CN106285931B - 发动机附件驱动系统和混合动力汽车 - Google Patents

Abstract

发动机附件驱动系统包括发动机曲轴、BSG电机、发动机水泵。发动机曲轴上设有曲轴皮带轮，BSG电机上设有电机皮带轮，发动机水泵上设有水泵皮带轮。发动机附件驱动系统还包括惰轮，惰轮包括轴向方向上同轴设置的第一皮带轮和第二皮带轮。曲轴皮带轮、惰轮的第一皮带轮和电机皮带轮之间通过第一皮带连接而构成第一传动轮系。惰轮的第二皮带轮和水泵皮带轮之间通过第二皮带连接而构成第二传动轮系。本发明还涉及一种混合动力汽车。发动机附件驱动系统的结构紧凑，实现了发动机曲轴与BSG电机及其他发动机附件的连接，不会增加发动机曲轴的轴向长度，可避免对现有的发动机系统进行大幅改款重新设计，继承性好。

Description

发动机附件驱动系统和混合动力汽车

技术领域

本发明涉及汽车发动机的技术领域，尤其涉及一种发动机附件驱动系统和采用该发动机附件驱动系统的混合动力汽车。

背景技术

混合动力汽车根据电气元件的布置和功率分类，包括微混合型、适度混合型、基本混合型和完全混合型等汽车。其中，微混合型动力汽车的发动机与传统发动机不同，它采用的是一台一体化的BSG电机(Belt-drivenStarter/Generator，皮带传动启动/发电一体化电机)代替传统的发电机和启动机，BSG电机在汽车起步阶段短时替代发动机驱动汽车，并同时起到启动发动机的作用，在行驶过程中充当发电机提供整车电器负载用电和给蓄电池充电的能力。因此在发动机启动过程中，BSG电机用作主动件用来启动发动机；而车辆在正常行驶时，BSG电机用作被动件，BSG电机断开或者用来发电。

BSG电机由发动机附件皮带驱动。发动机附件一般指发动机前端由曲轴皮带轮驱动的发电机、空调压缩机、助力转向泵、发动机水泵等。现有的微混合型动力汽车的发动机大部分都是在原来的传统发动机的基础上改造的。图1是现有的一种发动机附件驱动系统的结构示意图，请参阅图1，发动机附件驱动系统10包括设于发动机曲轴上的曲轴皮带轮11、设于BSG电机上的电机皮带轮12、设于空调压缩机上的压缩机皮带轮13和皮带14，在曲轴皮带轮11和电机皮带轮12之间的皮带14上设有第一张紧轮15，在电机皮带轮12和压缩机皮带轮13之间的皮带14上设有第二张紧轮16。当BSG电机作为动力源时，电机皮带轮12为主动轮，曲轴皮带轮11为从动轮，由电机皮带轮12通过皮带14带动曲轴皮带轮11运转从而启动发动机。当发动机作为动力源时，曲轴皮带轮11为主动轮，电机皮带轮12为从动轮，由曲轴皮带轮11通过皮带14带动电机皮带轮12运转使BSG电机进入发电工况。BSG电机起停的发动机附件驱动系统10除了具有传统发动机曲轴带动各附件工作的情况之外，还存在BSG电机带动各附件与发动机曲轴旋转的工况，因此BSG电机的发动机附件驱动系统10需要双向张紧，皮带14必须保持一定的张力来传递扭矩而不打滑。在该发动机附件驱动系统10中，通过第一张紧轮15和第二张紧轮16提供张紧力对皮带14进行张紧。由于汽车发动机舱空间有限，因此发动机附件的紧凑性至关重要。而BSG电机、第一张紧轮15和第二张紧轮16占用的空间较多，这样会导致发动机的其它附件(例如发动机水泵等)难于布置，为了布置张紧轮不得不减少发动机附件。

图2是现有的另一种发动机附件驱动系统的结构示意图。请参阅图2，发动机附件驱动系统20的发动机曲轴上同轴设置有第一曲轴皮带轮21和第二曲轴皮带轮22，其中第一曲轴皮带轮21通过第一皮带23连接设于空调压缩机上的压缩机皮带轮24和设于发动机水泵上的水泵皮带轮25，在第一曲轴皮带轮21和水泵皮带轮25之间设置第一张紧轮26提供张紧力。第二曲轴皮带轮22通过第二皮带28连接设于BSG电机上的电机皮带轮29，并在电机皮带轮29的外围设置双向张紧器，双向张紧器具有第二张紧轮31和第三张紧轮32，通过第二张紧轮31和第三张紧轮32提供张紧力对第二皮带28进行张紧。在发动机附件驱动系统20中，发动机曲轴上由于同轴设置有双层皮带轮结构(第一曲轴皮带轮21和第二曲轴皮带轮22)，其轴向长度较长，且需要两根皮带(第一皮带23和第二皮带28)并分别设置独立的张紧装置，导致汽车发动机系统的结构复杂，系统成本较高，且其结构不紧凑轴向长度较长(相较非BSG电机的发动机长25mm以上)，一般汽车用横置发动机很难采用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机附件驱动系统，其结构紧凑，实现了发动机曲轴与BSG电机及其他发动机附件的连接，不会增加发动机曲轴的轴向长度，可避免对现有的发动机系统进行大幅改款重新设计，继承性好。

本发明的另一目的在于提供一种混合动力汽车，其发动机附件驱动系统的结构紧凑，实现了发动机曲轴与BSG电机及其他发动机附件的连接，不会增加发动机曲轴的轴向长度，可避免对现有的发动机系统进行大幅改款重新设计，继承性好。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

一种发动机附件驱动系统，包括发动机曲轴、BSG电机、发动机水泵，发动机曲轴上设有曲轴皮带轮，BSG电机上设有电机皮带轮，发动机水泵上设有水泵皮带轮，发动机附件驱动系统还包括惰轮，惰轮包括轴向方向上同轴设置的第一皮带轮和第二皮带轮，曲轴皮带轮、惰轮的第一皮带轮和电机皮带轮之间通过第一皮带连接而构成第一传动轮系，惰轮的第二皮带轮和水泵皮带轮之间通过第二皮带连接而构成第二传动轮系。

在本发明较佳实施例中，上述发动机附件驱动系统还包括第一张紧轮和第二张紧轮，第一张紧轮和第二张紧轮分别位于BSG电机的两侧并用于对第一皮带进行张紧。

在本发明较佳实施例中，上述第一皮带具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，曲轴皮带轮和电机皮带轮与第一皮带的第一表面接触传动，惰轮的第一皮带轮与第一皮带的第二表面接触传动。

在本发明较佳实施例中，上述发动机附件驱动系统还包括空调压缩机，空调压缩机上设有压缩机皮带轮，曲轴皮带轮、电机皮带轮和压缩机皮带轮呈三角形位置设置，曲轴皮带轮、惰轮的第一皮带轮、电机皮带轮和压缩机皮带轮之间通过第一皮带连接而构成第一传动轮系。

在本发明较佳实施例中，上述惰轮位于BSG电机与发动机曲轴之间，发动机水泵位于BSG电机和空调压缩机之间。

在本发明较佳实施例中，上述惰轮位于发动机曲轴与空调压缩机之间，发动机水泵位于BSG电机和空调压缩机之间。

在本发明较佳实施例中，上述曲轴皮带轮、惰轮的第一皮带轮和电机皮带轮通过第一皮带连接后位于第一纵平面内，惰轮的第二皮带轮和水泵皮带轮通过第二皮带连接后位于第二纵平面内，第一纵平面与第二纵平面平行，且第二纵平面位于第一纵平面的内侧。

在本发明较佳实施例中，上述第一皮带为多楔带，惰轮的第一皮带轮的外周面设有多楔带槽。

在本发明较佳实施例中，上述第二皮带为齿形皮带，惰轮的第二皮带轮和水泵皮带轮为齿形轮结构。

一种混合动力汽车，包括上述的发动机附件驱动系统。

本发明的有益效果是，在本发明较佳实施例中发动机附件驱动系统和具有此发动机附件驱动系统的混合动力汽车中，通过在发动机附件驱动系统上设置BSG电机和惰轮，在惰轮的轴向方向上同轴设置第一皮带轮和第二皮带轮，通过第一皮带将曲轴皮带轮、惰轮的第一皮带轮和电机皮带轮连接传动构成第一传动轮系，通过第二皮带将惰轮的第二皮带轮和水泵皮带轮连接传动构成第二传动轮系，在第一皮带带动惰轮的第一皮带轮传动时，由惰轮的第二皮带轮再利用第二皮带带动水泵皮带轮传动，该发动机附件驱动系统的结构简单、紧凑，没有增加发动机曲轴的轴向长度，也无须对现有的发动机系统作较大幅度的改动，继承性好。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述发动机附件驱动系统和混合动力汽车和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。

附图说明

图1是现有的一种发动机附件驱动系统的结构示意图。

图2是现有的另一种发动机附件驱动系统的结构示意图。

图3是本发明的第一实施例的发动机附件驱动系统的结构示意图。

图4是图3的发动机附件驱动系统与汽车发动机的配置关系示意图。

图5是本发明的第二实施例的发动机附件驱动系统的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的发动机附件驱动系统和混合动力汽车的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

图3是本发明的第一实施例的发动机附件驱动系统的结构示意图，请参图3，本实施例的发动机附件驱动系统200包括发动机曲轴101、BSG电机102、发动机水泵103、惰轮104、张紧装置105、空调压缩机106、第一皮带310和第二皮带320。发动机曲轴101上设有曲轴皮带轮201，BSG电机102上设有电机皮带轮202，发动机水泵103上设有水泵皮带轮203，惰轮104沿轴向上设有第一皮带轮2041和第二皮带轮2042，张紧装置105包括第一张紧轮2051和第二张紧轮2052，空调压缩机106上设有压缩机皮带轮206。

第一皮带310例如是多楔带，但并不以此为限。汽车发动机用多楔带指以平带为基体，在内侧表面排布有等间距纵向40度梯形楔的环形橡胶传动带，其工作面为楔的侧面。第一皮带310具有第一表面310a(环带内侧表面)和与第一表面310a相对的第二表面310b(环带外侧表面)。

第二皮带320例如是齿形皮带，即在内侧表面上设置有连续的啮合齿。

具体地，惰轮104包括轴向方向上同轴设置的第一皮带轮2041和第二皮带轮2042共两层皮带轮结构，图中3中所绘示的第二皮带轮2042的直径小于第一皮带轮2041仅为了方便标示，并非用以限制第一皮带轮2041和第二皮带轮2042的大小关系。本实施例中，第一皮带轮2041例如为多楔带皮带轮结构，第一皮带轮2041的外周面设有多楔带槽与多楔带配合，第二皮带轮2042例如为齿形轮结构，第二皮带轮2042的外周面设有齿形与齿形皮带配合，但并不以此为限。

本实施例中，曲轴皮带轮201、电机皮带轮202和压缩机皮带轮206大致呈三角形位置设置，惰轮104大致位于曲轴皮带轮201和电机皮带轮202之间，水泵皮带轮203大致位于电机皮带轮202和压缩机皮带轮206之间，且惰轮104靠近水泵皮带轮203，惰轮104可安装在发动机水泵103的固定支架(图未示)上，但并不以此为限。

在发动机附件驱动系统200中，曲轴皮带轮201、压缩机皮带轮206、电机皮带轮202和惰轮104的第一皮带轮2041之间通过第一皮带310连接而构成第一传动轮系210，水泵皮带轮203和惰轮104的第二皮带轮2042之间通过第二皮带320连接而构成第二传动轮系220。

第一传动轮系210通过第一皮带310连接传动。具体地，曲轴皮带轮201通过第一皮带310按图3中的逆时钟方向依次连接压缩机皮带轮206、电机皮带轮202、惰轮104的第一皮带轮2041，再连接到曲轴皮带轮201上。本实施例中，曲轴皮带轮201、压缩机皮带轮206和电机皮带轮202与第一皮带310的第一表面310a接触传动，也即是说，曲轴皮带轮201、压缩机皮带轮206和电机皮带轮202位于第一皮带310的环带内侧；惰轮104的第一皮带轮2041与第一皮带310的第二表面310b接触传动，也即是说，惰轮104位于第一皮带310的环带外侧。

本实施例中，张紧装置105是双向张紧器，包括第一张紧轮2051和第二张紧轮2052，第一张紧轮2051和第二张紧轮2052通过该张紧装置105相互连接。张紧装置105设于电机皮带轮202的外侧，第一张紧轮2051位于电机皮带轮202和压缩机皮带轮206之间并位于第一皮带310的第二表面310b，第一张紧轮2051与第一皮带310的第二表面310b抵压接触，以对第一皮带310进行张紧。第二张紧轮2052位于电机皮带轮202和曲轴皮带轮201之间并位于第一皮带310的第二表面310b，更进一步地，第二张紧轮2052位于电机皮带轮202和惰轮104之间，第二张紧轮2052与第一皮带310的第二表面310b抵压接触，以对第一皮带310进行张紧。在其他实施例中，第一张紧轮2051和第二张紧轮2052可分别设置在两个独立的张紧器上，即第一张紧轮2051和第二张紧轮2052为各自独立设置。

第二传动轮系220通过第二皮带320连接传动，水泵皮带轮203和惰轮104的第二皮带轮2042一样也制作成齿形轮结构，惰轮104的第二皮带轮2042通过第二皮带320与水泵皮带轮203连接。

空调压缩机106是发动机的一个可选附件，在本实施例中包含空调压缩机106。但在其他实施例中，空调压缩机106以及压缩机皮带轮206可省略，例如当汽车车内不安装空调时，或者当使用电动空调压缩机时，电动空调压缩机不通过该发动机附件驱动系统200进行驱动。在省略空调压缩机106的情形下，则第一皮带310将曲轴皮带轮201、电机皮带轮202和惰轮104的第一皮带轮2041相连而构成上述的第一传动轮系210，也可以用一个导向轮取代压缩机皮带轮206用以保持第一皮带310的走向。

图4是图3的发动机附件驱动系统与汽车发动机的配置关系示意图，请结合图4，汽车发动机100包括发动机曲轴101和与发动机曲轴101连接的发动机飞轮330，图4中绘示虚线a是指发动机曲轴101的轴心线。第一传动轮系210位于同一纵平面内，也即是说，曲轴皮带轮201、惰轮104的第一皮带轮2041、第二张紧轮2052、电机皮带轮202、第一张紧轮2051和压缩机皮带轮206通过第一皮带310连接后位于同一纵平面(第一纵平面)内。第二传动轮系220位于另一个纵平面(第二纵平面)内，也即是说，惰轮104的第二皮带轮2042和水泵皮带轮203通过第二皮带320连接后位于同一纵平面(第二纵平面)并与第一传动轮系210所在的纵平面(第一纵平面)平行设置，且第二传动轮系220所在的纵平面(第二纵平面)位于第一传动轮系210所在的纵平面(第一纵平面)的内侧(即靠向汽车发动机100的中心所在的一侧)，即第一纵平面与第二纵平面平行，且第二纵平面位于第一纵平面的内侧，如图4所示，这样第二传动轮系220的设置不会增加发动机的轴向长度，使发动机系统的整体结构紧凑。

该发动机附件驱动系统200具有以下四种工况。

第一种工况：发动机正常工作工况，发动机曲轴101是动力源，曲轴皮带轮201为主动轮，第一传动轮系210的曲轴皮带轮201例如按图3中顺时针方向旋转，依次带动压缩机皮带轮206、电机皮带轮202、惰轮104的第一皮带轮2041进行传动。此时，压缩机皮带轮206与电机皮带轮202之间的皮带为紧边，电机皮带轮202与惰轮104之间的皮带为松边，张紧装置105调整第一张紧轮2051和第二张紧轮2052的位置对第一皮带310进行张紧。与此同时，在第一皮带310对惰轮104的第一皮带轮2041的传动带动下，惰轮104按图3中逆时针旋转，此时在第二传动轮系210中，惰轮104的第二皮带轮2042为主动轮，利用第二皮带320带动水泵皮带轮203进行传动。

第二种工况：发动机启动工况，当汽车暂时关闭发动机后需要重新启动发动机时，此时，BSG电机102是动力源，第一传动轮系210的电机皮带轮202为主动轮，电机皮带轮202例如按图3中顺时针方向旋转，依次带动惰轮104的第一皮带轮2041、曲轴皮带轮201、压缩机皮带轮206进行传动。此时，压缩机皮带轮206与电机皮带轮202之间的皮带为松边，电机皮带轮202与惰轮104的第一皮带轮2041之间的皮带为紧边，张紧装置105再次调整第一张紧轮2051和第二张紧轮2052的位置对第一皮带310进行张紧，由BSG电机102带动发动机曲轴101转动，从而启动发动机。与此同时，在第一皮带310对惰轮104的第一皮带轮2041的传动带动下，惰轮104按图3中逆时针旋转，此时在第二传动轮系220中，惰轮104的第二皮带轮2042为主动轮，利用第二皮带320带动水泵皮带轮203进行传动。

第三种工况：制动能量回收工况，与发动机正常工作工况相似，但在制动能量回收工况下，BSG电机102必须发电，通过BSG电机102将汽车在制动或惯性滑行中释放的多余能量转化为电能储存在蓄电池中。

第四种工况：助力工况，与发动机启动工况相似，但在助力工况下，由BSG电机102提供给发动机曲轴101旋转的额外能量，通过位于汽车发动机100后端的与发动机曲轴101连接的发动机飞轮330将动力输出给整车传动系。

本实施例中，BSG电机102即要充当启动机提供启动发动机的动力，实现发动机快速启动，同时也要充当发电机提供整车电器负载用电和给蓄电池充电的功能。因此，随着不同工况的切换，皮带松边和皮带紧边也会在BSG电机102两侧相对转换，在BSG电机102两侧的皮带上分别设置第一张紧轮2051和第二张紧轮2052，由第一张紧轮2051和第二张紧轮2052无论在什么工况下均能提供相应的张紧力对第一皮带310进行张紧。

图5是本发明的第二实施例的发动机附件驱动系统的结构示意图，请参图5，本实施例的发动机附件驱动系统200a与第一实施例的发动机附件驱动系统200包含的各元件相同，不同之处在于部分元件的排布方式上。在本实施例中，惰轮104大致位于曲轴皮带轮201和压缩机皮带轮206之间，水泵皮带轮203大致位于电机皮带轮202和压缩机皮带轮206之间。即相较于第一实施例，本实施例主要改变在于惰轮104的安放位置，在第一实施例中，惰轮104大致位于曲轴皮带轮201和电机皮带轮202之间，而在本实施例中，惰轮104大致位于曲轴皮带轮201和压缩机皮带轮206之间。在此，改变惰轮104的位置不会影响发动机附件驱动系统200a的工作性能，但在发动机舱内布置这些发动机附件时，提供了另一种安装方式，提高了各发动机附件在发动机舱内的安装弹性。关于本实施例的发动机附件驱动系统200a的其他结构可以参见上述第一实施例，在此不赘述。

本发明还提供一种混合动力汽车，该混合动力汽车包括如上所述的发动机附件驱动系统，该混合动力汽车例如可以是微混合型动力汽车。关于该混合动力汽车的其他结构可以参见现有技术，在此不赘述。

本发明实施例的发动机附件驱动系统和具有该发动机附件驱动系统的混合动力汽车，通过在发动机附件驱动系统上设置BSG电机和惰轮，在惰轮的轴向方向上同轴设置第一皮带轮和第二皮带轮，通过第一皮带将曲轴皮带轮、惰轮的第一皮带轮和电机皮带轮连接传动构成第一传动轮系，通过第二皮带将惰轮的第二皮带轮和水泵皮带轮连接传动构成第二传动轮系，在第一皮带带动惰轮的第一皮带轮传动时，由惰轮的第二皮带轮再利用第二皮带带动水泵皮带轮传动，该发动机附件驱动系统的结构简单、紧凑，没有增加发动机曲轴的轴向长度，也无须对现有的发动机系统作较大幅度的改动，继承性好。

以上对本发明所提供的发动机附件驱动系统和混合动力汽车进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种发动机附件驱动系统，包括发动机曲轴、BSG电机、发动机水泵、空调压缩机，所述发动机曲轴上设有曲轴皮带轮，所述BSG电机上设有电机皮带轮，所述发动机水泵上设有水泵皮带轮，所述空调压缩机上设有压缩机皮带轮，其特征是，所述发动机附件驱动系统还包括惰轮，所述惰轮包括轴向方向上同轴设置的第一皮带轮和第二皮带轮，所述曲轴皮带轮、所述惰轮的第一皮带轮、所述电机皮带轮和所述压缩机皮带轮之间通过第一皮带连接而构成第一传动轮系，所述惰轮的第二皮带轮和所述水泵皮带轮之间通过第二皮带连接而构成第二传动轮系，所述第一传动轮系和所述第二传动轮系叠加设置在汽车发动机前端，所述曲轴皮带轮、所述电机皮带轮和所述压缩机皮带轮呈三角形位置设置，所述惰轮和所述水泵皮带轮位于由所述曲轴皮带轮、所述电机皮带轮和所述压缩机皮带轮所形成的三角区域范围内。

2.如权利要求1所述的发动机附件驱动系统，其特征是，所述发动机附件驱动系统还包括第一张紧轮和第二张紧轮，所述第一张紧轮和所述第二张紧轮分别位于所述BSG电机的两侧并用于对所述第一皮带进行张紧。

3.如权利要求1所述的发动机附件驱动系统，其特征是，所述第一皮带具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述曲轴皮带轮和所述电机皮带轮与所述第一皮带的第一表面接触传动，所述惰轮的第一皮带轮与所述第一皮带的第二表面接触传动。

4.如权利要求1所述的发动机附件驱动系统，其特征是，所述惰轮位于所述BSG电机与所述发动机曲轴之间，所述发动机水泵位于所述BSG电机和所述空调压缩机之间。

5.如权利要求1所述的发动机附件驱动系统，其特征是，所述惰轮位于所述发动机曲轴与所述空调压缩机之间，所述发动机水泵位于所述BSG电机和所述空调压缩机之间。

6.如权利要求1所述的发动机附件驱动系统，其特征是，所述曲轴皮带轮、所述惰轮的第一皮带轮和所述电机皮带轮通过所述第一皮带连接后位于第一纵平面内，所述惰轮的第二皮带轮和所述水泵皮带轮通过所述第二皮带连接后位于第二纵平面内，所述第一纵平面与所述第二纵平面平行，且所述第二纵平面位于所述第一纵平面的内侧。

7.如权利要求1所述的发动机附件驱动系统，其特征是，所述第一皮带为多楔带，所述惰轮的第一皮带轮的外周面设有多楔带槽。

8.如权利要求1所述的发动机附件驱动系统，其特征是，所述第二皮带为齿形皮带，所述惰轮的第二皮带轮和所述水泵皮带轮为齿形轮结构。

9.一种混合动力汽车，其特征是，所述混合动力汽车包括如权利要求1至8任一项所述的发动机附件驱动系统。