涡轮增压器及发动机总成的制作方法

1.本实用新型涉及发动机冷却技术领域，尤其涉及一种涡轮增压器及发动机总成。


背景技术：

2.egr(exhaust gas recirculation)废气再循环技术，是一种将发动机高温燃烧废气与进气空气混合导入气缸再次燃烧的技术，可以控制缸内燃烧温度和降低nox排放，以及改善燃油经济性，已在现代高效发动机得到了广泛应用。egr系统主要有高压egr和低压egr两种方式，高压egr方式是利用排气总管和进气总管的气体压差，将废气直接从排气管引入到进气总管。由于驱动废气流动的压差一般存在于高速大负荷工况，高压egr在低速小负荷等工况无法正常运用。而低压egr方式(参见图10)则将废气引入增压器的压气机，利用压气机的抽吸效果，低压egr工作范围更大，即使低速小负荷场合也能得到较高egr率，因此改善了发动机最佳油耗区域的特性，对关注最佳油耗区域持久运行的混动发动机具有重大意义。低压egr运行方式中，高温废气经过冷却后导入压气机时依然具有较高温度约达110℃以上，与进气空气混合后的混合气体至少也达约45℃，因此压缩后气体温度比正常状态增大20℃以上，对增压器的运行可靠性非常不利，因此对压气机内的气体进行有效降温是一个不得不面对的问题。
3.另一方面，废气涡轮增压器提高了发动机的升功率和综合性能，随着进一步提升增压发动机动力性能的社会需求，压气机压缩后气体温度被迫增大到越来越高的水平，通常制约压气机内气体温度的是叶轮材料的许用温度(铝合金材料要求压气机气体温度不超过205℃)，但是来自发动机呼吸系统的油气混合气体从压气机进口流入，达到一定的气体温度条件下(一般认为170℃)其中的机油成分将在压气机壳或叶轮表面结焦固化，导致压气机效率下降，效率的低下会进一步增加压缩后气体温度，由此恶化机油结焦形成条件，威胁进气系统的工作可靠性，迫使发动机降低动力目标。因此降低压气机内压缩后气体温度，可降低机油结焦风险，同时使气体压缩过程更接近于等温压缩热力过程，可提高压气机效率，得到高效可靠的增压发动机。由于低压egr提高了压气机工作温度水平，对压气机进行有效冷却降温，抑制机油结焦是高效增压发动机的必由之路。
4.综上，现有技术中的涡轮增压器存在冷却效果差的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于解决现有技术中涡轮增压器存在冷却效果差的问题。
6.为解决上述问题，本实用新型的一种实施方式提供一种涡轮增压器，包括中间体、分别固定连接于所述中间体上的压气机和涡轮机，所述压气机具有壳体；
7.所述壳体具有第一腔室，所述中间体具有与所述第一腔室相互独立的第二腔室，所述第一腔室的进口端用于与发动机的冷却循环系统连接并连通，所述第一腔室的出口端与所述第二腔室的进口端通过连接管路连接并连通；并且，
8.所述壳体的侧壁上形成有沿所述壳体的周向延伸的冷却流道，所述第二腔室内具
有并联设置于所述第二腔室的进口端和所述第二腔室的出口端之间的气体冷却腔和废气冷却腔；其中，
9.所述冷却循环系统的冷却液可经所述第一腔室的进口端流向所述第一腔室，流经所述冷却流道后自所述第一腔室的出口端通过所述连接管路流入所述第二腔室的进口端，且分别流经所述气体冷却腔和所述废气冷却腔后汇集于所述第二腔室的出口端。
10.采用上述技术方案，本实施方式通过在压气机的壳体设置第一腔室，中间体内设置与第一腔室独立的第二腔室，且第一腔室与第二腔室通过独立的连接管路连接并连通，如此可构成一个整体式的冷却腔回路，可对涡轮增压器内的各部件(例如叶轮、扩压流道和蜗壳流道的主体部分壁面)进行冷却，在基本不改变增压器成本和发动机硬件布置情况下，将水冷进气冷却功能集成于增压器本体上，不仅有效提高增压器的抗机油结焦能力和压气机效率，且冷却效果好。
11.另外，压气机的壳体上侧壁上形成有沿壳体的周向延伸的冷却流道，第二腔室内具有并联设置于第二腔室的进口端和第二腔室的出口端之间的气体冷却腔和废气冷却腔，气体冷却腔能够对压气机进行冷却，废气冷却腔能够对涡轮机进行冷却并降低中间体的金属温度，使用时，冷却循环系统的冷却液可经第一腔室的进口端流向第一腔室，流经冷却流道后自所述第一腔室的出口端通过连接管路流入所述第二腔室的进口端，且分别流经气体冷却腔和废气冷却腔后汇集于第二腔室的出口端。采用该结构，可使得涡轮增压器在使用时，冷却系统能够精准地对涡轮增压器内各部分进行冷却，其冷却效果更好。
12.根据本实用新型另一种实施方式提供的涡轮增压器，所述冷却流道构成为：
13.形成于所述壳体的侧壁上靠近所述第一腔室的进口端的环槽结构。
14.采用上述技术方案，通过冷却流道壳体的侧壁上靠近第一腔室的进口端的环槽结构，可使得冷却系统在不影响涡轮增压器内部布置的前提下，增大冷却流道的冷却面积，有利于进一步提升涡轮增压器在使用时的冷却效果。
15.根据本实用新型另一种实施方式提供的涡轮增压器，所述壳体内位于所述第一腔室的一侧形成有多个气腔，所述多个气腔包括进气流道、叶轮流道、扩压流道和蜗壳流道；其中，
16.所述进气流道形成于所述壳体的内壁面上与所述压气机的气体进口对应的位置，所述叶轮流道形成于所述壳体的内壁面上与所述压气机的叶轮对应的位置，所述扩压流道形成于所述壳体的内壁面上、位于所述进气流道远离所述气体进口的一侧，且所述中间体侧壁构成扩压流道的另一侧，所述蜗壳流道形成于所述壳体的内壁面上、位于所述进气流道更加靠近所述壳体的外壁面的位置。
17.采用上述技术方案，本实施方式通过在压气机的壳体内设置分别与气体进口对应的进气流道、与叶轮对应的叶轮流道、与扩压器对应的扩压流道，与压气机对应的蜗壳流道；也即对气体进口、叶轮、扩压器和压气机设置独立的气腔，可进行精准冷却，其冷却效果更好。
18.根据本实用新型另一种实施方式提供的涡轮增压器，所述冷却流道沿所述壳体的内壁面沿周向分布，并包围所述进气流道、所述叶轮流道、所述扩压流道和所述蜗壳流道。
19.采用上述技术方案，通过将冷却流道沿壳体的内壁面沿周向分布，并包围进气流道、叶轮流道、扩压流道和蜗壳流道，如此可使得各流道的冷却效果更好。
20.根据本实用新型另一种实施方式提供的涡轮增压器，所述连接管路的两端分别具有第一接头和第二接头；其中，
21.所述连接管路的所述第一接头插入所述第一腔室的所述出口端，并与所述第一腔室的所述出口端柔性密封连接；
22.所述连接管路的所述第二接头插入所述第二腔室的所述进口端，并与所述第二腔室的所述进口端柔性密封连接。
23.采用上述技术方案，通过在连接管路的两端分别设置第一接头和第二接头，连接管路利用第一接头和第二接头分别与第一腔室的所述出口端和第二腔室的所述进口端，如此有利于连接管路的拆装。
24.根据本实用新型另一种实施方式提供的涡轮增压器，所述第一接头和所述第二接头的外周均设置有o型密封圈；其中，
25.所述第一接头上的所述o型密封圈压紧并密封于所述第一接头与所述第一腔室的所述出口端的端面之间；
26.所述第二接头上的所述o型密封圈压紧并密封于所述第二接头与所述第二腔室的所述进口端的端面之间。
27.采用上述技术方案，在第一接头与所述第一腔室的出口端的端面之间、第二接头与第二腔室的进口端的端面之间均设置o型密封圈，如此可保证第一腔室与第二腔室的气液密封性。
28.根据本实用新型另一种实施方式提供的涡轮增压器，所述涡轮增压器还包括底座和连接支架，所述底座成形于所述壳体上，所述连接支架固定连接于所述底座上，且所述连接支架上形成有固定部，所述连接管路固定连接于所述连接支架的所述固定部上。
29.采用上述技术方案，通过设置连接支架，将连接管路固定于涡轮增压器的底座上，如此可使得连接管路的连接稳定性更好，有利于降低涡轮增压器工作时的振动对连接管路的影响。
30.根据本实用新型另一种实施方式提供的涡轮增压器，所述气体冷却腔位于所述中间体内靠近所述压气机的一侧，以对流入所述压气机内的气体进行冷却，所述废气冷却腔位于所述中间体内靠近所述涡轮机的一侧，以对流入所述涡轮机内的废气进行冷却并降低中间体的金属温度。
31.采用上述技术方案，通过将气体冷却腔设置于中间体内靠近所述压气机的一侧，废气冷却腔设置于中间体内靠近涡轮机的一侧，如此有利于对流入压气机内的气体进行冷却，以及对流入涡轮机内的废气进行冷却并降低中间体的金属温度。
32.根据本实用新型另一种实施方式提供的发动机总成，包括发动机、冷却循环系统上述结构的涡轮增压器；
33.所述冷却循环系统包括第一冷却循环系统和第二冷却循环系统，所述第一冷却循环系统和所述第二冷却循环系统相互独立；其中，
34.所述发动机设置于所述第一冷却循环系统上，以通过所述第一冷却循环系统对所述发动机进行冷却；所述涡轮增压器设置在所述第二冷却循环系统上，且所述第一腔室的进口端和所述第二腔室的出口端分别与所述第二冷却循环系统的冷却管路连接并连通，以形成冷却液循环回路。
35.采用上述技术方案，采用独立于第一冷却循环系统的第二冷却循环系统对涡轮增压器进行冷却，不仅有利于提升涡轮增压器工作时的冷却效果，还可确保气体在压气机前，压气机内和压气机后都得到全过程冷却降温处置，最后对离开压气机后的气体用进气冷却器第二次冷却降温以得到更低温度，更高密度的进气，提高发动机的动力性。
36.根据本实用新型另一种实施方式提供的发动机总成，所述第二冷却循环系统包括独立于所述第一冷却循环系统的水泵、散热器和膨胀水壶，所述水泵、所述散热器、所述膨胀水壶、所述第一腔室、所述连接管路、所述第二腔室依次连通以形成所述冷却液循环回路。
37.采用上述技术方案，在第二冷却循环系统包括独立于第一冷却循环系统的水泵、散热器和膨胀水壶，可使得发动机和涡轮增压器采用独立冷却循环，即将发动机本体和车用冷却设备用的第一冷却循环系统，与只对发动机进气系统(冷却器总成+中间进气冷却器)冷却的第二冷却循环系统对应，用定流量低温冷却液(约45℃)对进气系统进行冷却，最大限度得到低温压缩气体和降低压后气体温度，可避免压气机内机油结焦，提高增压器效率和适应高egr率的工作能力，以及改善发动机综合动力性能和降低有害物质排放。
38.本实用新型的有益效果在于：
39.提供一种涡轮增压器及发动机总成，通过在压气机的壳体设置第一腔室，中间体内设置与第一腔室独立的第二腔室，且第一腔室与第二腔室通过独立的连接管路连接并连通，如此可构成一个整体式的冷却腔回路，可对涡轮增压器内的各部件进行冷却，在基本不改变增压器成本和发动机硬件布置情况下，将水冷进气冷却功能集成于增压器本体上，使用时，冷却循环系统的冷却液可经第一腔室的进口端流向第一腔室，流经冷却流道后自第一腔室的出口端通过连接管路流入第二腔室的进口端，且分别流经气体冷却腔和废气冷却腔后汇集于第二腔室的出口端。发动机采用该涡轮增压器时，不仅冷却效果更好，且能够有效提高涡轮增压器的抗机油结焦能力和压气机效率。
40.本实用新型其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本实用新型说明书中的记载变的显而易见。
附图说明
41.图1为本实用新型实施例提供的涡轮增压器一种视角的立体结构示意图；
42.图2为本实用新型实施例提供的涡轮增压器另一种视角的立体结构示意图；
43.图3为本实用新型实施例提供的涡轮增压器的剖面结构示意图，该图为通过涡轮增压器旋转轴中心线与中间体进油孔中心线的剖面；
44.图4为本实用新型实施例提供的涡轮增压器的剖面结构示意图，该图为通过涡轮增压器旋转轴中心线且与中间体进油孔中心线垂直方向的剖面；
45.图5为本实用新型实施例提供的涡轮增压器的体现内部结构的立体示意图；
46.图6为本实用新型实施例提供的涡轮增压器的局部剖面结构示意图；
47.图7为本实用新型实施例提供的涡轮增压器一种视角体现液体流动方向的结构示意图；
48.图8为本实用新型实施例提供的涡轮增压器另一种视角体现液体流动方向的结构示意图；
49.图9为本实用新型实施例提供的发动机总成的冷却系统框图；
50.图10为本实用新型实施例提供的发动机总成的进气系统框图；
51.图11为本实用新型实施例提供的涡轮增压器的性能脉谱示意图。
52.附图标记说明：
53.100、压气机；
54.10a、壳体；101、冷却流道；
55.110、第一腔室；11a、进口端；11b、出口端；
56.111、进气流道；112、叶轮流道；113、扩压流道；114、蜗壳流道；
57.200、中间体；
58.210、第二腔室；21a、进口端；21b、出口端；
59.211、气体冷却腔；212、废气冷却腔；
60.220、油腔；
61.230、叶轮；
62.300、涡轮机；
63.310、卡箍；
64.400、连接管路；
65.410、第一接头；420、第二接头；430、o型密封圈；440、连接支架；
66.500、底座；
67.600、密封盖板；
68.710、废气阀组；720、执行器；730、连杆机构；
69.800、冷却器总成。
具体实施方式
70.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
71.应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
72.在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
73.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
74.在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
75.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的详细描述。
76.本实用新型的实施例提供一种涡轮增压器，如图1-图4所示，该涡轮增压器包括中间体200、分别固定连接于中间体200上的压气机100和涡轮机300，压气机100具有壳体10a。
77.具体的，在本实施例中，壳体10a具有第一腔室110，中间体200具有与第一腔室110相互独立的第二腔室210，第一腔室110的进口端11a用于与发动机的冷却循环系统连接并连通，第一腔室110的出口端11b与第二腔室210的进口端21a通过连接管路400连接并连通。
78.进一步地，如图1-图4、图7所示，壳体10a的侧壁上形成有沿壳体10a的周向延伸的冷却流道101，第二腔室210内具有并联设置于第二腔室210的进口端21a和第二腔室210的出口端21b之间的气体冷却腔211和废气冷却腔212。冷却循环系统的冷却液可经第一腔室110的进口端11a流向第一腔室110，流经冷却流道101后自第一腔室110的出口端11b通过连接管路400流入第二腔室210的进口端21a，且分别流经气体冷却腔211和废气冷却腔212后汇集于第二腔室210的出口端21b。
79.在本实施例中，通过在压气机100的壳体10a设置第一腔室110，中间体200内设置与第一腔室110独立的第二腔室210，且第一腔室110与第二腔室210通过独立的连接管路400连接并连通，如此可构成一个整体式的冷却腔回路，可对涡轮增压器内的各部件(例如叶轮230、扩压流道113和蜗壳流道114的主体部分壁面)进行冷却，在基本不改变增压器成本和发动机硬件布置情况下，将水冷进气冷却功能集成于增压器本体上，不仅有效提高增压器的抗机油结焦能力和压气机100效率，且冷却效果好。
80.进一步地，由于压气机100的壳体10a上侧壁上形成有沿壳体10a的周向延伸的冷却流道101，第二腔室210内具有并联设置于第二腔室210的进口端21a和第二腔室210的出口端21b之间的气体冷却腔211和废气冷却腔212，气体冷却腔211能够对压气机100进行冷却，废气冷却腔212能够对涡轮机300进行冷却并降低中间体的金属温度，使用时，冷却循环系统的冷却液可经第一腔室110的进口端11a流向第一腔室110，流经冷却流道101后自第一腔室110的出口端11b通过连接管路400流入第二腔室210的进口端21a，且分别流经气体冷却腔211和废气冷却腔212后汇集于第二腔室210的出口端21b。采用该结构，可使得涡轮增压器在使用时，冷却系统能够精准地对涡轮增压器内各部分进行冷却，其冷却效果更好。
81.进一步地，在本实施例提供的涡轮增压器中，如图7所示，冷却流道101构成为：形成于壳体10a的侧壁上靠近第一腔室110的进口端11a的环槽结构。
82.具体的，通过冷却流道101壳体10a的侧壁上靠近第一腔室110的进口端11a的环槽结构，可使得冷却系统在不影响涡轮增压器内部布置的前提下，增大冷却流道101的冷却面积，有利于进一步提升涡轮增压器在使用时的冷却效果。
83.进一步地，在本实施例提供的涡轮增压器中，如图3-图4所示，壳体10a内位于第一
腔室110的一侧形成有多个气腔，多个气腔包括进气流道111、叶轮流道112、扩压流道113和蜗壳流道114。
84.具体的，进气流道111形成于壳体10a的内壁面上与压气机100的气体进口对应的位置，叶轮流道112形成于壳体10a的内壁面上与压气机100的叶轮230对应的位置，扩压流道113形成于壳体10a的内壁面上、位于进气流道111远离气体进口的一侧，且中间体200侧壁构成扩压流道113的另一侧，蜗壳流道114形成于壳体10a的内壁面上、位于进气流道111更加靠近壳体10a的外壁面的位置。
85.更为具体的，本实施例通过在压气机100的壳体10a内设置分别与气体进口对应的进气流道111、与叶轮230对应的叶轮流道112、与扩压器对应的扩压流道113，与压气机100对应的蜗壳流道114；也即对气体进口、叶轮230、扩压器和压气机100设置独立的气腔，可进行精准冷却，其冷却效果更好。
86.进一步地，在本实施例提供的涡轮增压器中，如图7所示，冷却流道101沿壳体10a的内壁面沿周向分布，并包围进气流道111、叶轮流道112、扩压流道113和蜗壳流道114。
87.具体的，本实施例通过将冷却流道101沿壳体10a的内壁面沿周向分布，并包围进气流道111、叶轮流道112、扩压流道113和蜗壳流道114，如此可使得各流道的冷却效果更好。
88.进一步地，在本实施例提供的涡轮增压器中，连接管路400的两端分别具有第一接头410和第二接头420。
89.具体的，连接管路400的第一接头410插入第一腔室110的出口端11b，并与第一腔室110的出口端11b柔性密封连接；连接管路400的第二接头420插入第二腔室210的进口端21a，并与第二腔室210的进口端21a柔性密封连接。
90.更为具体的，本实施例通过在连接管路400的两端分别设置第一接头410和第二接头420，连接管路400利用第一接头410和第二接头420分别与第一腔室110的出口端11b和第二腔室210的进口端21a，如此有利于连接管路400的拆装。
91.进一步地，在本实施例提供的涡轮增压器中，如图1-图4和图6所示，第一接头410和第二接头420的外周均设置有o型密封圈430。
92.具体的，第一接头410上的o型密封圈430压紧并密封于第一接头410与第一腔室110的出口端11b的端面之间；第二接头420上的o型密封圈430压紧并密封于第二接头420与第二腔室210的进口端21a的端面之间。
93.更为具体的，在本实施例中，在第一接头410与第一腔室110的出口端11b的端面之间、第二接头420与第二腔室210的进口端21a的端面之间均设置o型密封圈430，如此可保证第一腔室110与第二腔室210的气液密封性。
94.进一步地，在本实施例提供的涡轮增压器中，如图1所示，涡轮增压器还包括底座500和连接支架440，底座500成形于壳体10a上，连接支架440固定连接于底座500上，且连接支架440上形成有固定部，连接管路400固定连接于连接支架440的固定部上。
95.具体的，本实施例通过设置连接支架440，将连接管路400固定于涡轮增压器的底座500上，如此可使得连接管路400的连接稳定性更好，有利于降低涡轮增压器工作时的振动对连接管路400的影响。
96.进一步地，在本实施例提供的涡轮增压器中，如图7-图8所示，气体冷却腔211位于
中间体200内靠近压气机100的一侧，以对流入压气机100内的气体进行冷却，废气冷却腔212位于中间体200内靠近涡轮机300的一侧，以对流入涡轮机300内的废气进行冷却并降低中间体200的金属温度。
97.具体的，本实施例通过将气体冷却腔211设置于中间体200内靠近压气机100的一侧，废气冷却腔212设置于中间体200内靠近涡轮机300的一侧，如此有利于对流入压气机100内的气体进行冷却，以及对流入涡轮机300内的废气进行冷却并降低中间体200的金属温度。
98.本实施例提供的涡轮增压器在装配时，如图1-图6所示，压气机100和中间体200由螺栓紧固在一起，涡轮机300壳与中间体200通过卡箍310固定连接为一体。执行器720安装于压气机100的壳体10a一侧，其内置电机输出动力扭矩通过连杆机构730驱动废气阀组710控制经过涡轮机300的废气旁通量。连接管路400的第一接头410插入第一腔室110的出口端11b，连接管路400的第二接头420插入第二腔室210的进口端21a，在第一接头410与第一腔室110的出口端11b的端面之间、第二接头420与第二腔室210的进口端21a的端面之间压入o型密封圈430，保证连接处的可靠密封。
99.连接管路400为整体金属管焊接结构，通过将连接支架440螺栓连接于涡轮增压器的底座500上，连接管路400通过螺栓连接于连接支架440，从而实现对连接管路400的安装固定，这样保证连接管路400与涡轮增压器成为一体。
100.进一步地，如图3-图4所示，壳体10a内位于第一腔室110的一侧形成有进气流道111、叶轮流道112、扩压流道113和蜗壳流道114。密封盖板600将压气机100内气体阻隔于中间体200外，使用时，空气或含egr成分的混合气体(图3-图4中的箭头1a所示)从进气流道111被吸入，在叶轮流道112得到旋转叶轮230的动能，流入扩压流道113将动能转换为压力势能扩压，进一步流入蜗壳流道114得到扩压导流，形成高压气体后流出压气机100的壳体10a，图3中箭头1b为润滑油的流通方向。
101.在气体压力提高的过程中，由于气体温度逐步升高，本实施例的第一腔室110内壁面上的冷却流道101包围进气流道111、叶轮流道112、扩压流道113和蜗壳流道114，如此可对流道侧壁面进行冷却。可见，当采用低压egr进气方式时，混合气体在进口处温度达到约45℃以上，为降低整体压气机100内温度，对进气流道111的冷却是非常必要的。
102.进一步地，在中间体200内的第二腔室210由气体冷却腔211和废气冷却腔212构成，气体冷却腔211对中间体200侧的扩压流道113壁面进一步冷却，集合外壁面的空气冷却，完成对第二腔室210壁面的全面冷却。除此以外，通过废气冷却腔212对涡轮机300侧的高温废气传热进行阻隔和冷却，防止废气高温传到中间体200的油腔220，避免位于油腔220内部的转子体轴承处温度超过限制温度导致机油结焦。
103.本实施例还提供一种发动机总成，如图9-图10所示，包括发动机、冷却循环系统及上述结构的涡轮增压器。
104.具体的，在本实施例中，冷却循环系统包括第一冷却循环系统和第二冷却循环系统，第一冷却循环系统和第二冷却循环系统相互独立。
105.进一步地，发动机设置于第一冷却循环系统上，以通过第一冷却循环系统对发动机进行冷却；涡轮增压器设置在第二冷却循环系统上，且第一腔室110的进口端11a和第二腔室210的出口端21b分别与第二冷却循环系统的冷却管路连接并连通，以形成冷却液循环
回路。
106.在本实施例中，采用独立于第一冷却循环系统的第二冷却循环系统对涡轮增压器进行冷却，不仅有利于提升涡轮增压器工作时的冷却效果，还可确保气体在压气机100前，压气机100内和压气机100后都得到全过程冷却降温处置，最后对离开压气机100后的气体用进气冷却器第二次冷却降温以得到更低温度，更高密度的进气，提高发动机的动力性。
107.进一步地，在本实施例提供的发动机总成中，第二冷却循环系统包括独立于第一冷却循环系统的水泵、散热器和膨胀水壶(即图9中的第二水泵、第二散热器和第二膨胀水壶)，水泵、散热器、膨胀水壶、第一腔室110、连接管路400、第二腔室210依次连通以形成冷却液循环回路。
108.具体的，第二冷却循环系统包括独立于第一冷却循环系统的水泵、散热器和膨胀水壶(即图9中的第一水泵、第一散热器和第一膨胀水壶)，可使得发动机和涡轮增压器各自采用独立冷却循环，即将发动机本体和车用冷却设备用的第一冷却循环系统，与只对发动机进气系统(冷却器总成800+中间进气冷却器)冷却的第二冷却循环系统对应，用定流量低温冷却液(约45℃)对进气系统进行冷却，最大限度得到低温压缩气体和降低压后气体温度，可避免压气机100内机油结焦，提高增压器效率和适应高egr率的工作能力，以及改善发动机综合动力性能和降低有害物质排放。
109.使用时，如图7-图10所示，来自发动机第二冷却循环系统的冷却液从壳体10a的进口端流入(图7-图8中箭头1c所示的方向)，向两侧分流对壳体10a内的气流侧壁面进行冷却，即依次对气体进气流道111、叶轮流道112、扩压流道113、和蜗壳流道114冷却，然后汇合于连接管路400的第一接头410处，至此冷却液完成了在第一腔室110的循环，冷却液通过连接管路400继续在连接管路400的第二接头420处流入中间体200内的第二腔室210，具体沿其轴向和圆周方向分流通过扩压面气体冷却腔211和废气冷却腔212，最后汇合于中间体200的出水口，回到发动机第二冷却循环系统。
110.更为具体的，在本实施例提供的发动机总成中，如图9-图10所示，第一冷却循环系统承担了发动机主体和车用设备等的主要冷却任务。采用双节温器布置，缸体节温器和散热器节温器集成置于缸盖出水口，分别控制冷却液流参与小循环(即不通过散热器)或发动机大循环(即通过散热器)，缸体节温器开启温度低于散热器节温器，将冷却液流量与发动机转速完全解耦，按需供给冷却系统各个部位冷却液，使得发动机缸体缸盖的温度都保持在最合适的温度下高效工作。
111.针对低压egr应用的高效发动机，为本实施例通过设置的独立于第一冷却循环系统的第二冷却循环系统，采用独立的水泵、散热器和膨胀水壶，与中间进气冷却器和冷却器总成800以形成发动机的第二冷却循环系统，冷却器总成800由壳体10a、中间体200和连接管路400构成，负责对发动机进气系统的冷却工作，该冷却器总成800和进气冷却器并联连接，都能得到同样温度的冷却液。相比传统发动机冷却循环系统提供给增压器或进气冷却器的冷却液温度约90℃以上，第二冷却循环系统将提供较低温度约为45℃的冷却液，极大提高了对进气系统的冷却力度。同样的，第二冷却循环系统中的水泵将冷却液流量与发动机转速完全解耦，按需供给本实用新型冷却器总成800所需冷却液，还可维持发动机停机后的短时间供水，满足冷却器总成800的另一个功能，即降低涡轮机300端在发动机工作中或停机后对中间体200的废气回热冲击程度，避免中间体200中轴承系统的机油结焦和中间体
200的热疲劳破坏。
112.进一步需要说明的是，本实施例提供的发动机总成在使用时，空气经过空气滤清器过滤后，与egr废气混合后进入增压器的压气机100，由图9-图10粗虚线框表示的本实用新型冷却器总成800对压气机100内的气体进行连续冷却(即通过第一腔室110)，将压缩过程变成接近等温压缩的热力过程，减少了气体压缩功需求，从而提高了压气机100效率。同时，本实用新型冷却器总成800还对受到涡轮机300高温废气热传递的中间体200进行降温冷却(即通过第二腔室210)，确保中间体200的工作安全。压缩后的气体通过与涡轮增压器串联连接的进气冷却器，并在其中被进一步冷却，得到的温度降低、密度升高后的气体汇合入进气总管，然后进入发动机气缸内燃烧，燃烧后产生的废气进入涡轮机300、催化器，且部分被旁通进入egr冷却器和egr阀，最后汇入进气管路与空气混合后流入压气机100，其余废气将被消声等处理后排至环境。
113.在整个过程中，利用本实施例中的第二冷却循环系统可降低含egr废气的混合气体温度，得到更低温度、高密度的进气，从而能够提高发动机的动力性。
114.进一步地，对于本实施例提供的发动机总成，经试验，其工作性能如图11所示，其中，主要由左侧的喘振线，右侧的阻塞线以及最高等转速线围成的工作范围，是在各个等增压器转速(虚线表示)条件下，压后温度(等温线表示)t1》压后温度t2》压后温度t3,该图中一般增压器(仅中间体200部分冷却)的等温线为实线，本实施例涡轮增压器(采用冷却器总成800的整体式冷却腔构造)的等温线为点划线，由该图可知，在同样流量和压缩比运行点上，本实施例中的涡轮增压器的压后温度明显低于一般增压器的压后温度，且存在15℃以上的温差。
115.具体的，请参照该公式：
116.π为总压表示的压缩比，t1为压前温度(k)，t2为压后温度(k)，k为绝热指数，取1.4。可见，当t1和π保持一定时，压后温度t2通过冷却器总成800被降低后，r将提高，实际增加效率10％以上。因此本实用新型提供的涡轮增压器的压气机100相对于一般增压器来说，冷却效果更好。
117.虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本实用新型的精神和范围。

技术特征：
1.一种涡轮增压器，包括中间体、分别固定连接于所述中间体上的压气机和涡轮机，所述压气机具有壳体；其特征在于：所述壳体具有第一腔室，所述中间体具有与所述第一腔室相互独立的第二腔室，所述第一腔室的进口端用于与发动机的冷却循环系统连接并连通，所述第一腔室的出口端与所述第二腔室的进口端通过连接管路连接并连通；并且，所述壳体的侧壁上形成有沿所述壳体的周向延伸的冷却流道，所述第二腔室内具有并联设置于所述第二腔室的进口端和所述第二腔室的出口端之间的气体冷却腔和废气冷却腔；其中，所述冷却循环系统的冷却液可经所述第一腔室的进口端流向所述第一腔室，流经所述冷却流道后自所述第一腔室的出口端通过所述连接管路流入所述第二腔室的进口端，且分别流经所述气体冷却腔和所述废气冷却腔后汇集于所述第二腔室的出口端。2.如权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述冷却流道构成为：形成于所述壳体的侧壁上靠近所述第一腔室的进口端的环槽结构。3.如权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述壳体内位于所述第一腔室的一侧形成有多个气腔，所述多个气腔包括进气流道、叶轮流道、扩压流道和蜗壳流道；其中，所述进气流道形成于所述壳体的内壁面上与所述压气机的气体进口对应的位置，所述叶轮流道形成于所述壳体的内壁面上与所述压气机的叶轮对应的位置，所述扩压流道形成于所述壳体的内壁面上、位于所述进气流道远离所述气体进口的一侧，且所述中间体侧壁构成所述扩压流道的另一侧，所述蜗壳流道形成于所述壳体的内壁面上、位于所述进气流道更加靠近所述壳体的外壁面的位置。4.如权利要求3所述的涡轮增压器，其特征在于，所述冷却流道沿所述壳体的内壁面沿周向分布，并包围所述进气流道、所述叶轮流道、所述扩压流道和所述蜗壳流道。5.如权利要求1～4任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，所述连接管路的两端分别具有第一接头和第二接头；其中，所述连接管路的所述第一接头插入所述第一腔室的所述出口端，并与所述第一腔室的所述出口端柔性密封连接；所述连接管路的所述第二接头插入所述第二腔室的所述进口端，并与所述第二腔室的所述进口端柔性密封连接。6.如权利要求5所述的涡轮增压器，其特征在于，所述第一接头和所述第二接头的外周均设置有o型密封圈；其中，所述第一接头上的所述o型密封圈压紧并密封于所述第一接头与所述第一腔室的所述出口端的端面之间；所述第二接头上的所述o型密封圈压紧并密封于所述第二接头与所述第二腔室的所述进口端的端面之间。7.如权利要求1～4任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器还包括底座和连接支架，所述底座成形于所述壳体上，所述连接支架固定连接于所述底座上，且所述连接支架上形成有固定部，所述连接管路固定连接于所述连接支架的所述固定部上。8.如权利要求1～4任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，所述气体冷却腔位于所述中间体内靠近所述压气机的一侧，以对流入所述压气机内的气体进行冷却，所述废气冷却
腔位于所述中间体内靠近所述涡轮机的一侧，以对流入所述涡轮机内的废气和所述中间体进行冷却。9.一种发动机总成，包括发动机和冷却循环系统，其特征在于，还包括权利要求1～8任一项所述的涡轮增压器；所述冷却循环系统包括第一冷却循环系统和第二冷却循环系统，所述第一冷却循环系统和所述第二冷却循环系统相互独立；其中，所述发动机设置于所述第一冷却循环系统上，以通过所述第一冷却循环系统对所述发动机进行冷却；所述涡轮增压器设置在所述第二冷却循环系统上，且所述第一腔室的进口端和所述第二腔室的出口端分别与所述第二冷却循环系统的冷却管路连接并连通，以形成冷却液循环回路。10.如权利要求9所述的发动机总成，其特征在于，所述第二冷却循环系统包括独立于所述第一冷却循环系统的水泵、散热器和膨胀水壶，所述水泵、所述散热器、所述膨胀水壶、所述第一腔室、所述连接管路、所述第二腔室依次连通以形成所述冷却液循环回路。

技术总结
本实用新型公开了一种涡轮增压器及发动机总成，通过在压气机的壳体设置第一腔室，中间体内设置与第一腔室独立的第二腔室，且第一腔室与第二腔室通过独立的连接管路连接并连通，如此可构成一个整体式的冷却腔回路，可对涡轮增压器内的各部件进行冷却，在基本不改变增压器成本和发动机硬件布置情况下，将水冷进气冷却功能集成于增压器本体上，使用时，冷却循环系统的冷却液可经第一腔室的进口端流向第一腔室，流经冷却通道后自第一腔室的出口端通过连接管路流入第二腔室的进口端，且分别流经气体冷却腔和废气冷却腔后汇集于第二腔室的出口端。发动机采用该涡轮增压器时，不仅冷却效果更好，且能够有效提高涡轮增压器的抗机油结焦能力和压气机效率。油结焦能力和压气机效率。油结焦能力和压气机效率。


技术研发人员：谢正海 赵肖龙 仇杰 张子庆 张华
受保护的技术使用者：上海汽车集团股份有限公司
技术研发日：2022.11.23
技术公布日：2023/5/24