CN107100720A - 一种负压冷却系统及具有该冷却系统的离心增压器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负压冷却系统，包括传动系统冷却进风管(3)、传动系统冷却风管(5)及压气机进风管(11)；所述离心增压器包括离心叶轮组(8)、机座(4)和安装于机座(4)一端的压气机壳(7)，其中，所述机座(4)的两侧壁上分别设有第一开口和第二开口，所述传动系统冷却进风管(3)与所述第一开口连接，用于为所述机座内提供自然风；所述压气机进风管(11)的侧壁上设有第三开口，所述传动系统冷却风管(5)的一端与所述第二开口连接，另一端与所述第三开口连接，从而形成完整的气流管路。本发明的冷却系统，利用离心增压器工作时产生的负压吸走机座内的余热涡流，达到给增压器降温的效果，而且冷却风量越大，冷却效果越佳。
Description
技术领域
本发明属于内燃发动机相关配件技术领域，更具体地，涉及一种负压冷却系统及具有该冷却系统的离心增压器。
背景技术
为了提高内燃发动机的效率和输出功率，在空气进入到气缸以前，通常需要为其配置增压器，用以将进入气缸的空气压缩，使得在同样的汽缸体积下，能够吸入更多的空气来燃烧更多的燃料，达到增大功率的效果。
目前普遍采用的发动机增压器主要有机械增压和电机增压等类别，而机械增压又包括离心式机械增压、螺旋式增压和鲁兹式机械增压等，其中运用较多的是离心增压器。其主要利用发动机引擎主轴来驱动增压器，将进入增压器的空气压缩为高密度空气送入气缸，提高引擎的输出功率。经过多年的研究与应用，离心增压器的技术水平已经得到长足的发展，在其结构不断简化、体积不断缩小的同时，其转速也在不断提高，增压效率也有了显著的进步；但是，离心增压器的弹性摩擦轮组件在高速旋转工作时产生大量的热量，这些热量聚集在摩擦轮所处的机座内，难以排除机座外部，影响离心增压器的工作效率。
传统的散热结构为在机座外壁设一个开口，机座内聚集的热量从该开口排除到机座外面，达到为离心增压器降温的目的。本申请人在先申请的专利CN 201410580117.1中提出了一种具备行星齿轮机构的高传动比悬浮轴离心增压器，该增压器包括传动单元、风机增压单元及冷却单元，所述冷却单元包括齿轮泵和油冷却器等，其中齿轮泵可直接由齿轮箱内的部分齿轮组设计而成，用于将太阳齿轮、行星齿轮、摩擦轮和悬浮主轴之间高速旋转所导致升温的润滑油泵出，并送至油冷却器进行降温处理，然后返回至密封箱体，从而为离心增压器执行降温和降温处理。
但专利CN 201410580117.1公开的离心增压器，其冷却系统主要是通过润滑油和油冷却器对增压器进行降温和冷却处理，存在如下不足：
(1)在低速情况下，由于机座内聚集的热空气涡流相对较少，其可以取得较好的冷却效果，但随着弹性摩擦轮旋转速度的提高，通过传统机座开口的方式送风量偏小，不能满足摩擦轮冷却的需求；
(2)高速工况下，摩擦轮高速，带动热空气在基座内转形成涡流而难以排除到机座外部，离心增压器工作时间越长，机座内的热量聚集越多，温度不断升高，尤其是夏季，机座内的温度高达70～80℃，极易造成摩擦副损坏，影响弹性摩擦轮组的使用寿命。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种负压冷却系统及具有该冷却系统的离心增压器，其目的在于利用增压器工作时压气机进风管道内产生的负压，将机座内的大量热风吸入压气机的进风管道内进入压气机，经压气机增压后排出机座外部，达到给增压器降温的效果。
为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种负压冷却系统，用于为离心增压器执行冷却降温处理，包括传动系统冷却进风管、传动系统冷却风管及压气机进风管；
所述离心增压器包括离心叶轮组、机座和安装于机座一端的压气机壳，其中，所述机座的两侧壁上分别设有第一开口和第二开口，所述传动系统冷却进风管与所述第一开口连接，用于为所述机座内提供自然风；所述压气机进风管的侧壁上设有第三开口，所述传动系统冷却风管的一端与所述第二开口连接，另一端与所述第三开口连接，从而形成完整的气流管路；
所述离心叶轮组高速旋转产生负压，所述负压用于将所述机座内的高温旋涡气流吸入所述传动系统冷却风管，并进入压气机壳内，经所述离心叶轮组增压后，送入发动机，从而实现对所述离心增压器的冷却降温。
进一步地，所述冷却系统还包括冷却风机，所述冷却风机的一端与所述传动系统冷却进风管连接，另一端与所述压气机进风管连接，所述压气机进风管安装于所述压气机壳的一端，所述冷却风机用于为所述机座内提供自然风，实现对其冷却降温，同时用于为所述压气机进风管送入自然风，增加进风量。
优选地，所述冷却风机的一侧设有发动机空气滤清器，用于对所述自然风进行过滤，去除其中的杂质。
优选地，所述传动系统冷却风管内设有冷却风过滤器，用于对所述高温涡旋气流进行过滤，清除所述高温涡旋气流中的油污。
按照本发明的另一个方面，提供一种具有所述负压冷却系统的离心增压器。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的负压冷却系统，利用冷却风机将自然风吸入离心增压器的基座内，离心增压器工作时压气机进风管道内产生负压，将机座内的高温涡旋气流吸入压气机的进风管道内进入压气机，经压气机增压后排出机座外部，达到给增压器降温的效果，冷却风量随压气机的转速增高而增大，而且冷却风量越大，冷却效果越佳。
(2)本发明的负压冷却系统，一方面通过离心叶轮组产生的负压将机座内的涡旋气流吸入到压气机壳进风口中，另一方面，冷却风机将自然风送入压气机壳进风口中，大大增加了压气机进风口的进风量，从而解决了传统冷却系统进风量不足的问题。
(3)本发明的负压冷却系统，在冷却出风管上设计了冷却风过滤器，可以对热空气中融化的润滑油脂等进行过滤，很好的清除了油污，避免压气机长时间聚集油污，影响正常工作。
(4)本发明的离心增压器，通过负压冷却系统，可以达到良好的降温效果，而且，压气机的转速越高，冷却效果越好，试验发现，具有负压冷却系统的离心增压器较普通的离心增压器，机座内的温度可以降低20～30℃，大大提高了提高了冷却效果，延长了离心增压器的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例一种负压冷却系统的原理图；
图2为本发明实施例一种负压冷却系统的结构示意图。
图1和图2中，同一个附图标记表示相同的结构与零件，其中：1-悬浮主轴、2-摩擦轮组、3-传动系统冷却进风管、4-机座、5-传动系统冷却风管、6-冷却风过滤器、7-压气机壳、8-离心叶轮组、9-压气机进风口、10-压气机出风口、11-压气机进风管、12-冷却风机、13-发动机空气滤清器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为本发明实施例一种负压冷却系统的原理图。如图1所示，为了改善离心增压器的冷却效果，本发明采用负压冷却系统，其基本原理是采用负压吸走机座内的余热涡流，从而达到良好的散热效果。具体而言，自然风经发动机空气滤清器过滤，再经冷却风机加速后，沿其中一个方向进入从传动系统冷却进风管3进入机座4内，随着摩擦轮组2高速旋转，并带走机座内聚集的高温涡旋气流，由于离心叶轮组8在高速旋转工况下，产生较大负压，从而使得机座内的高温涡旋气流进入传动系统冷却风管5，然后再进入压气机进风口9，同时，经过冷却风机加速后的自然风沿压气机进风管11进入压气机进风口9，自然风和冷却后的气流一起经离心叶轮组8高速旋转加压后，经压气机出风口10送入发动机，从而实现对离心增压器的冷却降温。
图2为本发明一个优选实施例一种负压冷却系统的结构示意图。如图2所示，该系统包括：传动系统冷却进风管3、传动系统冷却风管5、压气机进风管11、冷却风机12以及发动机空气滤清器13。该负压冷却系统安装与离心增压器的机座4和压气机壳7上，其中，机座4的两侧面分别开有第一开口和第二开口，传动系统冷却进风管3的一端与冷却风机12连接，另一端与第一开口连接。压气机进风管11的一端与冷却风机12连接，另一端与压气机壳7连接，压气机进风管11的其中一个侧面开有第三开口，传动系统冷却风管5的一端与第二开口连接，另一端与第三开口连接，从而形成完整的气流管路。
如图2所示，在本发明的优选实施例中，发动机空气滤清器13安装与冷却风机12的一侧，用于对自然风进行过滤，去除其中的颗粒物等杂质。
工作时，自然风经发动机空气滤清器13过滤，再经冷却风机12加速后，沿其中一个方向进入从传动系统冷却进风管3进入机座4内，随着摩擦轮组2高速旋转，并带走机座内聚集的高温涡旋气流，由于摩擦轮组2高速旋转，带动悬浮主轴1高速旋转，从而带动离心叶轮组8高速旋转，离心叶轮组8旋转在压气机进风口9处产生较大负压，从而使得机座内的高温涡旋气流进入传动系统冷却风管5，然后再进入压气机进风口9；同时，经过冷却风机加速后的自然风沿压气机进风管11进入压气机进风口9，自然风和冷却后的气流一起经离心叶轮组8高速旋转加压后，经压气机出风口10送入发动机，完成一次循环，如此周而复始的循环，实现对离心增压器的冷却。本发明的负压冷却系统，利用增压器工作时压气机进风管道内产生的负压，将机座内的大量热风吸入压气机的进风管道内进入压气机，经压气机增压后排出机座外部，取得了良好的冷却效果。
此外，作为本发明进一步的改进，由于离心叶轮组8高速旋转产生的负压，将机座内的高温涡旋气流吸入气机进风管11中，大大增加了压气机进风口9的进风量，同时，冷却风机将自然风吸入压气机进风管11中，进一步增大了进风量，从而解决了传统冷却系统进风量不足的问题，而且冷却风量越大，冷却效果越佳。通过实验对比分析，本发明与现有技术的冷却效果对比如表1所示。
表1本发明的冷却效果对比表
| 现有技术 | 本发明 | |
| 摩擦轮组转速 | 72000 | 72000 |
| 机座内温度 | 80～120℃ | 65℃ |
如表1所示，具有负压冷却系统的离心增压器较普通的离心增压器，机座内的温度可以降低20～50℃，大大提高了提高了冷却效果，延长了离心增压器的使用寿命。
作为本发明的另一个关键改进，在本发明的一个优选实施例中，在传动系统冷却风管5内设置了冷却风过滤器6。由于摩擦轮组2高速旋转，机座4内热空气不能及时排出，随摩擦轮组2一起高速旋转，产生涡流，离心增压器的工作时间越长，机座4内的温度越高，尤其是夏季，机座4内的温度可达80℃，机座4内的润滑油脂在如此高温下，容易融化并进入热气流中，这些油污如果随气流一起进入发动机，极易造成发动机故障，影响汽车安全。为此，本发明在对离心增压器进行冷却的同时，在传动系统冷却风管5内设置了冷却风过滤器6，机座4内的高温涡旋热流经过传动系统冷却风管5时，被冷却风过滤器6过滤后，再进入压气机进风口9，最后经增压后进入发动机，很好的清除了油污，避免压气机长时间聚集油污，影响正常工作。
上述自吸风系统结构示意图仅为本发明的一个优选实施例，所述传动系统冷却风管5优选为凹型管道，所述传动系统进风管3以及压气机进风管11的结构形状根据实际汽车发动机内的位置进行设计，凡采用负压吸走机座内的余热涡流原理的的自吸风系统结构，均属于本发明的保护之列。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种负压冷却系统，用于为离心增压器执行冷却降温处理，其特征在于，包括传动系统冷却进风管(3)、传动系统冷却风管(5)及压气机进风管(11)；
所述离心增压器包括离心叶轮组(8)、机座(4)和安装于机座(4)一端的压气机壳(7)，其中，所述机座(4)的两侧壁上分别设有第一开口和第二开口，所述传动系统冷却进风管(3)与所述第一开口连接，用于为所述机座内提供自然风；所述压气机进风管(11)的侧壁上设有第三开口，所述传动系统冷却风管(5)的一端与所述第二开口连接，另一端与所述第三开口连接，从而形成完整的气流管路；
所述离心叶轮组(8)高速旋转产生负压，所述负压用于将所述机座(4)内的高温旋涡气流吸入所述传动系统冷却风管(5)，并进入压气机壳(7)内，经所述离心叶轮组(8)增压后，送入发动机，从而实现对所述离心增压器的冷却降温。
2.根据权利要求1所述的一种负压冷却系统，其特征在于，还包括冷却风机(12)，所述冷却风机(12)的一端与所述传动系统冷却进风管(3)连接，另一端与所述压气机进风管(11)连接，所述压气机进风管(11)安装于所述压气机壳(7)的一端，所述冷却风机(12)用于为所述机座(4)内提供自然风，实现对其冷却降温，同时用于为所述压气机进风管(11)送入自然风，增加进风量。
3.根据权利要求1或2所述的一种负压冷却系统，其特征在于，所述冷却风机(12)的一侧设有发动机空气滤清器(13)，用于对所述自然风进行过滤，去除其中的杂质。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种负压冷却系统，其特征在于，所述传动系统冷却风管(5)内设有冷却风过滤器(6)，用于对所述高温涡旋气流进行过滤，清除所述高温涡旋气流中的油污。
5.一种离心增压器，其特征在于，包含如权利要求1-4中任一项所述的负压冷却系统。
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