CN104314669B - 可变工位涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变工位涡轮增压器，可根据发动机的工况人为操纵改变涡轮增压器的工位，从而使涡轮增压器更匹配发动机的工况，可变工位涡轮增压器的变工位是由伺服电动机驱动，所以涡轮介入的程度是线性的，没有涡轮突然介入时的顿挫感，在发动机低速运转时涡轮可处于完全不工作工位，这就很大程度上减少了发动机排气时的阻力，进一步提高发动机的性能，也延长了涡轮增压器的寿命，当涡轮增压器达到寿命极限时，可以将涡轮增压器的工位改为不工作工位，这样并不影响发动机的配气系统，可以与自然吸气发动机相媲美，从而减少了涡轮增压器的使用维护成本，经济型更好。

Description

可变工位涡轮增压器

技术领域

本发明属于汽车新技术领域，更具体地说，是一种新型的使发动机性能更加优越的可变工位涡轮增压器。

背景技术

气涡轮增压系统就是我们平时最常见的涡轮增压装置，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—30%。装备了涡轮增压发动机的汽车，不仅在动力和功率这些性能的数字表现上，远超于同排量的汽车产品，更在实际使用过程中能与排量上比自己大一个等级的汽车相匹敌。

目前，涡轮增压技术其中最明显的问题就是“响应滞后”，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，即使经过改良后的反应时间也要1.7秒，使发动机延迟增加或减少输出功率。这样如果你急加速，就会感觉发动机使不上劲。再者，涡轮增压器的工作环境比较恶劣，使涡轮增压器的维修保养成本比较高。因此，解决这一类的问题显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变工位涡轮增压器，针对现有涡轮增压器的单一工况，以及其滞后的缺点进行创新性的改进，以更好地提高发动机的加速性能，从而提高整车的动力性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种可变工位涡轮增压器，包括有涡轮机、转轴和压气机，所述涡轮机上设置有转轴与压气机连接，所述涡轮机上设置有涡轮机工位一壳，所述涡轮机工位一壳上设置有导热槽，所述涡轮机工位一壳的右侧设置有涡轮机工位二壳，所述涡轮机工位二壳的两侧分别设置有废气进气管和废气排出管，所述压气机上设置有压气机工位二壳，所述压气机工位二壳的右侧设置有空气进气孔，左侧设置有压气机工位一壳，所述压气机工位二壳上端设置有空气出气口，压气机工位一壳下设置有支撑底座，所述涡轮机工位二壳的右侧和压气机工位一壳的右侧分别设置有涡轮壳连接盘和压气机连接盘，所述涡轮壳连接盘和压气机工位一壳的中间设置有上盖板和下盖板包住转轴。

进一步改进在于：所述上盖板上设置有冷却水进水口和润滑油进油口，上盖板的中部设置有转轴槽，所述转轴槽上设置有分油道，所述上盖板端面上设置有冷却水套。

进一步改进在于：所述下盖板与转轴连接，连接处从左到右依次设置有封油环、分离轴承和全浮动轴承，所述下盖板的两端分别布置有全浮动轴承，所述转轴上连接有分离杆，所述分离杆的伸出端设置有内六角孔，所述分离杆的伸出端上连接有齿轮，所述上盖板上设置有伺服电机与齿轮连接。

进一步改进在于：所述下盖板上设置有冷却水出水口和润滑油出油口，所述下盖板的端面上还设置有冷却水套。

本发明的有益效果是：1.可根据发动机的工况人为操纵改变涡轮增压器的工位，从而使涡轮增压器更匹配发动机的工况。2.可变工位涡轮增压器的变工位是由伺服电动机驱动，所以涡轮介入的程度是线性的，没有涡轮突然介入时的顿挫感。3.在发动机低速运转时涡轮可处于完全不工作工位，这就很大程度上减少了发动机排气时的阻力，进一步提高发动机的性能，也延长了涡轮增压器的性能。4.当涡轮增压器达到寿命极限时，可以将涡轮增压器的工位改为不工作工位，这样并不影响发动机的配气系统，可以与自然吸气发动机相媲美，从而减少了涡轮增压器的使用维护成本，经济型更好。

附图说明

图1是本发明的轴测图。

图2是本发明的内部结构图。

图3是本发明的涡轮机和压气机的示意图。

图4是本发明的上盖板的示意图。

其中：1-涡轮机，2-转轴，3-压气机，4-涡轮机工位一壳，5-导热槽，6-涡轮机工位二壳，7-废气进气管，8-废气排出管，9-压气机工位二壳，10-空气进气孔，11-压气机工位一壳，12-空气出气口，13-支撑底座，14-涡轮壳连接盘，15-压气机连接盘，16-上盖板，17-下盖板，18-冷却水进水口，19-润滑油进油口，20-转轴槽，21-分油道，22-冷却水套，23-封油环，24-分离轴承，25-全浮动轴承，26-分离杆，27-内六角孔，28-齿轮，29-伺服电机，30-冷却水出水口，31-润滑油出油口，32-压气壳连接螺母，33-压气壳连接螺栓，34-涡轮壳连接螺母，35-涡轮壳连接螺栓，36-螺栓，37-螺母。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1、2、3、4所示，本实施例提供了一种可变工位涡轮增压，包括有涡轮机1、转轴2和压气机3，所述涡轮机1上设置有转轴2与压气机3连接，所述涡轮机1上设置有涡轮机工位一壳4，所述涡轮机工位一壳4上设置有导热槽5，所述涡轮机工位一壳4的右侧设置有涡轮机工位二壳6，所述涡轮机工位二壳6的两侧分别设置有废气进气管7和废气排出管8，所述压气机3上设置有压气机工位二壳9，所述压气机工位二壳9的右侧设置有空气进气孔10，左侧设置有压气机工位一壳11，所述压气机工位二壳9上端设置有空气出气口12，压气机工位一壳11下设置有支撑底座13，所述涡轮机工位二壳6的右侧和压气机工位一壳11的右侧分别设置有涡轮壳连接盘14和压气机连接盘15，所述涡轮壳连接盘14和压气机工位一壳11的中间设置有上盖板16和下盖板17包住转轴2。所述上盖板16上设置有冷却水进水口18和润滑油进水口19，上盖板16的中部设置有转轴槽20，所述转轴槽20上设置有分油道21，所述上盖板16端面上设置有冷却水套22。所述下盖板17与转轴2连接，连接处从左到右依次设置有封油环23、分离轴承24和全浮动轴承25，所述下盖板17的两端分别布置有全浮动轴承25，所述转轴2上连接有分离杆26，所述分离杆26的伸出端设置有内六角孔27，所述分离杆26的伸出端上连接有齿轮28，所述上盖板16上设置有伺服电机29与齿轮28连接。下盖板17上设置有冷却水出水口29和润滑油出油口30，所述下盖板17的端面上还设置有冷却水套22。可变工位涡轮增压器能根据发动机的瞬时工况，可以随时让涡轮介入，由于可利用伺服电机29带动分离杆26使转轴2轴向移动，所以涡轮介入的程度也是可调的。这样就使涡轮增压器的工作转速范围就会扩大，在发动机低速运转时，可以改变涡轮增压器的工位，这样克服了现有涡轮增压器的低速阻碍排气的效果，进一步提高发动机的性能，也延长了涡轮增压器的性能。并且当涡轮增压器达到寿命极限时，可以将涡轮增压器的工位改为不工作工位，这样并不影响发动机的配气系统，可以与自然吸气发动机相媲美。从而减少了涡轮增压器的使用维修成本，经济型更好。将涡轮壳和压气机壳进行创新设计，使其就有不同的工位，分别为涡轮机的工位一和压气机工位一，涡轮机的工位二和压气机工位二。采用伺服电机29齿轮28传动，从动齿轮28带动分离杆26使分离轴承24分离，由于伺服电机29可根据发动机的转速传感器感知发动机的工作状态，进而可控制伺服电机29的转速，使固连在同一根轴上的压气机3和涡轮机1能沿轴向移动，即可使涡轮增压器处于不同工位。改变现有的涡轮增压器的涡轮机1的设计，改变叶片的方向，使涡轮机1工作时废气能沿涡轮壳的切向流出，在轴向位置提供涡轮机1的工位二。在上盖板16和下盖板17中开出冷却水进出口和润滑油进出口，由于上下盖板的尺寸足够，将冷却水管道和润滑油管道一起布置其中，不仅使结构更加紧凑，同时也方便冷却水和润滑油的循环流动，带走热量。

本发明的可变工位涡轮增压器的涡轮工位是现有的涡轮增压器的两倍，即涡轮机工位一壳4和压气机工位一壳11，涡轮机工位二壳6和压气机工位二壳9，由于轴向多出两个工位壳，所以轴向尺寸比现有的涡轮增压器要大，这样不仅可提供不同的工位，且有利于涡轮增压器的散热，延长涡轮增压器的寿命。压气机工位二壳9与压气机工位一壳11用压气壳连接螺母32和压气壳连接螺栓33连接，且沿径向分六组阵列分布，这样可方便压气机3从压气机工位二壳9中拆装。同样涡轮机工位二壳6与下盖板17用涡轮壳连接螺母34和涡轮壳连接螺栓35连接，沿径向分六组阵列分布，也方便涡轮机1从涡轮机工位一壳4中拆装。在涡轮机工位二壳6上沿径向开出废气排出管8，而不是在轴向开出废气排出管8，这样可避免了发动机低速运转涡轮机对排气的阻碍。利用上盖板16和下盖板17采用螺栓36螺母37连接，这样不仅可以方便可变工位涡轮增压器的拆装和维修，而且避免了整体铸造的复杂性。在涡轮机工位一壳外圈开出导热槽，这样不仅可以加强涡轮机工位一壳的强度，而且可以利于其散热。

如图2所示涡轮壳连接盘14和下盖板17以及压气机工位一壳11和压气机连接盘15是一体的，这样设计可减少连接件的零件数量，使结构更加紧凑。为了实现涡轮增压器的可变工位功能，采用伺服电机29带动传动齿轮28传动，传动齿轮28带动分离杆26，进而可使分离轴承24使转轴2沿轴向移动，从而可实现不同的工位需求。由于涡轮增压器的转轴的转速是相当高的，所以，本发明实例采用的是全浮动轴承25，布置在下盖板17两端，一边各一个，可以保证工作工况比较稳定。在全浮动轴承25外端布置封油环23，起到密封气体的密封润滑油的作用。在上盖板16和下盖板17中开出冷却水套22和润滑油道，在润滑油经润滑油进水口19进入后，分三路分油道21分别对分离轴承24和两端的全浮动轴承25进行润滑，并经过下盖板17的润滑油出油口31流回，往复循环。冷却水经过冷却水进水口18进入后，在上盖板16和下盖板17中的冷却水套22进行循环流动，对涡轮增压器进行冷却。在分离杆26外端开出内六角孔27，这是为了防止在涡轮增压器达到寿命极限时，或是在伺服电机29出现故障时，为了节约维修保养成本，可以利用六角扳手手动将涡轮增压器移动到工位一位置。这样可以保证在出现故障时，提高了解决故障的效率。

如图3所示，改变了现有涡轮增压器的涡轮机的叶片结构，采用直片式，可以保证废气经废气进气管进入后能沿涡轮机工位二壳6切向排出，满足结构和功能上的结构要求。

Claims (2)

1.一种可变工位涡轮增压器，其特征在于：包括有涡轮机（1）、转轴（2）和压气机（3），所述涡轮机（1）上设置有转轴（2）与压气机（3）连接，所述涡轮机（1）上设置有涡轮机工位一壳（4），所述涡轮机工位一壳（4）上设置有导热槽（5），所述涡轮机工位一壳（4）的右侧设置有涡轮机工位二壳（6），所述涡轮机工位二壳（6）的两侧分别设置有废气进气管（7）和废气排出管（8），所述压气机（3）上设置有压气机工位二壳（9），所述压气机工位二壳（9）的右侧设置有空气进气孔（10），左侧设置有压气机工位一壳（11），所述压气机工位二壳（9）上端设置有空气出气口（12），压气机工位一壳（11）下设置有支撑底座（13），所述涡轮机工位二壳（6）的右侧和压气机工位一壳（11）的右侧分别设置有涡轮壳连接盘（14）和压气机连接盘（15），所述涡轮壳连接盘（14）和压气机工位一壳（11）的中间设置有上盖板（16）和下盖板（17）包住转轴（2），所述上盖板（16）上设置有冷却水进水口（18）和润滑油进油口（19），上盖板（16）的中部设置有转轴槽（20），所述转轴槽（20）上设置有分油道（21），所述上盖板（16）端面上设置有冷却水套（22），所述下盖板（17）与转轴（2）连接，连接处从左到右依次设置有封油环（23）、分离轴承（24）和全浮动轴承（25），所述下盖板（17）的两端分别布置有全浮动轴承（25），所述转轴（2）上连接有分离杆（26），所述分离杆（26）的伸出端设置有内六角孔（27），所述分离杆（26）的伸出端上连接有齿轮（28），所述上盖板（16）上设置有伺服电机（29）与齿轮（28）连接。

2.如权利要求1所述的可变工位涡轮增压器，其特征在于：所述下盖板（17）上设置有冷却水出水口（30）和润滑油出油口（31），所述下盖板（17）的端面上还设置有冷却水套（22）。