[发明专利]一种涡轮增压器的气液协同温控系统及温控方法

说明书

本发明公开了一种涡轮增压器的气液协同温控系统及温控方法，该涡轮增压器的气液协同温控系统包括中间壳、涡轮壳、压气机壳，涡轮壳和压气机壳分别布设在中间壳的两端位置处，中间壳上靠近涡轮壳的位置处设置有冷却管路，冷却管路与散热器连通用于将冷却液引入冷却管路内为涡轮壳内的涡轮转子降温冷却，中间壳上设置有曲轴箱通风管路，曲轴箱通风管路与发动机曲轴箱连通，发动机曲轴箱内的低温空气引入曲轴箱通风管路内，并利用增压器涡轮壳工作时辐射到曲轴箱通风管路内的热量提高空气的温度，本发明能够给涡轮转子进行降温和防止曲轴箱通风管结冰。

技术领域

本发明属于涡轮增压器技术领域，具体的说，涉及一种涡轮增压器的气液协同温控系统及温控方法。

背景技术

涡轮增压器是利用发动机燃烧时产生的废气来推动涡轮进而带动压气机叶轮转动做功，由此达到增大发动机进气压力和进气量，从而达到提升发动机功率的目的；涡轮增压器的涡轮转子是其做功部件，受到高温高压气体及高转速带来的巨大离心力的作用，其工作条件十分严苛，是增压器最重要的关键零部件之一，也是增压器故障率最高的零部件之一；其中涡轮背盘在离心力和热应力的综合作用下，发生热-机械低周疲劳断裂的失效模式占据增压器整机故障的15％以上。

而随着发动机强化要求及排放法规的日益严格，发动机排气温度即涡轮机进口温度不断提升，导致涡轮的热负荷不断增大，热应力相应增加，同时涡轮温度的提升，也使得其材料的力学性能大幅下降；在现有结构上，发动机高速高负荷工况下涡轮背盘的低周疲劳寿命大幅降低。

应对新的增压技术要求，如果对增压器轴系及涡轮进行重新设计，需重新进行大量的轴系验证工作，开发投入大量新的模具；中间壳使用隔热罩隔离来自涡轮壳的高温气体，随着发动机废气温度越来越高，隔热罩作用相对有限；因此，怎样在现有增压器产品平台上，解决发动机高速高负荷工况下增压器涡轮的可靠性，特别是降低高涡前温度下的涡轮背盘热应力，从而提高其低周疲劳寿命，是现有增压技术领域技术人员急需解决的问题。

同时，为防止曲轴箱压力过高，延长机油使用期限，减少零件磨损和腐蚀，防止发动机漏油，必须实行曲轴箱通风。此外，为满足日益严格的排放要求和提高经济性，在汽车发动机设计过程中也必须进行曲轴箱通风系统设计；曲轴箱通风管将多余空气在压气机壳与经过过滤器的新鲜空气进行汇合；发动机在冬季天气使用时，现有的曲轴箱通风系统若没有相应辅助结构，会在压气机壳进口处出现结冰情况，故需要对其进行解冻、防结冰处理。

目前采用电加热和水加热都必须增加额外零部件来实现该功能，增加零部件意味着增加成本，同时增加的零部件在应用时无形中增加冷却液的泄露、控制失效等隐患，另外增加的零部件布置不紧凑等问题。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种能够给涡轮转子进行降温和防止曲轴箱通风管结冰的涡轮增压器的气液协同温控系统，用以解决传统技术中的增压器，发动机废气温度越来越高，隔热罩作用有限，且不能对涡轮转子冷却的问题，同时发动机在冬季天气使用时，现有的曲轴箱通风系统没有相应辅助结构会出现结冰的情况。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种涡轮增压器的气液协同温控系统，包括中间壳、涡轮壳、压气机壳，涡轮壳和压气机壳分别布设在中间壳的两端位置处，中间壳上靠近涡轮壳的位置处设置有冷却管路，冷却管路与散热器连通用于将冷却液引入冷却管路内为涡轮壳内的涡轮转子降温冷却，中间壳上设置有曲轴箱通风管路，曲轴箱通风管路与发动机曲轴箱连通，发动机曲轴箱内的低温空气引入曲轴箱通风管路内，并利用增压器涡轮壳工作时辐射到曲轴箱通风管路内的热量提高空气的温度。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

冷却管路包括中间壳水道，中间壳水道呈环形绕设在中间壳上，中间壳水道的进口端和出口端分别设置在中间壳同侧的同一法兰端面位置处，中间壳水道内的冷却液绕中间壳的壳体360°进行散热。