一種渦輪增壓氣流冷卻系統(tǒng)的制作方法

文檔序號：12650779閱讀：448來源：國知局

本發(fā)明涉及車輛部件裝備領域，更具體地說，它涉及一種渦輪增壓氣流冷卻系統(tǒng)。

背景技術：

渦輪增壓器是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發(fā)動機轉速增大，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增加，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量和調整發(fā)動機的轉速，就可以增加發(fā)動機的輸出功率了；

渦輪增壓器主要由渦輪機和壓氣機組組成，當然還有其他一些控制元件。葉輪和渦輪由中間體相連，也就是轉子和連軸，發(fā)動機排出的廢氣驅動渦輪輪，渦輪帶動葉輪旋轉，葉輪轉動后給進氣系統(tǒng)增壓。增壓器安裝在發(fā)動機的排氣一側，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時轉子的轉速非常高，可達到每分鐘十幾萬轉，如此高的轉速和溫度使得常見的機械滾針或滾珠軸承無法為轉子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動軸承，由機油來進行潤滑，還有冷卻液為增壓器進行冷卻。以前，渦輪增壓器大都用在柴油發(fā)動機上，因為汽油和柴油的燃燒方式不一樣，因此發(fā)動機采用渦輪增壓器的形式也有所區(qū)別。

汽油發(fā)動機不同于柴油發(fā)動機，它進入氣缸的不是空氣，而是汽油與空氣的混合氣，壓力過大容易爆燃。因此，安裝渦輪增壓器必須要避免爆燃，這里涉及兩個相關問題，一個是高溫控制，另一個是點火時間控制。

強制性增壓后，汽油機壓縮和燃燒時的溫度和壓力都會增加，爆燃傾向增加。另外，汽油機排氣溫度比柴油機高，而且不宜采用增大氣門重疊角（進、氣排門同時開啟的時間）方式來加強排氣的降溫，降低壓縮比又會造成燃燒不充分。還有，汽油機的轉速比柴油機高，空氣流量變化大，很容易造成渦輪增壓器反應滯后。針對汽油機使用渦輪增壓器出現(xiàn)的一系列問題，工程師有針對性地一一做了改進，使汽油機也能用上廢氣渦輪增壓器；

渦輪增壓器熱傳導的方向，從發(fā)動機引入到渦輪增壓器的熱廢氣一般擁有500度以上的高溫，而渦輪增壓器氣壓機的氣壓機裝置部分，會進一步的壓縮氣體，氣體壓縮會進一步的提高溫度，從而造成發(fā)動機及其配組件整體溫度進一步上升，發(fā)動機的進氣溫度高就會提高發(fā)動機的爆震現(xiàn)象，氣體受熱后空氣稀薄，從而需要在渦輪增壓器空氣回流到發(fā)動機的線路上設置中冷器對壓縮空氣進行冷卻，這種結構比較復雜，價格也比較貴，特別是比較占汽車的整體空間；

渦輪增壓器本身的問題，前述提到增壓器在工作時轉子的轉速非常高，可達到每分鐘十幾萬轉，如此高的轉速和溫度使得常見的機械滾針或滾珠軸承無法為轉子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動軸承，由機油來進行潤滑，高轉速比較帶來的高溫度就必須用冷卻液，冷卻液一般為潤滑油，潤滑油既能增壓器進行潤滑，又能進冷卻，這種設置帶來的問題就是，散熱功率過小，停機后無法冷卻，潤滑油受熱后會揮發(fā)烘干，長時間形成油泥干固沉淀附著在中間體內(nèi)，堵塞油道，潤滑油無法給中間件潤滑與散熱或整體效果不斷的下降，最終造成部件損壞。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種渦輪增壓氣流冷卻系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過下述技術方案實現(xiàn)的：

一種加裝增容散熱部件改進一種渦輪增壓氣流冷卻系統(tǒng)的方法，包括：

1.渦輪增壓器渦輪機進氣口通過管道與發(fā)動機排氣管道相連接。壓氣機排氣管道與發(fā)動機進氣管道相連接；

2.在渦輪增壓機的外殼上設置若干散熱片或只渦輪增壓機的渦輪機部設置散熱片；

3.在渦輪增壓器機油進口與出口之間的中間體外殼上設置散熱片；

4.在渦輪增壓器外殼上設置若干增壓器連接支撐點；

5.在渦輪增壓器上套裝包裹設置一個散熱腔盒，所述散熱腔盒包括殼體，殼體與渦輪增壓器之間相距有間隙，相距的間隙為氣流通道而設置的散熱涵腔，散熱涵腔對應增壓器連接支撐點設置焊接或鉸接點，增壓器連接支撐點和焊接或鉸接點之間利用焊接金屬管或鉸接件固定在殼體內(nèi)壁上，將渦輪增壓器的渦輪部、中間體、壓縮機部固定在散熱涵腔內(nèi)部，所述殼體還設置有發(fā)動機進氣管穿行插孔、排氣管穿行插孔、濾清器管穿行插孔、尾氣管穿行插孔、斜插抽氣管插孔，機油管進口、機油管出口，以及至少一處和外界相通的散熱風扇或鼓風機；

所述發(fā)動機進氣管穿行插孔中穿入發(fā)動機進氣管引入散熱腔盒中和渦輪增壓器壓縮機部的壓縮機排氣口相連接，發(fā)動機進氣管頭端和發(fā)動機進氣歧管連接；

所述發(fā)動機排氣管通過排氣管穿行插孔引入散熱腔盒中和渦輪進氣口相連接，發(fā)動機排氣管頭端連接發(fā)動機排氣歧管；

所述濾清器管穿行插孔中穿入空氣濾清器管引入散熱腔盒中插接在渦輪增壓器的壓縮機部的壓縮機進氣口上；

所述尾氣管穿行插孔中穿入尾氣管引入散熱腔盒中和渦輪增壓器的渦輪出氣口相連接；

所述斜插抽氣管插孔上插接斜插抽氣管，斜插抽氣管穿入尾氣管中，斜插抽氣管末端設置降溫抽氣管；

從發(fā)動機的機油出管接在中間體上的機油管進口上，再由中間體的機油管出口導出機油回管接回發(fā)動機；

6.發(fā)動機進氣管穿行插孔直徑大于渦輪增壓器出氣管，發(fā)動機進氣管穿行管套合發(fā)動機進氣管，發(fā)動機進氣管穿行管還連接設置鼓風機進風管；

7.所述斜插抽氣管頭端連接至散熱腔盒的斜插抽氣管插孔處，斜插抽氣管的另一端插斜角5~60度接入排氣歧管總管或排氣歧管內(nèi)；

啟動發(fā)動機，發(fā)動機運動做工的廢氣經(jīng)由發(fā)動機排氣歧管，集中到發(fā)動機排氣管將廢氣導入渦輪增壓器內(nèi)的渦輪部，推動渦輪部內(nèi)的廢氣渦輪工作，聯(lián)動連接在廢氣渦輪上的軸桿通過渦輪增壓器的中間體連接到壓縮機的進氣葉輪工作，使得整個渦輪增壓器工作，從發(fā)動機的機油出管接在中間體上的機油管進口上，再由中間體的機油管出口導出機油回管接回發(fā)動機；中間體因為旋轉產(chǎn)生熱量，并被傳遞到渦輪增壓器的外殼，然后由外殼傳遞到外殼的散熱片上；

8.在步驟8的運行中新鮮空氣由空氣濾清器進行過濾后被抽取到渦輪增壓器的壓縮機部內(nèi)，被壓縮后進過壓縮機排氣口排出到發(fā)動機進氣管內(nèi)，引入到發(fā)動機進氣歧管進入發(fā)動機氣缸；發(fā)動機做工，廢氣從發(fā)動機排氣門排出，再經(jīng)過排氣歧管集中到發(fā)動機排氣管中排出，通過發(fā)動機排氣管末端連接的渦輪進氣口和渦輪增壓器相連接，經(jīng)過推動渦輪做工后在渦輪廢氣出口中連接尾氣管被排出；廢氣溫度高達500攝氏度以上，其溫度也被傳遞到渦輪增壓器外殼及其外殼上的散熱片上；

9.廢氣被大量排放至尾氣管時，流動的氣流會推動斜插抽氣管周圍的氣體，使得斜插抽氣管內(nèi)氣壓小于尾氣管氣壓，斜插抽氣管會被抽氣，斜插抽氣管為連接至散熱腔盒的散熱涵腔，也會造成散熱涵腔被抽氣，空氣由散熱涵腔和外界連接的發(fā)動機進氣管穿行管進入散熱涵腔以的負壓形式產(chǎn)生高速定向運動氣流帶走渦輪增壓器外殼及其外殼上的散熱片上，以及散熱到散熱涵腔內(nèi)的空氣中的，散發(fā)的熱量，并由斜插抽氣管抽取走，源源不斷的排入尾氣管，進過消音器，最后排出車體外。

10.發(fā)動機整體停機后渦輪增壓器停止工作，散熱腔盒的散熱風扇開始運作繼續(xù)為還在保持高溫的渦輪增壓器進行散熱，熱空氣經(jīng)由斜插抽氣管和發(fā)動機出氣管穿行插孔被排出散熱腔盒，進行主動散熱，達到安全溫度后散熱風扇或鼓風機停機，直至下一次渦輪增壓器停止工作后再起啟動。

一種由加裝增容散熱部件改進一種渦輪增壓氣流冷卻系統(tǒng)的方法制成的無中冷器渦輪增壓氣流冷卻系統(tǒng)，包括汽車發(fā)動機、渦輪增壓機，汽車發(fā)動機設置發(fā)動機進氣管和發(fā)動機排氣管，渦輪增壓器設置渦輪部和壓縮機部，渦輪部設置渦輪進氣口和渦輪出氣口，渦輪進氣口連接發(fā)動機排氣管，渦輪出氣口連接尾氣管，壓縮機部設置壓縮機進氣口和壓縮機出氣口，壓縮機進氣口連接空氣濾清器管，壓縮機出氣口連接發(fā)動機進氣管；從發(fā)動機的機油出管接在中間體上的機油管進口上，再由中間體的機油管出口導出機油回管接回發(fā)動機；

所述渦輪增壓機的外殼上設置若干散熱片或只在渦輪增壓機的渦輪機部外殼設置散熱片或只設置在渦輪機部和中間體的外殼上，渦輪增壓器外殼上設置若干增壓器連接支撐點，

所述在渦輪增壓器上套裝包裹設置一個散熱腔盒，所述散熱腔盒包括殼體，殼體內(nèi)設置散熱涵腔，散熱涵腔對應增壓器連接支撐點設置焊接或鉸接點，增壓器連接支撐點和焊接或鉸接點之間利用焊接金屬管或鉸接件固定在殼體內(nèi)壁上，將渦輪增壓器的渦輪部、中間體、壓縮機部固定在散熱涵腔內(nèi)部，所述殼體還設置有發(fā)動機進氣管穿行插孔、排氣管穿行插孔、濾清器管穿行插孔、尾氣管穿行插孔、斜插抽氣管插孔，機油管進口、機油管出口，以及至少一處和外界相通的散熱風扇或鼓風機；

所述發(fā)動機排氣管通過排氣管穿行插孔引入散熱腔盒中和渦輪進氣口相連接，發(fā)動機排氣管頭端連接發(fā)動機排氣歧管；

所述濾清器管穿行插孔中穿入空氣濾清器管引入散熱腔盒中插接在渦輪增壓器的壓縮機部的壓縮機進氣口上；

所述尾氣管穿行插孔中穿入尾氣管引入散熱腔盒中和渦輪增壓器的渦輪出氣口相連接；

所述斜插抽氣管插孔上插接斜插抽氣管，斜插抽氣管穿入尾氣管中，斜插抽氣管末端設置降溫抽氣管；

從發(fā)動機的機油出管接在中間體上的機油管進口上，再由中間體的機油管出口導出機油回管接回發(fā)動機；

作為優(yōu)選發(fā)動機進氣管穿行插孔直徑大于渦輪增壓器出氣管，發(fā)動機進氣管穿行管套合發(fā)動機進氣管，發(fā)動機進氣管穿行管還連接設置鼓風機進風管；

作為優(yōu)選所述降溫抽氣管頭端連接至散熱腔盒的斜插抽氣管插孔處，另一端插斜角5~60度接入排氣歧管總管或排氣歧管內(nèi)，且斜插抽氣管插入尾氣管內(nèi)的尾端還設置有降溫抽氣管，斜插抽氣管整體呈乀字符形狀；

作為優(yōu)選所述斜插抽氣管插入尾氣管中25cm。

作為優(yōu)選所述散熱腔盒還設置有散熱扇窗，散熱扇窗內(nèi)設置散熱風扇。

作為優(yōu)選散熱鼓風機設置在進氣口管道上，所述進氣口管道設置在散熱進氣插孔上。

作為優(yōu)選降溫抽氣管豎直設置。

作為優(yōu)選降溫抽氣管直徑為尾氣管直徑的三分之一，

作為優(yōu)選散熱鼓風機導入氣管呈Y形狀

作為優(yōu)選散熱腔盒與渦輪增壓器體積比例為1.7:1~2.2：1。

本發(fā)明與背景技術相比，具有的有益的效果是：與現(xiàn)有技術對比本技術除了可以直接加裝在現(xiàn)有技術背景的車輛系統(tǒng)上外，還可以依照其方法制成自己單獨的系統(tǒng)，這套系統(tǒng)中不需要中冷器，因為現(xiàn)有技術中，從壓縮機中排出的空氣經(jīng)過中間體后，因為中間體的高溫而被加熱成為熱空氣，所以需要中冷氣在發(fā)動機進氣管的中間設置1個中冷氣，進行空氣冷卻，然后再將適合溫度的進氣導入發(fā)動機；而本系統(tǒng)減少或消除了渦輪增壓機傳導熱量給壓縮機部的增壓氣體，對渦輪增壓機冷卻的同時防止渦輪增壓機熱傳遞，還降低了發(fā)動機倉大環(huán)境的溫度，比現(xiàn)有中冷器技術效果好，造價低；

加速了發(fā)動機倉氣流的流動，降低了發(fā)動機的溫度；

在整個渦輪增壓機外殼包含中間體范圍內(nèi)都增加了散熱片，大幅度增加了散熱面積，并形成風道，形成被動散熱；

渦輪增壓機外加裝有散熱腔盒，利用散熱腔盒將整個渦輪增壓機的管道系統(tǒng)進行整合，并且增加特殊的主動散熱系統(tǒng)“所述斜插抽氣管插孔上插接斜插抽氣管，斜插抽氣管穿入尾氣管中，斜插抽氣管末端設置降溫抽氣管；”這種裝置能在廢氣被大量排放至尾氣管時，流動的氣流會推動斜插抽氣管周圍的氣體，使得斜插抽氣管內(nèi)氣壓小于尾氣管氣壓，斜插抽氣管會被抽氣，斜插抽氣管為連接至散熱腔盒的散熱涵腔，也會造成散熱涵腔被抽氣，空氣由散熱涵腔和外界連接的發(fā)動機進氣管穿行管進入散熱涵腔以的負壓形式產(chǎn)生高速定向運動氣流帶走渦輪增壓器外殼及其外殼上的散熱片上，以及散熱到散熱涵腔內(nèi)的空氣中的，散發(fā)的熱量，并由斜插抽氣管抽取走，源源不斷的排入尾氣管，進過消音器，最后排出車體外；發(fā)動機整體停機后渦輪增壓器停止工作，散熱腔盒的散熱風扇開始運作繼續(xù)為還在保持高溫的渦輪增壓器進行散熱，熱空氣經(jīng)由斜插抽氣管和發(fā)動機出氣管穿行插孔被排出散熱腔盒，進行主動散熱，達到安全溫度后散熱風扇或鼓風機停機，直至下一次渦輪增壓器停止工作后再起啟動。而現(xiàn)有技術他是渦輪增壓機壓氣過程中把氣流加熱后再冷卻，渦輪增壓機新冷卻系統(tǒng)是將渦輪增壓機的渦輪機部的潤滑油處于中間體連接上，壓氣機與渦輪機工作中進行高效散熱，壓氣機工作過程中不會把空氣加熱，渦輪增壓器壓縮氣流通過穿行孔中的發(fā)動機進氣管道，進行散熱，散熱效果比中冷器散熱效果好，散熱效率高，對渦輪增壓器機體進行散熱，又對渦輪增壓器工作產(chǎn)生的增壓氣流進行散熱。防止了過熱損壞渦輪增壓機；

對渦輪增壓機的冷卻氣流是尾氣排氣管內(nèi)部的廢氣產(chǎn)生的自然負壓吸氣流，然后通過斜插抽氣管抽取走，氣流會把機油道中的中間體，壓氣機、渦輪機本體以及他們身上的散熱片的熱量都帶走，再由尾氣排氣管排出，這種負壓效果是不需要風扇進行消耗能源產(chǎn)生的，沒有部件與部件間滑動摩擦沒有額外的能耗產(chǎn)生，而且他可靠性高，對增壓氣流也不會產(chǎn)生氣阻；

現(xiàn)有技術是有冷卻液一般為潤滑油，潤滑油給增壓器進行潤滑，又能進行冷卻，散熱效率低，停機后增壓器上的熱無法冷卻，潤滑油受熱后揮發(fā)烘干，形成油泥干固沉淀附著在中間體內(nèi)，堵塞油道，潤滑油無法給中間件潤滑與散熱或整體效果不斷的下降，最終造成部件損壞。本發(fā)明負壓產(chǎn)生定向所流既能給渦輪增壓器機體進行高效冷卻又能對增壓氣流進行冷卻。發(fā)動機停機渦輪增壓器停止工作后電動風機開啟渦輪增壓器進行冷卻，又保留了渦輪增壓器現(xiàn)有潤滑油冷卻方式。

附圖說明

圖1 為系統(tǒng)結構圖。

圖2 為散熱腔盒結構放大圖。

圖3 為尾氣管與斜插抽氣管連接結構圖。

具體實施方式

下面通過實施例，結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明：

實施例1，如圖1-3所示，一種加裝增容散熱部件改進一種渦輪增壓氣流冷卻系統(tǒng)的方法，

包括：

1.渦輪增壓器渦輪機進氣口通過管道與發(fā)動機排氣管道相連接。壓氣機排氣管道與發(fā)動機進氣管道相連接；

2.在渦輪增壓機的外殼上設置若干散熱片或只渦輪增壓機的渦輪機部設置散熱片；

3.在渦輪增壓器機油進口與出口之間的中間體外殼上設置散熱片；

4.在渦輪增壓器外殼上設置若干增壓器連接支撐點；

所述發(fā)動機排氣管通過排氣管穿行插孔引入散熱腔盒中和渦輪進氣口相連接，發(fā)動機排氣管頭端連接發(fā)動機排氣歧管；

所述濾清器管穿行插孔中穿入空氣濾清器管引入散熱腔盒中插接在渦輪增壓器的壓縮機部的壓縮機進氣口上；

所述尾氣管穿行插孔中穿入尾氣管引入散熱腔盒中和渦輪增壓器的渦輪出氣口相連接；

所述斜插抽氣管插孔上插接斜插抽氣管，斜插抽氣管穿入尾氣管中，斜插抽氣管末端設置降溫抽氣管；

從發(fā)動機的機油出管接在中間體上的機油管進口上，再由中間體的機油管出口導出機油回管接回發(fā)動機；

7.所述斜插抽氣管頭端連接至散熱腔盒的斜插抽氣管插孔處，斜插抽氣管的另一端插斜角5~60度接入排氣歧管總管或排氣歧管內(nèi)；

一種由加裝增容散熱部件改進一種渦輪增壓氣流冷卻系統(tǒng)的方法制成的無中冷器渦輪增壓氣流冷卻系統(tǒng)，包括汽車發(fā)動機（1）、渦輪增壓機（2），汽車發(fā)動機設置發(fā)動機進氣管（3）和發(fā)動機排氣管（4），渦輪增壓器設置渦輪部（5）和壓縮機部（6），渦輪部設置渦輪進氣口（7）和渦輪出氣口（8），渦輪進氣口連接發(fā)動機排氣管，渦輪出氣口連接尾氣管（9），壓縮機部設置壓縮機進氣口（10）和壓縮機出氣口（11），壓縮機進氣口連接空氣濾清器管（12），壓縮機出氣口連接發(fā)動機進氣管；從發(fā)動機的機油出管（13）接在中間體（14）上的機油管進口（15）上，再由中間體的機油管出口（16）導出機油回管（17）接回發(fā)動機；

所述渦輪增壓機的外殼上設置若干散熱片（18）或只在渦輪增壓機的渦輪機部外殼設置散熱片或只設置在渦輪機部和中間體的外殼上，渦輪增壓器外殼上設置若干增壓器連接支撐點（19），

所述在渦輪增壓器上套裝包裹設置一個散熱腔盒（20），所述散熱腔盒包括殼體（21），殼體內(nèi)設置散熱涵腔（22），散熱涵腔對應增壓器連接支撐點設置焊接或鉸接點（23），增壓器連接支撐點和焊接或鉸接點之間利用焊接金屬管或鉸接件（24）固定在殼體內(nèi)壁上，將渦輪增壓器的渦輪部、中間體、壓縮機部固定在散熱涵腔內(nèi)部，所述殼體還設置有發(fā)動機進氣管穿行插孔（25）、排氣管穿行插孔（26）、濾清器管穿行插孔（27）、尾氣管穿行插孔（28）、斜插抽氣管插孔（29），機油管進口、機油管出口，以及至少一處和外界相通的散熱風扇或鼓風機（30）；

所述發(fā)動機進氣管穿行插孔中穿入發(fā)動機進氣管引入散熱腔盒中和渦輪增壓器壓縮機部的壓縮機排氣口相連接，發(fā)動機進氣管頭端和發(fā)動機進氣歧管（31）連接；

所述發(fā)動機排氣管通過排氣管穿行插孔引入散熱腔盒中和渦輪進氣口相連接，發(fā)動機排氣管頭端連接發(fā)動機排氣歧管（32）；

所述濾清器管穿行插孔中穿入空氣濾清器管引入散熱腔盒中插接在渦輪增壓器的壓縮機部的壓縮機進氣口上；

所述尾氣管穿行插孔中穿入尾氣管引入散熱腔盒中和渦輪增壓器的渦輪出氣口相連接；

所述斜插抽氣管插孔上插接斜插抽氣管（33），斜插抽氣管穿入尾氣管中，斜插抽氣管末端設置降溫抽氣管（34）；

從發(fā)動機的機油出管接在中間體上的機油管進口上，再由中間體的機油管出口導出機油回管接回發(fā)動機；

作為優(yōu)選發(fā)動機進氣管穿行插孔直徑大于渦輪增壓器出氣管（35），發(fā)動機進氣管穿行管（36）套合發(fā)動機進氣管，發(fā)動機進氣管穿行管還連接設置鼓風機進風管（37）；

作為優(yōu)選所述斜插抽氣管插入尾氣管中25cm。

作為優(yōu)選所述散熱腔盒還設置有散熱扇窗，散熱扇窗內(nèi)設置散熱風扇。

作為優(yōu)選散熱鼓風機設置在進氣口管道上，所述進氣口管道設置在散熱進氣插孔上。

作為優(yōu)選降溫抽氣管豎直設置。

作為優(yōu)選降溫抽氣管直徑為尾氣管直徑的三分之一，