一次涡轮增压器停止工作后再起启动。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种涡轮增压气流冷却系统，其特征是：包括汽车发动机（1）、涡轮增压器（2），汽车发动机设置发动机进气管（3）和发动机排气管（4），涡轮增压器设置涡轮部（5）和压缩机部（6），涡轮部设置涡轮进气口（7）和涡轮出气口（8），涡轮进气口连接发动机排气管，涡轮出气口连接尾气管（9），压缩机部设置压缩机进气口（10）和压缩机出气口（11），压缩机进气口连接空气滤清器管（12），压缩机出气口连接发动机进气管；从发动机的机油出管（13）接在中间体（14）上的机油管进口（15）上，再由中间体的机油管出口（16）导出机油回管（17）接回发动机；

所述涡轮增压器的外壳上设置若干散热片（18）或只在涡轮增压器的涡轮部外壳设置散热片或只设置在涡轮部和中间体的外壳上，涡轮增压器外壳上设置若干增压器连接支撑点（19），

所述在涡轮增压器上套装包裹设置一个散热腔盒（20），所述散热腔盒包括壳体（21），壳体内设置散热涵腔（22），散热涵腔对应增压器连接支撑点设置焊接或铰接点（23），增压器连接支撑点和焊接或铰接点之间利用焊接金属管或铰接件（24）固定在壳体内壁上，将涡轮增压器的涡轮部、中间体、压缩机部固定在散热涵腔内部，所述壳体还设置有发动机进气管穿行插孔（25）、排气管穿行插孔（26）、滤清器管穿行插孔（27）、尾气管穿行插孔（28）、斜插抽气管插孔（29），机油管进口、机油管出口，以及至少一处和外界相通的散热风扇或鼓风机（30）；

所述发动机进气管穿行插孔中穿入发动机进气管引入散热腔盒中和涡轮增压器压缩机部的压缩机排气口相连接，发动机进气管头端和发动机进气歧管（31）连接；

所述发动机排气管通过排气管穿行插孔引入散热腔盒中和涡轮进气口相连接，发动机排气管头端连接发动机排气歧管（32）；

所述滤清器管穿行插孔中穿入空气滤清器管引入散热腔盒中插接在涡轮增压器的压缩机部的压缩机进气口上；

所述尾气管穿行插孔中穿入尾气管引入散热腔盒中和涡轮增压器的涡轮出气口相连接；

所述斜插抽气管插孔上插接斜插抽气管（33），斜插抽气管穿入尾气管中，斜插抽气管末端设置降温抽气管（34）；

从发动机的机油出管接在中间体上的机油管进口上，再由中间体的机油管出口导出机油回管接回发动机。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气流冷却系统，其特征是：发动机进气管穿行插孔直径大于涡轮增压器出气管（35），发动机进气管穿行管（36）套合发动机进气管，发动机进气管穿行管还连接设置鼓风机进风管（37）。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气流冷却系统，其特征是：所述降温抽气管头端连接至散热腔盒的斜插抽气管插孔处，另一端插斜角5~60度接入排气歧管总管或排气歧管内，且斜插抽气管插入尾气管内的尾端还设置有降温抽气管，斜插抽气管整体呈乀字符形状。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气流冷却系统，其特征是：所述斜插抽气管插入尾气管中25cm。

5.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气流冷却系统，其特征是：所述散热腔盒还设置有散热扇窗，散热扇窗内设置散热风扇。

6.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气流冷却系统，其特征是：散热鼓风机设置在进气口管道上，所述进气口管道设置在散热进气插孔上。

7.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气流冷却系统，其特征是：降温抽气管竖直设置。

8.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气流冷却系统，其特征是：降温抽气管直径为尾气管直径的三分之一。

9.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气流冷却系统，其特征是：散热鼓风机导入气管呈Y形状。

10.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气流冷却系统，其特征是：散热腔盒与涡轮增压器体积比例为1.7:1~2.2：1。