CN103306804A - 一种汽车发动机涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

一种汽车发动机涡轮增压器，用以解决现有技术中二级增压器结构复杂、占用空间较大的问题。它包括一级增压机构、齿轮传动机构、离合装置和二级增压机构，所述齿轮传动机构由主动齿轮和从动齿轮组成，所述一级增压机构与主动齿轮配装，所述从动齿轮与二级增压机构配装，在齿轮传动机构与二级增压机构之间设置离合装置。本发明具有结构简单、布置紧凑的特点，能满足发动机不同工况下对进气量的要求，提高了发动机的综合性能。

Description

一种汽车发动机涡轮增压器

技术领域

本发明涉及一种发动机涡轮增压器，尤其是一种车载发动机的两级涡轮增压器，属于内燃机技术领域。

背景技术

众所周知，发动机是汽车动力的来源，它通过燃料与空气混合物在气缸内燃烧，推动活塞往复运动再带动曲轴旋转，从而将燃料燃烧释放的热能转变为机械能。由于发动机功率与燃料热能转化的多少与输入气缸内空气（或混合气）的数量成正比，而在气缸容积和发动机转速不变条件下，供入气缸内的空气（或混合气）的数量与空气密度成正比，因此可通过对进入气缸前空气进行预压缩的方法来提高发动机功率。

废气涡轮增压器是利用发动机排出的部分废气能量，通过涡轮驱动压气机使空气增压的一套装置。带有涡轮增压器发动机不仅燃烧性能良好，可以节省燃油3%-5%，同时能改善发动机的排放性能，而且还具有提供高原补偿的功能，由于高海拔地区空气稀薄，通过涡轮增压器就可以解决因输入气缸空气量不足导致发动机功率下降的问题。加装增压器后的发动机的功率及扭矩能增大20%~30%，因此在发动机输出功率不变的前提下，可以通过降低发动机的缸径，缩小发动机的体积和重量的方法，达到利于发动机在整车上布置的目的。

为满足发动机不同工况下对进气量的要求，目前有些汽车发动机配置了二级涡轮增压器，现有的二级涡轮增压器大多采用两个增压器串联布置方式，由于布置空间较大，不利于发动机在整车上的搭载。申请号为201210099955.8的中国发明专利公布了一种两级增压的涡轮增压器，它包括连接在一起的高压增压器和低压增压器，高压涡轮壳的壳体上设有连通高压涡轮进气口与低压涡轮进气口的气体通道，所述气体通道上安装有用于控制所述气体通道内气流的流量控制阀；所述低压涡轮壳与所述高压涡轮壳连接为一体，所述低压涡轮进气口连接所述高压涡轮排气口。该发明虽然解决了乘用车辆发动机低转速下高扭矩和高转速下功率最大化的矛盾，具有结构紧凑，占用空间小，密封性能好等优点，但它增加了排气系统的复杂程度，加大了车辆的排气背压，从而一定程度上影响了发动机的性能。

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、布置紧凑，能满足发动机不同工况下对进气量的要求，能提高发动机综合性能的汽车发动机涡轮增压器。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种汽车发动机涡轮增压器，它包括一级增压机构、齿轮传动机构、离合装置和二级增压机构，所述齿轮传动机构由主动齿轮和从动齿轮组成，所述一级增压机构与主动齿轮配装，所述从动齿轮与二级增压机构配装，在齿轮传动机构与二级增压机构之间设置离合装置。

上述汽车发动机涡轮增压器，所述一级增压机构包括一级增压涡轮、一级增压转子轴和一级增压压轮，所述一级增压涡轮和一级增压压轮分别安装在一级增压转子轴两端，在一级增压转子轴上装配齿轮传动机构主动齿轮。

上述汽车发动机涡轮增压器，所述一级增压机构的一级增压压轮后面设有一级增压机构空气通道，所述一级增压机构空气通道与发动机进气系统连通。

上述汽车发动机涡轮增压器，所述二级增压机构包括二级增压转子轴和二级增压压轮，所述二级增压转子轴一端安装齿轮传动机构从动齿轮，另一端安装二级增压压轮，在二级增压转子轴上装配离合装置。

上述汽车发动机涡轮增压器，所述二级增压机构的二级增压压轮后面设有二级增压机构空气通道，所述二级增压机构空气通道与发动机进气系统及一级增压机构空气通道连通。

上述汽车发动机涡轮增压器，所述二级增压机构空气通道上设有单向阀。

本发明将两级涡轮增压机构集成设计在一个涡轮增压器内，用以解决现有技术中二级增压器结构复杂、占用空间较大的问题，它通过齿轮传动机构使一级增压机构和二级增压机构结合，并可通过离合装置控制涡轮增压器一级增压及两级增压功能的切换，为发动机不同工况提供足够的新鲜空气，保证燃油的充分利用，降低油耗，改善发动机排放性能，提高发动机动力性能；本发明通过二级增压机构空气通道上设置的单向阀，避免了增压器处于一级增压工况时，增压后的新鲜空气经与一级增压机构空气通道连通的二级增压机构空气通道流向二级增压压轮处；本发明在发动机排气侧只设置一个涡轮，相对于现有技术中设有两个涡轮的二级增压器降低了车辆的排气背压，有利于发动机燃烧废气的排出。总之，本发明具有结构简单、布置紧凑的特点，能满足发动机不同工况下对进气量的要求，提高了发动机的综合性能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明结构布置示意图；

图2是本发明一级增压工况示意图；

图3是本发明两级增压工况示意图。

图中各标号清单为：1、发动机进气系统，2、一级增压涡轮，3、主动齿轮，4、从动齿轮， 5、二级增压机构转子轴，6、离合装置，7、二级增压压轮，8、一级增压机构转子轴，9、一级增压压轮，10、一级增压机构空气通道，11、二级增压机构空气通道，12、单向阀。

具体实施方式

参看图 1，本发明包括一级增压机构、齿轮传动机构、离合装置6和二级增压机构，所述齿轮传动机构由主动齿轮3和从动齿轮4组成，所述一级增压机构包括一级增压涡轮2、一级增压转子轴8和一级增压压轮9，所述一级增压涡轮2和一级增压压轮9分别安装在一级增压转子轴8两端，在一级增压转子轴8上装配齿轮传动机构主动齿轮3，在一级增压压轮9后面设有一级增压机构空气通道10，所述一级增压机构空气通道10与发动机进气系统1连通；所述二级增压机构包括二级增压转子轴5和二级增压压轮7，所述二级增压转子轴5一端安装齿轮传动机构从动齿轮4，另一端安装二级增压压轮7，在二级增压转子轴5上装配离合装置6，在二级增压压轮7后面设有二级增压机构空气通道11，所述二级增压机构空气通道11与发动机进气系统1及一级增压机构空气通道10连通，在二级增压机构空气通道11上设有单向阀12。

参看图1、图2、图3，本发明满足了发动机不同工况下的进气增压要求，其工作过程如下：

1、发动机启动时，发动机输出功率只满足维持发动机正常运转即可，此时发动机需求的进气量少，喷油少，增压器加压反而增加油耗。此时增压器压轮虽然进行工作，但压缩气体通过进气旁通阀回到节气门后。

2、随着发动机负载的增加，发动机需要的输出功率加大，但此时没有必要进行二级增压（二级增压相当于增加负载，会加大排气背压），此时增压器为一级增压（如图2所示），保证发动机在低转速时的动力性能及燃油经济性。

3、增压器在高转速时，都会为避免增压器超速，而进行排气泄压阀的控制，以便将多余的废气通过泄压阀排出，保证增压器的转速不会超速。此时，本发明可以通过离合装置6，来实现由一级增压机构带动二级增压机构（如图3所示），二级增压机构相当于负载，不仅可降低一级增压涡轮2的转速，同时还保证给发动机提供足够的新鲜空气。

4、由于通过二级增压机构降低了一级增压涡轮2的转速，此时本发明就能更多的利用发动机废气，因一级增压压轮9与二级增压压轮7同时工作，为发动机提供更多的新鲜空气，使发动机的输出功率提高。

在车辆行驶过程中，有时需要发动机在中低速时提供更大的功率或扭矩，这时就可以通过离合装置6，直接启动二级增压，增大发动机进气量，增加发动机喷油量，使发动机输出功率、扭矩提升，满足整车的大功率、大扭矩的需求。

Claims (6)

1.一种汽车发动机涡轮增压器，其特征是，它包括一级增压机构、齿轮传动机构、离合装置（6）和二级增压机构，所述齿轮传动机构由主动齿轮（3）和从动齿轮（4）组成，所述一级增压机构与主动齿轮（3）配装，所述从动齿轮（4）与二级增压机构配装，在齿轮传动机构与二级增压机构之间设置离合装置（6）。

2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机涡轮增压器，其特征是，所述一级增压机构包括一级增压涡轮（2）、一级增压转子轴（8）和一级增压压轮（9），所述一级增压涡轮（2）和一级增压压轮（9）分别安装在一级增压转子轴（8）两端，在一级增压转子轴（8）上装配齿轮传动机构主动齿轮（3）。

3.根据权利要求2所述的一种汽车发动机涡轮增压器，其特征是，所述一级增压机构的一级增压压轮（9）后面设有一级增压机构空气通道（10），所述一级增压机构空气通道（10）与发动机进气系统（1）连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种汽车发动机涡轮增压器，其特征是，所述二级增压机构包括二级增压转子轴（5）和二级增压压轮（7），所述二级增压转子轴（5）一端安装齿轮传动机构从动齿轮（4），另一端安装二级增压压轮（7），在二级增压转子轴（5）上装配离合装置（6）。

5.根据权利要求4所述的一种汽车发动机涡轮增压器，其特征是，所述二级增压机构的二级增压压轮（7）后面设有二级增压机构空气通道（11），所述二级增压机构空气通道（11）与发动机进气系统（1）及一级增压机构空气通道（10）连通。

6.根据权利要求5所述的一种汽车发动机涡轮增压器，其特征是，所述二级增压机构空气通道（11）上设有单向阀（12）。

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