TW202035852A

TW202035852A - 兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統

Info

Publication number: TW202035852A
Application number: TW108111338A
Authority: TW
Inventors: 楊維綸
Original assignee: 楊維綸
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-10-01

Abstract

本發明提供一種兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其包含一冷卻器本體、一氣體增壓單元及一熱交換單元。氣體增壓單元連接於冷卻器本體之一第一氣流部及一第二氣流部，氣體增壓單元對冷卻器本體之一容置空間導入增壓空氣，以使增壓空氣穿經冷卻器本體之複數散熱件且導流而出；熱交換單元連接於冷卻器本體之一第一水流部及一第二水流部，熱交換單元對冷卻器本體之一管路注入冷卻液體，以使冷卻液體循環地在冷卻器本體與熱交換單元之間流動，藉以提供兼具氣冷及水冷的功能，進而提升冷卻效率，以達到提高引擎運作性能的目的。

Description

兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統

本發明係關於一種冷卻系統，尤指一種兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統。

按，渦輪引擎在運作時，渦輪增壓器會壓縮空氣而使空氣產生極高溫狀態，此時高溫的增壓空氣直接進入引擎的燃燒室，容易導致引擎工作溫度過高，而發生引擎爆震狀況，嚴重影響引擎壽命，而且，過高的空氣溫度也會因空氣熱膨脹而大幅降低含氧量，如此一來，便會降低進氣效益，進而無法產生應有的動力輸出。

因此，業者為了冷卻渦輪引擎所產生的高壓高溫的運作溫度，目前會在渦輪與引擎之間使用氣冷式冷卻器對空氣進行降溫，其中，氣冷式冷卻器內部設有散熱件，當高溫的增壓空氣穿經氣冷式冷卻器時，氣冷式冷卻器的散熱件運用氣體流動原理，有效冷卻空氣的溫度，以達到降低引擎工作溫度的功效。

然而，氣冷式冷卻器的散熱件必須透過安裝空間的空氣流通進行散熱，簡單來說，散熱件容易受到外界因素而降低散熱效率，如此一來，當氣冷式冷卻器安裝在空氣流動性較差的空間時，使得散熱件無法冷卻增壓空氣，同樣產生影響引擎工作效率的問題。

本發明之主要目的，為了解決習知單一氣冷式冷卻器散熱不足的問題，據此本發明提供一種兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其能夠同時運用氣冷及水冷方式，提升冷卻溫度的效率，達到有效降低冷卻器本體的功效，進而提升引擎運作性能的目的。

為達到上述目的，本發明提供一種兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其包含一冷卻器本體、一氣體增壓單元及一熱交換單元。冷卻器本體設有一第一水流部、一第二水流部，以及設有連通於第一水流部及第二水流部之一容置空間，冷卻器本體設有一管路分布於容置空間中，並連接於第一水流部及第二水流部，且冷卻器本體之兩端分別設有連通於容置空間之一第一氣流部及一第二氣流部，且冷卻器本體設有一散熱件分布於容置空間中；氣體增壓單元連接於冷卻器本體之第一氣流部及第二氣流部，氣體增壓單元對容置空間導入增壓空氣，以使增壓空氣穿經各散熱件且導流而出；熱交換單元連接於冷卻器本體之第一水流部及第二水流部，熱交換單元對管路注入冷卻液體，以使冷卻液體循環地在冷卻器本體與熱交換單元之間流動。

藉此，本發明之氣體增壓單元及熱交換單元能夠同時運用氣冷及水冷方式，提升冷卻溫度的效率，達到有效降低冷卻器本體的功效，進而提升引擎運作性能的目的。

為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於列舉說明之比例，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖1至圖4所示，本發明提供一種兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其包含一冷卻器本體10、一氣體增壓單元20及一熱交換單元30。

冷卻器本體10，其為長矩形狀，冷卻器本體10設有一第一水流部11及一第二水流部12，冷卻器本體10更設有連通於第一水流部11及第二水流部12之一容置空間13，且冷卻器本體10設有一管路14，管路14分布於容置空間13中，並連接於第一水流部11及第二水流部12，其中，冷卻器本體10之第一水流部11可接收冷卻液體，使得冷卻液體流入管路14並由第一水流部11往第二水流部12方向流動，以提供水流冷卻的效果。

此外，管路14具有複數直段141及複數連接段142，各直段141彼此間隔且並排設置，各連接段142呈U型，其分別連接於兩相鄰之直段141的端部，進而增進管路14的設置長度，提供延長冷卻液體停留於管路14的時間。

另外，冷卻器本體10之兩端分別更具有一第一氣流部15及一第二氣流部16，且冷卻器本體10設有一散熱件17，散熱件17分布於容置空間13中，且位於第一氣流部15及一第二氣流部16之間；請配合圖2及圖4所示，散熱件17的數量為兩個，各散熱件17係為散熱鰭片組成，且兩散熱件17之間具有一散熱間距18，管路14設於散熱間距18中，以使管路14與各散熱件17互不接觸。

氣體增壓單元20，其係為渦輪增壓器，氣體增壓單元20連接於冷卻器本體10之第一氣流部15，此時氣體增壓單元20對容置空間13導入增壓空氣，以使增壓空氣由第一氣流部15往第二氣流部16傳輸且穿經各散熱件17，此時各散熱件17能吸收增壓空氣的熱能，且散熱件17之散熱鰭片能增加散熱面積，用來冷卻增壓空氣的功能，最後冷卻後的增壓空氣再由第二氣流部16導流到引擎室中，使得冷卻器本體10透過氣體流動方式，以達到冷卻溫度的效果。

熱交換單元30，其連接於冷卻器本體10之第一水流部11及第二水流部12，熱交換單元30用來對著冷卻器本體10之管路14注入冷卻液體，以使冷卻液體循環地在冷卻器本體10與熱交換單元30之間流動，提供水流冷卻的效果；請配合圖1及圖3所示，熱交換單元30包含一熱交換件31及一抽水泵浦32，熱交換件31呈中空狀，且其為金屬材質一體製成，熱交換件31具有一第一固定部311、一第二固定部312，以及一連接於第一固定部311與第二固定部312之散熱部313，第一固定部311用來連接於冷卻器本體10之第一水流部11，第二固定部312用來連接於冷卻器本體10之第二水流部12，且第一固定部311與第二固定部312之間具有一安裝間距314，散熱部313橫向設於安裝間距314中，且散熱部313設有連通於管路14之一流動空間3131。

進一步來說，請配合圖1及圖3所示，第一固定部311具有一第一空間3111，第二固定部312具有一第二空間3121，其中，第一空間3111與第二空間3121連通於冷卻器本體10之管路14與散熱部313的流動空間3131之間，而且，第一固定部311與第二固定部312分別透過一管件40連接於第一水流部11及第二水流部12，以使熱交換件31封閉地連接於冷卻器本體10。

抽水泵浦32，其連接於熱交換件31，抽水泵浦32用來對熱交換件31注入冷卻液體，此時冷卻液體受抽水泵浦32驅動，且循環地在冷卻器本體10的管路14與熱交換件31的流動空間3131之間流動，藉以冷卻液體進入管路14時，能夠傳導吸收冷卻器本體10之容置空間13的熱能，再由冷卻器本體10往熱交換件31方向流動，此時熱交換件31能夠提供冷卻所述冷卻液體的效果，並再循環回流至冷卻器本體10，達到水流循環冷卻之效果；藉此，本發明能同時透過氣流方式及水流方式，達到雙重降低冷卻器本體10的效果，進而提升冷卻溫度的效率，進而提升引擎運作性能的目的。

此外，請配合圖1及圖3所示，本發明更具有一風扇50，風扇50設於熱交換件31之一側，於實際使用時，風扇50對著熱交換件31之散熱部313導入外界氣流，外界氣流穿經散熱部313並導流而出，於本實施例中，散熱部313係為複數間隔且並列設置之金屬板，且各金屬板彼此同向傾斜設置，進而提升外界氣流冷卻金屬板的面積，使得熱交換件31能夠受到外界氣流而快速降溫，進而增進水流降低冷卻器本體10溫度的效率，以達到循環水冷的功效。

藉此，本發明具有下列功效：

1.本發明之氣體增壓單元20及熱交換單元30能夠同時運用氣冷及水冷方式，提升冷卻溫度的效率，達到有效降低冷卻器本體10的功效，進而提升引擎運作性能的目的。

2.風扇50對著熱交換件31之散熱部313導入外界氣流，使得熱交換件31能夠受到外界氣流而快速降溫，進而增進水流降低冷卻器本體10溫度的效率，達到提升循環水冷的功效。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

10:冷卻器本體 30:熱交換單元 11:第一水流部 31:熱交換件 12:第二水流部 311:第一固定部 13:容置空間 3111:第一空間 14:管路 312:第二固定部 141:直段 3121:第二空間 142:連接段 313:散熱部 15:第一氣流部 3131:流動空間 16:第二氣流部 314:安裝間距 17:散熱件 32:抽水泵浦 18:散熱間距 40:管件 20:氣體增壓單元 50:風扇

圖1係為本發明之結構示意圖。圖2係為本發明冷卻器本體之前側示意圖。圖3係為本發明之系統架構圖。圖4係圖2沿剖面線4-4之剖視圖。

10:冷卻器本體

15:第一氣流部

16:第二氣流部

20:氣體增壓單元

30:熱交換單元

31:熱交換件

311:第一固定部

312:第二固定部

313:散熱部

32:抽水泵浦

0:管件4

50:風扇

Claims

一種兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其包含：　　一冷卻器本體，其設有一第一水流部、一第二水流部，以及設有連通於該第一水流部及該第二水流部之一容置空間，該冷卻器本體設有一管路分布於該容置空間中，並連接於該第一水流部及該第二水流部，且該冷卻器本體之兩端分別設有連通於該容置空間之一第一氣流部及一第二氣流部，且該冷卻器本體設有一散熱件分布於該容置空間中；　　一氣體增壓單元，其連接於該冷卻器本體之該第一氣流部及該第二氣流部，該氣體增壓單元對該容置空間導入增壓空氣，以使增壓空氣穿經各該散熱件且導流而出；以及　　一熱交換單元，其連接於該冷卻器本體之該第一水流部及該第二水流部，該熱交換單元對該管路注入冷卻液體，以使冷卻液體循環地在該冷卻器本體與該熱交換單元之間流動。
如請求項1所述之兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其中，該熱交換單元包含一熱交換件及一抽水泵浦，該熱交換件具有一第一固定部、一第二固定部，以及一連接於該第一固定部與該第二固定部之一散熱部，該第一固定部連接於該第一水流部，該第二固定部連接於該第二水流部，該散熱部設有連通於該管路之一流動空間，該抽水泵浦對該熱交換件注入冷卻液體，而循環地在該管路與該流動空間之間流動。
如請求項2所述之兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其中，該第一固定部與該第二固定部之間具有一安裝間距，該散熱部係為複數間隔且並列設於該安裝間距之金屬板。
如請求項3所述之兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其中，各該金屬板彼此同向傾斜設置。
如請求項2所述之兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，更包含一風扇，其設於該熱交換件之一側，並對著該散熱部導入一外界氣流，該外界氣流穿經該散熱部並導流而出。
如請求項2所述之兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其中，該第一固定部具有一第一空間，該第二固定部具有一第二空間，該第一空間與該第二空間連通於該管路與該流動空間之間，且該第一固定部與該第二固定部分別透過一管件連接於該第一水流部及該第二水流部，以使該熱交換件封閉地連接於該冷卻器本體。
如請求項6所述之兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其中，該熱交換件呈中空狀，該熱交換件為金屬材質一體製成。
如請求項1所述之兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其中，該散熱件的數量為兩個，各該散熱件係為散熱件組成，且該兩散熱件之間具有一散熱間距，該管路設於該散熱間距中。
如請求項8所述之兼具水冷及氣冷之渦輪冷卻系統，其中，該管路具有複數直段及複數連接段，各該直段彼此間隔且並排設置，各該連接段分別連接於兩相鄰之直段。