CN102072010B

CN102072010B - 发动机增压结构

Info

Publication number: CN102072010B
Application number: CN2011100294745A
Authority: CN
Inventors: 华伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Jiangyin Sunslew Machinery Equipment Co Ltd
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2031-01-27
Also published as: CN102072010A

Abstract

本发明涉及一种发动机增压结构，其包括发动机，所述发动机上设有用于向发动机进气的压气进气管及用于排出废气的废气管；所述废气管对应于与发动机相连的另一端设有用于将废气能量转换为机械能的废气能量采集器，所述废气能量采集器上设有排气管；压气进气管对应于与发动机相连的另一端设有用于将空气增压的压气机，所述压气机上设有空气进气管；压气机的压气机轴上安装有第四离合器，所述第四离合器通过第二传动带与发动机输出轴上的发动机主动轮相连；压气机轴上还安装有第五离合器，所述第五离合器通过第一传动带与废气能量采集器输出轴上的采集器主动轮相连。本发明结构紧凑，使用方便，增压效果好，提高发动机的效率，节能环保，安全可靠。

Description

发动机增压结构

技术领域

本发明涉及一种增压结构，尤其是一种发动机增压结构，具体地说是一种能够降低发动机动力损耗的增压结构，属于发动机增压的技术领域。

背景技术

作为未来的乘用车发展方向，多方案提供动力是必然方向。目前，只有燃油发动机和电机两个可选动力来源。作为纯电力驱动的乘用车，加速性能优良是优点，但续航里程是个难点。同时作为燃油发动机提高效率来说，外部一般采用增压技术让燃烧室不增大的条件下充分燃烧更多的燃油，内部一般采用分层燃烧进一步提高燃烧效率；但分层的技术要求比较高，而且需要更高质量的燃剂。

现在车辆使用最广的是废气涡轮，废气涡轮的优点得到废气能量的同时基本对发动机动力无影响。但废气推动压气轮的能量太大，远远超过发动机可以承受的压力，一定要加泄压系统，就是说有部分能量没用被利用。由于涡轮靠废气推动，所以在发动机转速不高是得不到足够推力。当废气对涡轮推力不足时，可以采用机械增压的办法进行增压；但机械增压有个最大的问题是占用发动机动力，降低力发动机的效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种发动机增压结构，其结构紧凑，使用方便，增压效果好，提高发动机的效率，节能环保，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述发动机增压结构，包括发动机，所述发动机上设有用于向发动机进气的压气进气管及用于排出废气的废气管；所述废气管一端与发动机相连，另一端设有用于将废气能量转换为机械能的废气能量采集器，所述废气能量采集器上设有排气管；所述压气进气管一端与发动机相连，另一端设有用于将空气增压的压气机，所述压气机上设有空气进气管；压气机的压气机轴上安装有第四离合器，所述第四离合器通过第二传动带与发动机输出轴上的发动机主动轮相连；压气机轴上还安装有第五离合器，所述第五离合器通过第一传动带与废气能量采集器输出轴上的采集器主动轮相连；特征是：所述压气机轴的端部设有传动轴，所述传动轴的一端端部通过第三离合器与压气机轴相连；传动轴上安装有第一离合器及第二离合器，所述第二离合器通过第三传动带与助力电机输出轴上的电机主动轮相连；所述助力电机的电源端与电池组电连接；所述传动轴）的另一端端部设有发电机，发电机的输入轴通过第一离合器与传动轴相连；所述发电机的输出端与电池组连接。

所述传动轴上安装有传动轴带轮，所述传动轴带轮通过第四传动带与空调压缩机输入轴上的压缩机带轮相连。

所述电池组与驱动电机的电源端相连。

所述电池组与用于对电池组进行充电的充电插头及太阳能电池板相连。

本发明的优点：过压气机将增压后的气体输入到发动机的燃烧室内，用于提高燃烧室内燃料的燃烧率；废气能量采集器用于将发动机燃烧产生的废气能量收集转换为机械能，节能环保；发动机处于低速运行时，压气机的工作动力可以由发动机与助力电机共同提供，当发动机的速度加速到中速及以上时，废气能量采集器可以将收集废气转换的机械能作为压气机的工作动力源，也可以与助力电机共同作为压气机的工作动力源；能够减小发动机的负载输出，提高发动机的效率；废气能量采集器还可以将产生的机械能通过发动机向电池组存储电能，电池组存储的电能除了能够作为助力电机的工作电源外，还可以为驱动电机提供工作电源；驱动电机与发动机共同为整车提供动力输入，能够保证整车的动力，又能够为整车的巡航里程提供必要的保证；电池组存储的电能能够实现良好的循环，实现真正方便的绿色车辆；安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：本发明包括发电机1、第一离合器2、第二离合器3、传动轴带轮4、第三离合器5、第一传动带6、采集器主动轮7、废气能量采集器8、排气管9、空气进气管10、第一泄压阀11、第四离合器12、废气管13、压力传感器14、第二泄压阀15、压气进气管16、压气机17、压气机轴18、第五离合器19、发动机20、第二传动带21、发动机主动轮22、空调压缩机23、驱动电机输出轴24、充电插头25、驱动电机26、太阳能板27、压缩机带轮28、第四传动带29、电池组30、电机主动轮31、第三传动带32、助力电机33、传动轴34、废气连接管35及压气连接管36。

如图1所示：发动机20为乘用车的动力装置，发动机20上设有用于进气的压气进气管16，外部增压后的气体通过压气进气管16进入发动机20的燃烧室内，能够在发动机20的燃烧室不增大时，燃料充分燃烧，提高燃烧效率；发动机20上设有废气管13，发动机20的燃烧室燃烧后的废气通过废气管13排出。为了能够对发动机20通过废气管13排出的废气能量进行充分利用，废气管13对应于与发动机20相连的另一端设有废气能量采集器8，所述废气能量采集器8将废气管13排出的热能转换为机械能，废气能量采集器8可以为废气涡轮；废气能量采集器8上设有排气管9，排气管9的一端端部形成排气口。同时，为了保证通过压气进气管16进入发动机20内的压气满足相应的条件，压气进气管16对应于与发动机20相连的另一端设有压气机17，压气机17上设有空气进气管10，所述空气进气管10的一端形成进气口；常压下的大气通过空气进气管10进入压气机17内，压气机17将气体增压后通过压气进气管16进入发动机20内。压气机17具有压气机轴18，所述压气机轴18为压气机17的动力输入轴。压气机轴18上设有第四离合器12，所述第四离合器12通过第二传动带21与发动机20的输出轴上发动机主动轮22相连。当第四离合器12闭合时，发动机20通过输出轴上的发动机主动轮22与第二传动带21带动压气机17的压气机轴18转动，为压气机17提供工作动力。

废气能量采集器8将热能转换为机械能，为了利用废气能量采集器8的机械能，废气能量采集器8的输出轴上设有采集器主动轮7，所述采集器主动轮7通过第一传动带6与压气机轴18上的第五离合器19相连；当第五离合器19闭合时，废气能量采集器8的输出轴通过第一传动带5与第五离合器19带动压气机17的压气机轴18转动，从而废气能量采集器8输出的机械能能够作为压气机17的动力输入。当废气能量采集器8输出的机械能较大时，压气机17的工作动力可以只通过废气能量采集器8提供，避免了发动机20输出的机械能必须分配给压气机17，提高了发动机20的工作效率。通过第四离合器12与第五离合器19的状态，能够决定压气机17的工作动力是由发动机20还是由废气能量采集器8提供，或者是通过发动机20与废气能量采集器8共同提供。

为了避免压气机17增压后的压气过高时，压气进气管16通过压气连接管36与空气进气管10相连通；压气连接管36内设有第二泄压阀15，所述第二泄压阀15闭合时，能够将压气进气管16与空气进气管10相隔离；压气进气管16上设有压力传感器14。当压气进气管16内的气压过高时，打开第二泄压阀15，压气进气管16与空气进气管10相连通，压气进气管16内的压气通过空气进气管10分压，避免了进入发动机20燃烧室内的压气过高，产生意外事故。为了避免废气能量采集器8的转速过高，废气管13通过废气连接管35与排气管9相连，废气连接管35内设有第一泄压阀11；当第一泄压阀11闭合时，第一泄压阀11将废气连接管35与排气管9相分割；当废气管13内的热气压力较大时，第一泄压阀11打开，废气管13内的废气通过废气连接管35、排气管9排出，能降低废弃能量采集器8的输出轴的转速。

为了能够在发动机20低速工作时，降低发动机20对压气机17的动力输出，压气机轴18的端部设有传动轴34，所述传动轴34的一端端部通过第三离合器5与压气机轴18的端部相连，其中第五离合器19位于第四离合器12与第三离合器5间。传动轴34上安装由第二离合器3，所述第二离合器3通过第三传动带32与助力电机33输出轴上的电机主动轮31相连，所述助力电机31通过电池组30供电。当第二离合器3与第三离合器5闭合时，助力电机31通过电机主动轮31、第三传动带32及第二离合器3带动传动轴34转动，进行传动轴34通过第三离合器5带动压气机轴18转动，为压气机17提供工作动力。

传动轴34对应于通过第三离合器5与压气机轴18相连的另一端端部设有用于对电池组30进行充电的发电机1，所述发电机1的输入轴通过第一离合器2与传动轴34相连。当第一离合器2与第三离合器5都闭合且废气能量采集器8输出的机械能很大时，废气能量采集器8的输出轴通过采集器主动轮7、第一传动带6与第五离合器19带动压气机轴18转动，压气机轴18通过第三离合器5带动传动轴34转动，从而将废气能量采集器8输出的一部分机械能通过传动轴34传递后由发电机1转换为电能，并将所述电能存储在电池组30内；电池组30内存储的电能可以供给助力电机33使用，节能环保。

传动轴34上安装有传动轴带轮4，所述传动轴带轮4通过第四传动带29与空调压缩机23输入轴上的压缩机带轮28相连，当传动轴带轮4跟随传动轴34转动时，传动轴带轮4能通过第四传动带29带动空调压缩机23的输入轴转动。电池组30上设有太阳能板27及充电插头25，太阳能板27能够通过吸收太阳能对电池组30进行充电，充电插头25能通过市电对电池组30进行充电。电池组30的电源输出端与驱动电机26相连，驱动电机26的驱动电机输出轴24可以驱动乘用车，作为电动车使用；与发动机20作为相互配合，能够延长乘用车的巡航里程。第一离合器2与第三离合器5均为电磁离合器，第二离合器3、第四离合器12及第五离合器19内均包含由超越离合器。

如图1所示：工作时，发动机20的输出轴与变速器相连，为乘用车提供动力。压气机17通过空气进气管10进入常压下的空气，压气机17通过压气进气管16向发动机20的燃烧室内进入增压后的气体；发动机20的燃烧室燃烧好产生的热气通过废气管13被废气能量采集器8收集。当发动机20的转速较低时，燃烧室燃烧产生的热气通过废气能量采集器8转换得到的机械能较低，不足以单独推动压气机轴18使压气机17的工作。

当发动机20处于怠速或低速运转情况下，第一离合器2脱开，发电机1与传动轴34不连接；由于废气能量采集器8输出的机械能很低，使第五离合器19内的超越离合器打滑，即废气能量采集器8输出轴上的采集器主动轮7不带动压气机轴18转动。第四离合器12闭合后，发动机20通过输出轴上的发动机主动轮22、第二传动带21及第四离合器12带动压气机轴18转动，使压气机17工作，为发动机20提供增压后的气体。当电池组30内由电能时，第三离合器5闭合，使传动轴34与压气机轴18连接，助力电机33的输出轴通过电机主动轮31、第三传动带32及传动轴34上的第二离合器3带动传动轴34转动；第三离合器5闭合后，传动轴34能够将助力电机33输出的机械能传递到压气机轴18上，使压气机17正常工作。由于助力电机33能够为压气机17提供工作动力，因此能够相应减小发动机20为压气机17提供的动力输出，提高内发动机20的输出效率。

当发动机20加速到中速时，第一离合器2脱开，第三离合器5闭合；由于发动机20处于中速转动时，发动机20排出的废气能够使废气能量采集器8的输出轴转速逐渐达到与发动机20的输出轴相应的转速；此时第五离合器19闭合，使废气能量采集器8输出轴上的采集器主动轮7通过第一传动带6及第五离合器19与压气机轴18相连，采集器主动轮7转动时，压气机轴18会跟随相应转动，为压气机17提供工作动力来源；同时第四离合器1脱开，发动机20的输出轴不对压气机17提供动力输出。当发动机20的速度偏低，致使废气能量采集器8不能单独推动压气机17工作时，第三离合器5闭合后，助力电机33通过与废气能量采集器8共同推动压气机17工作，避免了压气机17作为发动机20的负载，消耗发动机20的动力输出；提高了发动机20的工作效率。

当废气能量采集器8输出的速度超过发动机20转速时，第二离合器3打滑，第三离合器5脱开，助力电机33停止对压气机17提供工作动力；压气机17由废气能量采集器8输出的机械能作为压气机17的工作动力输入。

当发动机20输出的废气能量使废气能量采集器8的输出轴处于高速情况时，废气能量采集器8通过采集器主动轮7、第一传动带6及第五离合器19输入压气机17的能量使压气机17输出的压气超过理想值时，第一离合器2及第三离合器5闭合，传动轴34的两端同时与发动机1的输入轴及压气机17的压气机轴18相连。当废气能量采集器8通过第一传动带6与第五离合器19带动压气机轴18转动时，传动轴34也会跟随转动，传动轴34转动时，会使发电机1向电池组30充电，电池组30充电存储的电能还能够为助力电机33及驱动电机26使用，节能环保，避免了废气能量采集器8输出的能量过高时，导致压气机17产生的气压发动机20不能接受的情况。当乘用车需要更多的动力输入时，驱动电机26的驱动电机输出轴24与发动机20的输出轴共同与变速器相连，能够提供充足的动力，还能够减轻发动机20的负载输出。当乘用车处于纯电动车行驶且需要打开空调时，第三离合器5脱开，第二离合器3闭合；助力电机33输出轴上的电机主动轮31通过第三传动带32及第二离合器3带动传动轴34转动，从而带动空调压缩机23工作。

当电池组30内没有储存电能，且发动机20处于低速或中速运行时，压气机17的工作只能通过第四离合器12、第二传动带21与发动机20的发动机主动轮22相连，由发动机20单独对压气机17提供工作动力输入。电池组30存储电能可以由发电机1、太阳能板27及充电插头25进行充电。电池组30内的电能可以通过废气能量采集器8进行充电，达到良好的能量循环。

本发明通过压气机17将增压后的气体输入到发动机20的燃烧室内，用于提高燃烧室内燃料的燃烧率；废气能量采集器8用于将发动机20燃烧产生的废气能量收集转换为机械能，节能环保。发动机20处于低速运行时，压气机17的工作动力可以由发动机20与助力电机33共同提供，当发动机20的速度加速到中速及以上时，废气能量采集器8可以将收集废气转换的机械能作为压气机17的工作动力源，也可以与助力电机33共同作为压气机17的工作动力源；能够减小发动机20的负载输出，提高发动机20的效率；废气能量采集器8还可以将产生的机械能通过发动机1向电池组30存储电能，电池组30存储的电能除了能够作为助力电机33的工作电源外，还可以为驱动电机26提供工作电源；驱动电机26与发动机20共同为整车提供动力输入，能够保证整车的动力，又能够为整车的巡航里程提供必要的保证；电池组30存储的电能能够实现良好的循环，实现真正方便的绿色车辆；安全可靠。

Claims

1. 一种发动机增压结构，包括发动机（20），所述发动机（20）上设有用于向发动机（20）进气的压气进气管（16）及用于排出废气的废气管（13）；所述废气管（13）一端与发动机（20）相连，另一端设有用于将废气能量转换为机械能的废气能量采集器（8），所述废气能量采集器（8）上设有排气管（9）；所述压气进气管（16）一端与发动机（20）相连，另一端设有用于将空气增压的压气机（17），所述压气机（17）上设有空气进气管（10）；压气机（17）的压气机轴（18）上安装有第四离合器（12），所述第四离合器（12）通过第二传动带（21）与发动机（20）输出轴上的发动机主动轮（22）相连；压气机轴（18）上还安装有第五离合器（19），所述第五离合器（19）通过第一传动带（6）与废气能量采集器（8）输出轴上的采集器主动轮（7）相连；其特征是：所述压气机轴（18）的端部设有传动轴（34），所述传动轴（34）的一端端部通过第三离合器（5）与压气机轴（18）相连；传动轴（34）上安装有第一离合器（2）及第二离合器（3），所述第二离合器（3）通过第三传动带（32）与助力电机（33）输出轴上的电机主动轮（31）相连；所述助力电机（33）的电源端与电池组（30）电连接；所述传动轴（34）的另一端端部设有发电机（1），发电机（1）的输入轴通过第一离合器（2）与传动轴（34）相连；所述发电机（1）的输出端与电池组（30）连接。

2.根据权利要求1所述的发动机增压结构，其特征是：所述传动轴（34）上安装有传动轴带轮（4），所述传动轴带轮（4）通过第四传动带（29）与空调压缩机（23）输入轴上的压缩机带轮（28）相连。

3.根据权利要求1所述的发动机增压结构，其特征是：所述电池组（30）与驱动电机（26）的电源端相连。

4.根据权利要求1所述的发动机增压结构，其特征是：所述电池组（30）与用于对电池组（30）进行充电的充电插头（25）及太阳能电池板（27）相连。