涡轮增压器及涡轮增压系统的制作方法

1.本实用新型涉及内燃机增压系统，尤其涉及一种涡轮增压器及涡轮增压系统。


背景技术：

2.小排量涡轮增压是当前汽车发动机的主流配置。经涡轮增压器压缩产生的增压空气，因压缩做功和来自高温涡轮的传热导致发动机进气温度很高，影响进气量、燃烧性能和排放，通常做法是空气进入气缸前增加一个中冷器进行冷却。中冷器有风冷式和水冷式两种形式，水冷式中冷器需要独立的冷却水和水泵，成本高且布置困难；风冷式中冷器进、出口之间的压降非常大，使得增压效果大打折扣。
3.另一方面发动机的能量利用效率普遍较低，汽油机燃料燃烧产生的能量中约有70％随发动机废气和冷却介质散失，特别是随高温废气耗散的能量，占比最大，若能将这部分平白耗散的能量加以回收利用，必将产生不可估量的经济和社会效应。当前已有不少基于热电技术对发动机尾气这一地品位热源进行回收利用的设想，大多集中在对三元催化转化器之后、位于车辆底盘段的排气管温度/热量的利用上，虽然容易布置但热源温度相对较低，大致在150℃～350℃之间，因此热电转换效率非常低下。且这些方案基本都是用来给车载蓄电池充电或其他车载设备直接供电用，不能直接从进气系统和燃烧的角度从本质上提升热电转换效率。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决现有技术中涡轮增压系统的增压效果差以及热效率不高问题。因此，本实用新型提供一种涡轮增压器及涡轮增压系统，具有增压效果好以及热电转换效率高的优点。
5.为解决上述问题，本实用新型的实施方式提供了一种涡轮增压器，包括涡轮机和压气机，所述涡轮机包括涡轮机壳体和设置于所述涡轮机壳体内的涡轮机叶片，所述压气机包括压气机壳体和设置于所述压气机壳体内的压气机叶片，所述涡轮机壳体通过轴壳与所述压气机壳体连接，所述涡轮机叶片通过传动轴与所述压气机叶片连接，且所述传动轴沿所述轴壳的轴向穿过所述轴壳，所述涡轮增压器还包括：
6.热电发电模块，所述热电发电模块的高温端固定于所述涡轮机壳体外，以回收所述涡轮机壳体处的热能，所述热电发电模块的低温端背向所述涡轮机壳体设置，且所述热电发电模块用于与蓄电池电连接，以对所述蓄电池充电，其中，所述热电发电模块与蓄电池之间设置有充电开关，通过所述充电开关的开合能够使得所述热电发电模块与所述蓄电池之间的电路接通或断开；
7.热电制冷模块，所述热电制冷模块的低温端固定于所述压气机壳体外，所述热电制冷模块的高温端背向所述压气机壳体设置，所述热电制冷模块用于与所述蓄电池电连接，以通过所述蓄电池给所述热电制冷模块供电，对所述压气机壳体制冷，其中，所述热电制冷模块与所述蓄电池之间设置有放电开关，通过所述放电开关的开合能够使得所述热电
制冷模块与所述蓄电池之间的电路接通或断开；
8.控制电路，所述控制电路电连接所述热电发电模块和所述热电制冷模块，且所述控制电路包括控制开关，通过所述控制开关的开合能够使得所述热电发电模块和所述热电制冷模块之间的电路接通或断开。
9.采用上述技术方案，通过在涡轮机壳体和压气机壳体上分别设置相互电连接的热电发电模块和热电制冷模块，热电发电模块能够回收涡轮机壳体上的高温热能进行发电，热电转换效率较高，热电制冷模块能够接收来自热电发电模块的电能对压气机壳体进行制冷，本技术方案采用的热电制冷模块消耗的电能与制冷量相当，在发动机中负荷工况中，热电制冷模块能够替代中冷器满足增压气体的制冷需求，其利用来自热电发电模块提供的电能实现热电自冷，热电制冷模块消耗的电能与被替代中冷器消耗的电能约等量。当压气机排出的增压气体通向发动机时，增压气体无需经过中冷器冷却而直接无压力损失的通入发动机，使得增压效果好。因此，本技术方案具有增压效果好以及热电转换效率较高的优点。
10.另外，在发动机中负荷工况中，本技术方案不消耗蓄电池的电能对压气机进行热电制冷，可以有约3％～5％的节油率，即能降低油耗。
11.其次，在发动机小负荷工况时，涡轮机壳体和压气机壳体的温度不高，用于冷却涡轮增压器的独立冷却系统中的电子水泵不用开启，即热电发电模块的冷端不用散热，发电效率不高，热电发电模块产生的电能主要提供给蓄电池；在发动机大负荷工况时，涡轮机壳体的温度接近1000℃，开启电子水泵，独立冷却系统开始循环，对热电发电模块的冷端进行散热，热电发电模块的发电效率高，蓄电池向热电制冷模块提供电能，热电发电模块向蓄电池提供电能以补偿蓄电池消耗的电能，在压气机和发动机之间能够设置小尺寸的中冷器或用风冷式中冷器替代水泵驱动的水冷式中冷器以满足制冷需求，进而会使得发动机舱布置更紧凑的同时也降低水泵负荷。因此，本技术方案还具有涡轮增压器能够根据发动机不同的负荷工况进行按需制冷、提高燃油经济性、节省能量消耗的优点。
12.进一步地，本实用新型的另一种实施方式提供了一种涡轮增压器，所述热电发电模块和所述热电制冷模块在所述涡轮机壳体与所述压气机壳体之间沿所述轴壳的轴向依次设置，所述热电发电模块的低温端与所述热电制冷模块的高温端之间形成用于对所述热电发电模块的低温端和所述热电制冷模块的高温端散热的公共腔；
13.所述公共腔设有与所述公共腔连通的冷却介质入口旁通管路和冷却介质出口旁通管路，冷却介质经所述冷却介质入口旁通管路流入所述公共腔内进行冷却后从所述冷却介质出口旁通管路流出。
14.采用上述技术方案，通过将热电发电模块和热电制冷模块设置在涡轮机壳体与压气机壳体之间，不仅结构简单紧凑，而且使得热电发电模块能够充分利用涡轮机壳体上热量集中、品质较高的可回收余热，提高热电转换效率；另外，通过向公共腔通入冷却介质，一方面使冷却介质对热电发电模块的低温端进行制冷以维持热电发电模块的高温端和低温端之间的较大温差，另一方面使冷却介质对热电制冷模块的高温端进行制冷以减小热电制冷模块的高温端对热电发电制冷模块的低温端的温度影响。
15.进一步地，本实用新型的另一种实施方式提供了一种涡轮增压器，所述公共腔沿所述轴壳的周向通过耐高温密封材料进行密封。
16.采用上述技术方案，使得冷却介质在密闭的公共腔内进行冷却，有利于进行有效
冷却。
17.进一步地，本实用新型的另一种实施方式提供了一种涡轮增压器，所述热电发电模块和/或所述热电制冷模块分别包括多个独立的子模块，所述公共腔包括多个子公共腔；
18.所述冷却介质入口旁通管路设置于所述多个子公共腔中的其中一个子公共腔，所述冷却介质出口旁通管路设置于所述多个子公共腔中的其它子公共腔的一个子公共腔，任意相邻两个子公共腔之间通过冷却介质管路连通，冷却介质从所述冷却介质入口旁通管路流入所述多个子公共腔中的其中一个子公共腔内进行冷却后流经所述多个子公共腔中的其它子公共腔从所述冷却介质出口旁通管路流出。
19.采用上述技术方案，所述热电发电模块和/或所述热电制冷模块分别包括多个独立的子模块，具有便于组装的优点，相应的，多个所述热电发电模块的子模块与多个所述热电制冷模块的子模块之间、多个所述热电发电模块的子模块与热电制冷模块之间、热电发电模块与多个热电制冷模块的子模块之间具有多个子公共腔，能够实现冷却均匀、冷却效果好的目的。
20.进一步地，本实用新型的另一种实施方式提供了一种涡轮增压器，所述热电发电模块的高温端通过高温导热涂层固定于所述涡轮机壳体外；所述热电制冷的低温端通过低温导热涂层固定于所述压气机壳体外。
21.采用上述技术方案，通过设置高温导热涂层和低温导热涂层，以增加涡轮机壳体与热电发电模块的高温端之间的导热性能，以及增加压气机壳体与热电制冷模块的低温端之间的导热性能。
22.进一步地，本实用新型的另一种实施方式提供了一种涡轮增压器，所述轴壳上设有与所述轴壳的内腔连通的冷却介质进入口和冷却介质排出口，冷却介质经所述冷却介质进入口流入所述轴壳内从所述冷却介质排出口流出；所述冷却介质进入口和所述冷却介质排出口处分别用于与冷却介质进入口管路和冷却介质排出口管路连接；
23.所述热电发电模块和/或所述热电制冷模块设置有用于供所述冷却介质进入口管路和所述冷却介质排出口管路穿过的开口，所述开口从所述热电发电模块和/或所述热电制冷模块的外表面朝向所述轴壳的方向延伸并露出所述冷却介质进口和所述冷却介质出口。
24.采用上述技术方案，使得冷却介质经冷却介质进入口流入所述轴壳内对传动轴进行降温。
25.进一步地，本实用新型的另一种实施方式提供了一种涡轮增压器，所述控制电路还包括正极引线和负极引线，所述正极引线连接所述热电发电模块的正极和所述热电制冷模块的正极，所述负极引线连接所述热电发电模块的负极和所述热电制冷模块的负极，所述正极引线与所述负极引线均设置有所述控制开关。
26.本实用新型的又一种实施方式提供了一种涡轮增压系统，包括发动机、与所述发动机的进气口连通的进气管路、与所述发动机的排气口连通的排气管路和涡轮增压器，所述涡轮增压器的涡轮机设置于所述排气管路上，所述涡轮增压器的压气机设置于所述进气管路上，所述涡轮增压器采用上述所述的涡轮增压器。
27.进一步地，本实用新型的又另一种实施方式提供了一种涡轮增压系统，所述排气管路上设置有排气旁通管路，所述排气旁通管路的一端连接于位于所述发动机的排气口与
所述涡轮机的进气口之间的所述排气管路上，另一端连接于与所述涡轮机的排气口连接的所述排气管路上；
28.所述进气管路包括主进气管路和进气旁通管路，所述主进气管路的一端与所述发动机的进气口连通，所述压气机设置于所述主进气管路，且位于所述压气机和所述发动机的进气口之间的所述主进气管路上设置有中冷器，所述进气旁通管路的一端连接于在所述压气机和所述中冷器之间的所述主进气管路上，并形成第一连接点，另一端连接于在所述中冷器和所述发动机之间的所述主进气管路上，并形成第二连接点，所述第一连接点与所述第二连接点之间的所述主进气管路为中冷器管路；
29.其中，所述排气旁通管路上设置有排气旁通阀，在所述中冷器与所述压气机之间的所述中冷器管路上设置有电磁阀，在所述进气旁通管路上设置有进气旁通阀。
30.采用上述技术方案，通过设置中冷器管路和进气旁通管路使得涡轮增压系统适应不同的发动机的负荷工况，既能够按需制冷又能够提高燃油经济性和节省能量消耗。
31.在发动机小负荷工况时，发动机排出的气体主要通过排气旁通管路排出，压气机排出的增压空气的温度较低，可无压力损失的由进气旁通管路通入发动机；在发动机中负荷工况时，发动机排出的气体主要进入涡轮机推动轮涡轮机叶片做功，发电制冷模块主要利用热电发电模块提供的电能对压气机壳体进行制冷以满足制冷需求，使得压气机排出的增压气体无压力损失的由进气旁通管路通入发动机；在发动机大负荷工况时，热电发电模块以高效率发电，产生的电能提供至热电制冷模块进行制冷，压气机壳体排出制冷后的增压气体进入中冷器管路，经过中冷器再次冷却后通入发动机。
32.进一步地，本实用新型的又另一种实施方式提供了一种涡轮增压系统，所述涡轮增压系统还包括控制器，所述控制器根据所述发动机实时的负荷工况状态控制所述充电开关的开合、所述放电开关的开合、所述控制开关的开合、所述排气旁通阀的开合、所述电磁阀的开合以及所述进气旁通阀的开合。
33.进一步地，本实用新型的又另一种实施方式提供了一种涡轮增压系统，当所述发动机为小负荷工况时，所述充电开关闭合，所述放电开关和所述控制开关断开，同时，所述排气旁通阀开启，所述电磁阀关闭，所述进气旁通阀开启；其中，发动机的小负荷工况对应的负荷为：0～p1*lm，其中，p1：20％～40％，lm为发动机的最大负荷；
34.当所述发动机为中负荷工况时，所述充电开关闭合或断开、所述放电开关断开、所述控制开关闭合，同时，所述排气旁通阀关闭或至少部分开启，所述电磁阀关闭，所述进气旁通阀开启；其中，发动机的中负荷工况对应的负荷为：p1*lm～p2*lm，其中，p1：20％～40％，p2：30％～60％，p2大于p1，lm为发动机的最大负荷；
35.当所述发动机为大负荷工况时，所述充电开关闭合或断开、所述放电开关闭合，所述控制开关闭合或断开，同时，所述排气旁通阀关闭，所述电磁阀开启，所述进气旁通阀关闭；其中，发动机的大负荷工况对应的负荷为：p2*lm～lm，其中，p2：30％～60％，lm为发动机的最大负荷。
36.本实用新型的再一种实施方式提供了一种涡轮增压系统，包括发动机、与所述发动机的进气口连通的进气管路、与所述发动机的排气口连通的排气管路和涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮机和压气机，所述涡轮机设置于所述排气管路上，所述压气机设置于所述进气管路上，所述涡轮机包括涡轮机壳体和设置于所述涡轮机壳体内的涡轮机叶
片，所述压气机包括压气机壳体和设置于所述压气机壳体内的压气机叶片，所述涡轮机壳体通过轴壳与所述压气机壳体连接，所述涡轮机叶片通过传动轴与所述压气机叶片连接，且所述传动轴沿所述轴壳的轴向穿过所述轴壳，所述涡轮增压器还包括热电制冷模块，所述热电制冷模块的低温端固定于所述压气机壳体外，所述热电制冷模块的高温端背向所述压气机壳体设置，所述热电制冷模块用于与蓄电池电连接，以通过所述蓄电池给所述热电制冷模块供电，对所述压气机壳体制冷；
37.所述排气管路上设置有排气旁通管路，所述排气旁通管路的一端连接于位于所述发动机的排气口与所述涡轮机的进气口之间的所述排气管路上，另一端连接于与所述涡轮机的排气口连接的所述排气管路上；
38.所述进气管路包括主进气管路和进气旁通管路，所述主进气管路的一端与所述发动机的进气口连通，所述压气机设置于所述主进气管路，且位于所述压气机和所述发动机的进气口之间的所述主进气管路上设置有中冷器，所述进气旁通管路的一端连接于在所述压气机和所述中冷器之间的所述主进气管路上，并形成第一连接点，另一端连接于在所述中冷器和所述发动机之间的所述主进气管路上，并形成第二连接点，所述第一连接点与所述第二连接点之间的所述主进气管路为中冷器管路；
39.其中，所述排气旁通管路上设置有排气旁通阀，在所述中冷器与所述压气机之间的所述中冷器管路上设置有电磁阀，在所述进气旁通管路上设置有进气旁通阀。
40.采用上述技术方案，通过设置中冷器管路和进气旁通管路使得涡轮增压系统适应不同的发动机的负荷工况，能够提高燃油经济性和节省能量消耗。
41.进一步地，本实用新型的再另一种实施方式提供了一种涡轮增压系统，所述涡轮增压系统还包括控制器，所述控制器根据所述发动机实时的负荷工况状态控制所述排气旁通阀的开合、所述电磁阀的开合以及所述进气旁通阀的开合。
42.进一步地，本实用新型的再另一种实施方式提供了一种涡轮增压系统，所述涡轮增压系统还包括热电发电模块，所述热电发电模块的高温端固定于所述涡轮机壳体外，以回收所述涡轮机壳体处的热能，所述热电发电模块的低温端背向所述涡轮机壳体设置，且所述热电发电模块用于与蓄电池电连接，以对所述蓄电池充电。
43.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
44.图1为本实用新型实施例1的涡轮增压器的剖面图；
45.图2为本实用新型实施例1的热电发电模块和热电制冷模块的沿d
‑
d方向的截面示意图；
46.图3为本实用新型实施例2的涡轮增压系统的结构示意图。
47.附图标记说明：
48.100：涡轮增压器；
49.200：涡轮增压系统；
50.1：发动机；2：排气歧管；3：废气入口管路；4：排气旁通管路；5：废气出口管路；6：涡轮机；7：压气机；8：热电发电模块；9：热电制冷模块；10：空气入口管路；11：主进气管路；12：
中冷器；13：进气旁通管路；14：进气旁通阀；15：电磁阀；16：节气门；17：进气歧管；18：排气旁通阀；19：涡轮机叶片；20：压气机叶片；21：传动轴；22：高温导热涂层；23：低温导热涂层；24：公共腔；25：耐高温密封材料；26：轴壳；27：充电引线；28：充电开关29：放电引线；30：放电开关；31：控制开关；32：冷却介质进入口管路；33：冷却介质排出口管路；34：冷却介质入口旁通管路；35：冷却介质管路；36：冷却介质出口旁通管路；38、第一连接点；39、第二连接点；40、中冷器管路；41、正极引线；42、负极引线。
具体实施方式
51.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。
52.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。
53.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
54.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
55.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，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用新型中的具体含义。
56.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地详细描述。
57.实施例1：
58.请参见图1
‑
图2，图1为本实用新型实施例1的涡轮增压器100的剖面图，图2为本实用新型实施例1的热电发电模块8和热电制冷模块9的沿d
‑
d方向的截面示意图。涡轮增压器100包括涡轮机6和压气机7，涡轮机6包括涡轮机壳体和设置于涡轮机壳体内的涡轮机叶片
19，压气机7包括压气机壳体和设置于压气机壳体内的压气机叶片20，涡轮机壳体通过轴壳26与压气机壳体连接，涡轮机叶片19通过传动轴21与压气机叶片20连接，且传动轴21沿轴壳26的轴向穿过轴壳26。涡轮机6用于与废气入口管路3连接，废气进入涡轮机内做功后由废气出口管路5排出，当发动机的ecu控制排气旁通阀18的开启时，发动机内的大部分废气由排气旁通管路4排出。新鲜的空气由空气入口管路10进入压气机7内进行增压，由主进气管路11排出至发动机内供燃油燃烧。
59.涡轮增压器100还包括热电发电模块8、热电制冷模块9以及控制电路。热电发电模块8的高温端固定于涡轮机壳体外，以回收涡轮机壳体处的热能，热电发电模块8的低温端背向涡轮机壳体设置，使得热电发电模块8的高温端与低温端形成温差产生电能，且热电发电模块8通过充电引线27与蓄电池电连接，以对蓄电池充电，其中，热电发电模块8与蓄电池之间设置有充电开关28，通过充电开关28的开合能够使得热电发电模块8与蓄电池之间的电路接通或断开。在本实施方式中，热电发电模块8采用高温型热电材料，比如成熟的硅锗合金(sige)，热电发电模块8与涡轮机壳体600～1000℃的温度相匹配且处在高热电转换效率区间。
60.热电制冷模块9的低温端固定于压气机壳体外，热电制冷模块9的高温端背向压气机壳体设置，热电制冷模块9通过放电引线29与蓄电池电连接，以通过蓄电池给热电制冷模块9供电，对压气机壳体制冷，其中，热电制冷模块9与蓄电池之间设置有放电开关30，通过放电开关30的开合能够使得热电制冷模块9与蓄电池之间的电路接通或断开。在本实施方式中，热电制冷模块9采用低温型热电材料，比如铋锑合金(bisb)。热电发电模块8和热电制冷模块9的内部均有由多对内半导体热电偶臂，每一对热电偶臂由一块p型半导体材料和一块n型半导体材料组成，并呈长方体型或圆柱形平行排列，多对热电偶臂之间可以自由设计串联、并联的数量，以形成所需的充放电电流和电压大小。
61.控制电路电连接热电发电模块8和热电制冷模块9，且控制电路包括控制开关31，通过控制开关31的开合能够使得热电发电模块8和热电制冷模块9之间的电路接通或断开。
62.采用上述技术方案，通过在涡轮机壳体和压气机壳体上分别设置相互电连接的热电发电模块8和热电制冷模块9，热电发电模块8能够回收涡轮机壳体上的高温热能进行发电，热电转换效率较高，热电制冷模块9能够接收来自热电发电模块8的电能对压气机壳体进行制冷，本技术方案采用的热电制冷模块9消耗的电能与制冷量相当，在发动机中负荷工况中，热电制冷模块9能够替代中冷器满足增压气体的制冷需求，其利用来自热电发电模块8提供的电能实现热电自冷，热电制冷模块9消耗的电能与被替代中冷器消耗的电能约等量。当压气机排出的增压气体通向发动机时，增压气体无需经过中冷器冷却而直接无压力损失的通入发动机，使得增压效果好。因此，本技术方案具有增压效果好以及热电转换效率较高的优点。
63.另外，在发动机中负荷工况中，本技术方案不消耗蓄电池的电能对压气机进行热电制冷，可以有约3％～5％的节油率，即能降低油耗。
64.其次，在发动机小负荷工况时，涡轮机壳体和压气机壳体的温度不高，用于冷却涡轮增压器100的独立冷却系统中的电子水泵不用开启，即热电发电模块8的冷端不用散热，发电效率不高，热电发电模块8产生的电能主要提供给蓄电池；在发动机大负荷工况时，涡轮机壳体的温度接近1000℃，开启电子水泵，独立冷却系统开始循环，对热电发电模块8的
冷端进行散热，热电发电模块8的发电效率高，蓄电池向热电制冷模块9提供电能，热电发电模块8向蓄电池提供电能以补偿蓄电池消耗的电能，在压气机和发动机之间能够设置小尺寸的中冷器或用风冷式中冷器替代水泵驱动的水冷式中冷器以满足制冷需求，进而会使得发动机舱布置更紧凑的同时也降低水泵负荷。因此，本技术方案还具有涡轮增压器100能够根据发动机不同的负荷工况进行按需制冷、提高燃油经济性、节省能量消耗的优点。
65.进一步地，热电发电模块8和热电制冷模块9在涡轮机壳体与压气机壳体之间沿轴壳26的轴向依次设置，热电发电模块8的低温端与热电制冷模块9的高温端之间形成用于对热电发电模块8的低温端和热电制冷模块9的高温端散热的公共腔24，该公共腔24构成热电发电模块8和热电制冷模块9的公共端。公共腔24设有与公共腔24连通的冷却介质入口旁通管路34和冷却介质出口旁通管路36，冷却介质经冷却介质入口旁通管路34流入公共腔24内进行冷却后从冷却介质出口旁通管路36流出。公共腔24沿轴壳26的周向通过耐高温密封材料25进行密封，使得冷却介质在密闭的公共腔24内进行冷却，有利于进行有效冷却。在本实施方式中，冷却介质为冷却液，热电发电模块8和热电制冷模块9整体的形状呈环形状绕轴壳26的周向布置，本领域技术人员可以理解的是，热电发电模块8和热电制冷模块9整体的形状可以根据布置需求自由设计。
66.采用上述技术方案，通过将热电发电模块8和热电制冷模块9设置在涡轮机壳体与压气机壳体之间，不仅结构简单紧凑，而且使得热电发电模块8能够充分利用涡轮机壳体上的可回收余热，提高热电转换效率；另外，通过向公共腔24通入冷却介质，一方面使冷却介质对热电发电模块8的低温端进行制冷以维持热电发电模块8的高温端和低温端之间的较大温差，另一方面使冷却介质对热电制冷模块9的高温端进行制冷以减小热电制冷模块9的高温端对热电发电制冷模块的低温端的温度影响，在本技术方案中，公共腔24的壁面温度不超过200℃，使热电发电模块8以高效率发电。
67.如图2所示，热电发电模块8和/或热电制冷模块9分别包括多个独立的子模块，公共腔24包括多个子公共腔24；冷却介质入口旁通管路34设置于多个子公共腔24中的其中一个子公共腔24，冷却介质出口旁通管路36设置于多个子公共腔24中的其它子公共腔24的一个子公共腔24，任意相邻两个子公共腔24之间通过冷却介质管路35连通，冷却介质从冷却介质入口旁通管路34流入多个子公共腔24中的其中一个子公共腔24内进行冷却后通过冷却介质管路35流经多个子公共腔24中的其它子公共腔24从冷却介质出口旁通管路36流出。在本实施方式中，热电发电模块8和热电制冷模块9均包括a、b两个子模块。本领域技术人员可理解的是，在可替代的实施方式中，热电发电模块8和热电制冷模块9各自的子模块的个数可以多于两个。
68.采用上述技术方案，热电发电模块8和/或热电制冷模块9分别包括多个独立的子模块，具有便于组装的优点，相应的，多个热电发电模块8的子模块与多个热电制冷模块9的子模块之间、多个热电发电模块8的子模块与热电制冷模块9之间、热电发电模块8与多个热电制冷模块9的子模块之间具有多个子公共腔24，能够实现冷却均匀、冷却效果好的目的。
69.进一步地，热电发电模块8的高温端通过高温导热涂层22固定于涡轮机壳体外；热电制冷的低温端通过低温导热涂层23固定于压气机壳体外。通过设置高温导热涂层22和低温导热涂层23，以增加涡轮机壳体与热电发电模块8的高温端之间的导热性能，以及增加压气机壳体与热电制冷模块9的低温端之间的导热性能。
70.进一步地，轴壳26上设有与轴壳26的内腔连通的冷却介质进入口和冷却介质排出口，冷却介质经冷却介质进入口流入轴壳26内从冷却介质排出口流出；冷却介质进入口和冷却介质排出口处分别用于与冷却介质进入口管路32和冷却介质排出口管路33连接；
71.热电发电模块8和/或热电制冷模块9设置有用于供冷却介质进入口管路32和冷却介质排出口管路33穿过的开口，开口从热电发电模块8和/或热电制冷模块9的外表面朝向轴壳26的方向延伸并露出冷却介质进入口和冷却介质排出口。
72.采用上述技术方案，使得冷却介质经冷却介质进入口管路32和冷却介质排出口管路33流入轴壳26内对传动轴21进行循环降温。
73.进一步地，控制电路还包括正极引线41和负极引线42，正极引线41连接热电发电模块8的正极和热电制冷模块9的正极，负极引线42连接热电发电模块8的负极和热电制冷模块9的负极，正极引线41与负极引线42均设置有控制开关31。本实施方式中，控制电路可以在发动机ecu的控制调节下，可以通过调节热电发电模块8向热电制冷模块9施加的电流大小，以快速、准确调节热电制冷模块9的制冷量和制冷温度。
74.实施例2：
75.参见图3，图3为本实用新型的实施例2的涡轮增压系统200，涡轮增压系统200包括发动机1、与发动机1的进气口连通的进气管路、与发动机1的排气口连通的排气管路和涡轮增压器，涡轮增压器的涡轮机6设置于排气管路上，涡轮增压器的压气机7设置于进气管路上。本实施方式中，涡轮增压器采用实施例1中如图1所示的涡轮增压器100。
76.涡轮增压系统200中，发动机1具有与其连接进气歧管17和排气歧管2，进气歧管17的进气口形成发动机1的进气口，排气歧管2的排气口形成发动机1的排气口，在进气管路上具有节气门16。排气管路上设置有排气旁通管路4，排气旁通管路4的一端连接于位于发动机1的排气口与涡轮机6的进气口之间的排气管路上，发动机1的排气口与涡轮机6的进气口之间的排气管路形成涡轮增压器的废气入口管路3，另一端连接于与涡轮机6的排气口连接的排气管路上，涡轮机6的排气口连接的排气管路形成涡轮增压器的废气出口管路5。
77.结合图1和图3，进气管路包括主进气管路11和进气旁通管路13，主进气管路11的一端与发动机1的进气口连通，压气机7设置于主进气管路11，压气机7与空气入口管路10连接，将从压气机7的空气入口管路10进来的新鲜空气压缩成增压空气，从主进气管路11排出。位于压气机7和发动机1的进气口之间的主进气管路11上设置有中冷器12，进气旁通管路13的一端连接于在压气机7和中冷器12之间的主进气管路11上，并形成第一连接点38，另一端连接于在中冷器12和发动机1之间的主进气管路11上，并形成第二连接点39，第一连接点38与第二连接点39之间的主进气管路11为中冷器管路40；
78.其中，排气旁通管路4上设置有排气旁通阀18，排气旁通阀18的开合能够使得排气旁通管路4允许或阻止发动机1中的气体流过，当排气旁通阀18开启时，发动机1排出的气体大部分通过排气旁通阀18用以快速加热后端的三元催化转化器，在中冷器12与压气机7之间的中冷器管路40上设置有电磁阀15，电磁阀15的开合能够使得中冷器管路40允许或阻止压气机7中的增压气体流过，在进气旁通管路13上设置有进气旁通阀14，进气旁通阀14的开合能够使得进气旁通管路13允许或阻止压气机7中的气体流过。
79.采用上述技术方案，通过设置中冷器管路40和进气旁通管路13使得涡轮增压系统200适应不同的发动机负荷工况，既能够按需制冷又能够提高燃油经济性和节省能量消耗。
80.进一步地，涡轮增压系统200还包括控制器，控制器根据发动机1实时的负荷工况状态控制充电开关28的开合、放电开关30的开合、控制开关31的开合、排气旁通阀18的开合、电磁阀15的开合以及进气旁通阀14的开合。在本实施方式中，控制器可以为发动机1的ecu。
81.发动机1常规运行时，排气歧管2中的高温废气经排气管路进入涡轮机6推动涡轮增压器工作，离开涡轮机6经排气口流向三元催化转化器，或者根据运行工况由发动机1的ecu控制打开排气旁通阀18从而使发动机1中的废气直接从排气旁通管路4流向三元催化转化器。高温废气在涡轮机6内推动涡轮机叶片19旋转，压气机叶片20通过传动轴21与涡轮机叶片刚性连接而同步转动，将从压气机7的入口管路进来的新鲜空气压缩成增压空气，从压气机7中排出的空气温度和压力上升。本实用新型实施方式提供的涡轮增压系统200能够将热电自冷和中冷器冷却结合，对空气进行不同程度的冷却。
82.当发动机1为小负荷工况时，发动机1排出的废气主要通过排气旁通管路4排出，从压气机7中排出的空气温度较低，可以直接通入发动机1内，发动机1的ecu控制充电开关28闭合，放电开关30和控制开关31均断开，热电发电模块8只给蓄电池充电而热电制冷模块9不工作，提高燃油经济性；同时，排气旁通阀18开启，电磁阀15关闭，进气旁通阀14开启，从压气机7排出的增压空气经进气旁通管路13通入发动机1内；其中，发动机1的小负荷工况对应的负荷为：0～p1*lm，其中，p1：20％～40％，lm为发动机1的最大负荷。
83.当发动机1为中负荷工况时，发动机1排出的废气主要进入涡轮机6推动涡轮机叶片工作，对压气机7中排出的增压空气的冷却需求不高，发动机1的ecu可以控制充电开关28闭合、放电开关30断开，使控制开关31闭合，热电发电模块8产生的电能直接输送给热电制冷模块9进行制冷，同时也向蓄电池提供电能，以涡轮增压系统200自身能力实现自冷，即为热电自冷，不消耗蓄电池的电能。此时，发动机1的ecu也可以选择控制充电开关28断开，以使热电发电模块8产生的电能全部直接输送给热电制冷模块9进行制冷，而且，发动机1的ecu能够通过控制电路31实时快速调节热电发电模块8向热电制冷模块9提供的电流大小，以调节制冷量，节省能量消耗。同时，排气旁通阀18关闭或至少部分开启，电磁阀15关闭，进气旁通阀14开启，从压气机7排出的增压空气无压损地经进气旁通管路13通入发动机1内；其中，发动机1的中负荷工况对应的负荷为：p1*lm～p2*lm，其中，p1：20％～40％，p2：30％～60％，p2大于p1，lm为发动机1的最大负荷。
84.当发动机1为大负荷工况时，发动机1排出的废气全部进入涡轮机6推动涡轮机叶片工作，对压气机7中排出的增压空气的冷却需求较高，发动机1的ecu可以控制充电开关28闭合、放电开关30闭合，控制开关31断开，蓄电池释放电能让热电制冷模块9辅助制冷，同时热电发电模块8补充一部分电能至蓄电池。此时，发动机1的ecu也可以控制充电开关28断开，使控制开关31闭合，以让热电发电模块8的产生的电能全部直接输送给热电制冷模块9进行制冷，使得蓄电池与热电发电模块8共同向热电制冷模块9提供电能进行制冷，制冷效果更明显。同时，排气旁通阀18关闭，电磁阀15开启，进气旁通阀14关闭，中冷器管路40的中冷器12起主要冷却作用，热电制冷模块9起辅助冷却作用，进一步降低进气温度，对增压空气的冷却效果更高，提升动力性能，降低爆震倾向。同时还可以降低发动机1冷却水泵的负荷甚至缩减中冷器12的尺寸；其中，发动机1的大负荷工况对应的负荷为：p2*lm～lm，其中，p2：30％～60％，lm为发动机1的最大负荷。本实施方式中，当进气管路上的节气门16的开度
为最大时，发动机1为最大负荷。
85.本领域技术人员可以理解的是，发动机的负荷是和转速密切相关的，共同组成转速
‑
负荷二维map(manifold absolute pressure sensor进气压力传感器，简称map)图，即代表发动机在各种工况下所需的点火控制曲线规律。在本实用新型实施例中，简述为负荷。
86.本领域技术人员可以理解的是，在可替代的实施方式中，涡轮增压系统中，可以是：涡轮增压器仅设置热电制冷模块于压气机，不实现热电自冷，但涡轮增压系统中的增压空气能够具选择性的通过中冷器管路或者通过进气旁通管路进入发动机内。也可以是：涡轮增压器同时设置热电发电模块和热电制冷模块，热电发电模块与热电制冷模块之间不通过控制电路电连接，即也不实现热电自冷，但涡轮增压系统中的增压空气能够具选择性的通过中冷器管路或者通过进气旁通管路进入发动机内。上述可替代的实施方式同样能够使得涡轮增压系统适应不同的发动机的负荷工况，选择相应的增压空气进气管路，可提高燃油经济性，节省能量消耗。
87.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。