CN103016140A - 一种涡轮增压发动机分体式增压器 - Google Patents

Abstract

一种涡轮增压发动机分体式增压器，用于实现发动机进气压力与发动机工况的匹配。它由压气机、涡轮和中间体组成，其特别之处在于：所述中间体为分体式结构，它包括压气机端中间体、涡轮端中间体、中间体壳体、滚轮转盘式无级变速器和驱动电机，所述压气机端中间体和涡轮端中间体通过中间体壳体连接，所述中间体壳体通过齿轮啮合机构与驱动电机连接，在中间体壳体内腔中设有滚轮转盘式无级变速器。本发明结构简单、制造成本低、工作噪音小、它能与发动机不同运行工况相匹配，提高了发动机效率，改善了发动机NVH性能。

Description

一种涡轮增压发动机分体式增压器

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压发动机的增压器，尤其是一种涡轮增压发动机分体式增压器，属于燃烧发动机技术领域。 

背景技术

由于发动机的功率与供入气缸内的空气（或混合气）量成正比，而在气缸容积和发动机转速不变的条件下，供入气缸内的空气（或混合气）量与空气密度成正比，因此，可通过对进入气缸的空气进行预压缩来提高发动机的功率，这就是发动机增压技术的理论依据。 

废气涡轮增压是利用发动机的一部分排气能量驱动增压器，使进入气缸的空气密度增大，从而改善发动机的动力性能，目前它已被汽车发动机广泛应用。现有的废气涡轮增压器一般是涡轮与压轮采用轴连接方式，通过废气旁通阀调节两叶轮的旋转速度，控制进气压力。由于发动机在特定工况下产生的废气能量波动较大，会使增压器阀片产生震颤，与阀门敲击产生噪音；并且在整车行驶过程中突然急刹车时，节气门迅速关闭，压壳内的气体压力迅速升高，此时进气旁通阀门开启，高压气体在通过进气旁通阀门时产生噪音，给车辆的驾乘舒适性造成不利影响。另外，现有涡轮增压器的控制形式难以实现与发动机所有工况匹配，需要安装一大一小两个增压器，使结构复杂化，制造成本及售后维护成本提高。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种结构简单、制造成本低、工作噪音小、能与发动机不同运行工况匹配、提高发动机效率的涡轮增压发动机分体式增压器。 

本发明所述问题是以下述技术方案实现的： 

一种涡轮增压发动机分体式增压器，它由压气机、涡轮和中间体组成，其特别之处在于：所述中间体为分体式结构，它包括压气机端中间体、涡轮端中间体、中间体壳体、滚轮转盘式无级变速器和驱动电机，所述压气机端中间体和涡轮端中间体通过中间体壳体连接，所述中间体壳体通过齿轮啮合机构与驱动电机连接，在中间体壳体内腔中设有滚轮转盘式无级变速器。

上述涡轮增压发动机分体式增压器，所述滚轮转盘式无级变速器由输入转盘、输出转盘、动力滚轮和蜗轮蜗杆传动机构组成，所述输入转盘固定在涡轮转轴上，所述输出转盘固定在压气机转轴上，输出转盘和输入转盘均为沿轴线变截面结构，两者对称布置，在输出转盘和输入转盘之间设置动力滚轮。 

上述涡轮增压发动机分体式增压器，所述动力滚轮由上下对称布置的两部分组成，它们分别与上下对称布置的蜗轮蜗杆传动机构配装。 

上述涡轮增压发动机分体式增压器，所述蜗轮蜗杆传动机构由半圆形齿轮的轮齿和位于中间体壳体内壁上的螺旋齿组成，所述中间体壳体内壁上的螺旋齿包括上下对称布置且旋向相反的两部分，它们分别与上下对称布置的两个半圆形齿轮的轮齿匹配。 

上述涡轮增压发动机分体式增压器，所述中间体壳体两端分别与压气机端中间体和涡轮端中间体装配，在中间体壳体的外侧壁上装配齿轮啮合机构，所述齿轮啮合机构另一端与驱动电机配装。 

上述涡轮增压发动机分体式增压器，所述驱动电机为由发动机ECU控制的步进电机，它固定安装在压气机端中间体上。 

本发明由驱动电机通过齿轮啮合机构带动中间体壳体旋转，再由中间体壳体带动蜗轮蜗杆传动机构动作，使动力滚轮在输入转盘与输出转盘之间摆动，动力滚轮两侧分别与输入转盘及输出转盘不同截面直径的圆周接触，使输出转盘转速与输入转盘转速不同，改变了涡轮与压轮的转速比，从而实现进气压力的改变；本发明的驱动电机由发动机ECU控制，可根据发动机不同运行工况动作，通过驱动电机的正、反转调节动力滚轮的位置，实现滚轮转盘式无级变速器的变速功能；本发明取消了传统涡轮增压器的进气旁通和排气旁通结构，不仅从根本上解决了增压器的泄气噪音问题，而且消除了急刹车工况下压壳内压力迅速升高，而涡轮惯性作用继续带动压轮转动所造成转轴扭转力矩增加的现象，提高了增压器的可靠性。总之，本发明结构简单、制造成本低、工作噪音小、它能与发动机不同运行工况相匹配，提高了发动机效率，改善了发动机NVH性能。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

图1是本发明结构示意图； 

图2是滚轮转盘式无级变速器结构示意图；

图3是发动机低速运转时本发明工作状态示意图；

图4是发动机高速运转时本发明工作状态示意图；

图5是急刹车时本发明工作状态示意图。

图中各标号清单为：1、压气机，2、压气机端中间体，3、输出转盘，4、中间体壳体，5、动力滚轮，6、输入转盘，7、涡轮端中间体，8、涡轮，9、蜗轮蜗杆传动机构，9-1、中间体壳体内壁上的螺旋齿，9-2、半圆形齿轮的轮齿10、齿轮啮合机构，11、驱动电机。 

具体实施方式

参看图 1、图2，本发明由压气机1、涡轮8和中间体组成，所述中间体为分体式结构，它包括压气机端中间体2、涡轮端中间体7、中间体壳体4、滚轮转盘式无级变速器和驱动电机11，所述压气机端中间体2和涡轮端中间体7通过中间体壳体4连接，所述中间体壳体4通过齿轮啮合机构10与驱动电机11连接，在中间体壳体4内腔中设有滚轮转盘式无级变速器；所述滚轮转盘式无级变速器由输入转盘6、输出转盘3、动力滚轮5和蜗轮蜗杆传动机构9组成，所述输入转盘6固定在涡轮8的转轴上，所述输出转盘3固定在压气机1的转轴上，输出转盘3和输入转盘6均为沿轴线变截面结构，两者对称布置，在输出转盘3和输入转盘6之间设置动力滚轮5。 

参看图 1、图2，本发明的涡轮叶轮动力经涡轮转轴传递给输入转盘6，输入转盘6把动力传递给动力滚轮5，再经动力滚轮5传递给输出转盘3。本发明由驱动电机11通过齿轮啮合机构10带动中间体壳体4旋转，再由中间体壳体4带动蜗轮蜗杆传动机构9动作，使动力滚轮5在输入转盘6与输出转盘3之间摆动，动力滚轮5两侧分别与输入转盘6及输出转盘3不同截面直径的圆周接触，使输出转盘3转速与输入转盘6转速不同，改变了涡轮与压轮的转速比，从而实现进气压力的改变。本发明的驱动电机11由发动机ECU控制，可根据发动机不同运行工况动作，通过驱动电机11的正、反转调节动力滚轮5的位置，实现滚轮转盘式无级变速器的变速功能。 

参看图3，发动机低速运转时，废气能量小，动力滚轮5整体向右倾斜，提高压端叶轮转速，增加进气量，提升发动机的低速性能。 

参看图4，发动机高速运转时，废气能量大，动力滚轮5整体向左倾斜，降低压端叶轮转速，减少进气量，降低发动机油耗。 

参看图5，在车辆急刹车工况时，压壳内压力迅速升高，压轮转动受阻，动力滚轮5向一侧倾斜到最大位置，输出转盘3与输入转盘6暂时分离，避免由于涡轮惯性作用带动压轮转动，减小转轴扭转力矩，提高了转轴的可靠性。 

本发明可实现涡轮与压轮无级变速，在不同的工况下通过不同速比的配合来满足发动机的进气需求。本发明取消了传统涡轮增压器的进气旁通和排气旁通结构，从根本上避免了噪音的产生，在某些特定工况下，例如高速小负荷工况，涡端废气能量充足但扭矩需求不高，通过调节速比减低压端转速，减少进气量降低油耗。 

Claims (6)

1.一种涡轮增压发动机分体式增压器，它由压气机（1）、涡轮（8）和中间体组成，其特征是，所述中间体为分体式结构，它包括压气机端中间体（2）、涡轮端中间体（7）、中间体壳体（4）、滚轮转盘式无级变速器和驱动电机（11），所述压气机端中间体（2）和涡轮端中间体（7）通过中间体壳体（4）连接，所述中间体壳体（4）通过齿轮啮合机构（10）与驱动电机（11）连接，在中间体壳体（4）内腔中设有滚轮转盘式无级变速器。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压发动机分体式增压器，其特征是，所述滚轮转盘式无级变速器由输入转盘（6）、输出转盘（3）、动力滚轮（5）和蜗轮蜗杆传动机构（9）组成，所述输入转盘（6）固定在涡轮（8）的转轴上，所述输出转盘（3）固定在压气机（1）的转轴上，输出转盘（3）和输入转盘（6）均为沿轴线变截面结构，两者对称布置，在输出转盘（3）和输入转盘（6）之间设置动力滚轮（5）。

3.根据权利要求2所述的一种涡轮增压发动机分体式增压器，其特征是，所述动力滚轮（5）由上下对称布置的两部分组成，它们分别与上下对称布置的蜗轮蜗杆传动机构（9）配装。

4.根据权利要求3所述的一种涡轮增压发动机分体式增压器，其特征是，所述蜗轮蜗杆传动机构（9）由半圆形齿轮的轮齿（9-2）和位于中间体壳体内壁上的螺旋齿（9-1）组成，所述中间体壳体内壁上的螺旋齿（9-1）包括上下对称布置且旋向相反的两部分，它们分别与上下对称布置的两个半圆形齿轮的轮齿（9-2）匹配。

5.根据权利要求1、２、３或4所述的一种涡轮增压发动机分体式增压器，其特征是，所述中间体壳体（4）两端分别与压气机端中间体（2）和涡轮端中间体（7）装配，在中间体壳体（4）的外侧壁上装配齿轮啮合机构（10），所述齿轮啮合机构（10）另一端与驱动电机（11）配装。

6.根据权利要求5所述的一种涡轮增压发动机分体式增压器，其特征是，所述驱动电机（11）为由发动机ECU控制的步进电机，它固定安装在压气机端中间体（2）上。

Images