CN109386376B - 发动机增压系统、汽车及发动机增压系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

为克服现有发动机增压系统中存在动力响应慢、工况效率低和难以高负荷工作的问题，本发明提供了一种发动机增压系统，包括发动机、涡轮压气机、电机和废气涡轮机，所述涡轮压气机设置于所述发动机的进气管道，所述废气涡轮机设置于发动机的出气管道，所述发动机、电机和废气涡轮机各自独立地驱动或协同驱动所述涡轮压气机。本发明还提供了包括上述发动机增压系统的一种汽车及发动机增压系统的控制方法。本发明提供的发动机增压系统结合了发动机、电机和废气涡轮机三种动力装置，在发动机全转速范围内皆能提供最快的动力响应速度，促进气缸内的燃油充分燃烧。

Description

发动机增压系统、汽车及发动机增压系统的控制方法

技术领域

本发明属于汽车设备技术领域，具体涉及一种发动机增压系统、汽车及发动机增压系统的控制方法。

背景技术

发动机增压系统就是将空气预先压缩后供入气缸，以提高空气密度以及增加进气量的加压系统。通过发动机增压系统可使发动机进气量增加，增加循环供油量，从而可增加发动机功率。现有的发动机增压系统主要有：

废气涡轮增压：配有废气增压器的发动机增压系统，外界空气经过空滤后通往废气涡轮增压器的压气机，进气得以压缩，压缩后的高温高压气体经过中冷器的冷却后通往发动机，而发动机排出的高能量气体通往涡轮机从而推动增压器运转。相比于普通的自然吸气发动机，废气涡轮利用了原本损失至大气中的废气能量来提高发动机充气量、降低泵气损失，从而提高发动机的动力性能，使燃料燃烧更加完全，提高燃烧效率降低排放。但由于发动机较低转速的工况下废气能量不足以推动废气涡轮有效工作，故在此工况下废气涡轮增压效果不明显；再者通过发动机排出的废气来推动废气涡轮使之建立起一定的转速要有一定的过程，即“涡轮迟滞”现象，具体表现为动力响应慢，驾驶性不佳。为了克服上述问题，现有“双涡轮增压”的技术方案，即采用两个质量较轻的小涡轮来减缓“涡轮迟滞”现象，同时满足发动机中高转速下的充气量。

机械增压：机械增压器分鲁氏式、罗茨式、离心式三种。与废气涡轮器相似，外界空气经过空滤后到达机械增压器处受到增压，增压了的空气流经中冷器冷却后通往发动机。机械增压器是直接与发动机连接的，因此它的运转需要消耗发动机一定的功率，效率不如废气涡轮增压，不过机械增压器可以随发动机的运转而运转，使得迟滞现象大大削弱，具体表现为动力响应快，低转速下提速性能佳。不过机械增压的缺点是其摩擦损耗会随着转速的上升而提高，在高转速下的效率较低。

TSI发动机双增压：TSI是Twincharged Stratified Injection的简写，TSI发动机同时整合了废气涡轮增压器与机械增压器，利用了各自的优势，在低转速下使用机械增压器，在中低转速下同时使用机械增压器与废气涡轮增压器，在中高转速与高转速下断开机械增压器的动力并把机械增压器短路，仅使用废气涡轮增压器。

三涡轮增压：随着电气化技术的日益发展，如今出现一种“电子涡轮增压器”，即利用高转速电机为动力源来驱动压气机的增压器，在该电机的带动下压气机能在极短的时间内从静止达到相当高的转速，响应速度甚至比机械增压还要快，在发动机转速低的工况下相当有效，但该电机不能长时间高负荷地工作。其中的三个涡轮包括一个电子涡轮和两个废气涡轮，通过进气系统中的阀门来改变气路，针对在现有的一类发动机，该系统有以下几种工作模式：

(1)发动机怠速：只有1号废气涡轮工作：

(2)怠速～1400r/min：电子涡轮介入，1号废气涡轮增压后的进气通往电子涡轮处再次得到增压，由于电子涡轮响应速度快，即使在低转速下动力输出响应性也佳；

(3)1400～2300r/min：电子涡轮退出，1号废气涡轮单独工作，由于此工况下排气压力足够，故1号废气涡轮单独工作能满足要求；

(4)2300～2800r/min：2号废气涡轮介入工作，与1号废气涡轮串联，2号废气涡轮增压后的进气通往1号废气涡轮得到再次增压后送往发动机，从而保证中转速下的动力性；

(5)2800r/min后：1号废气涡轮与2号废气涡轮并联，两者独立工作。

另一三涡轮增压：另一发动机中的三涡轮增压技术方案同样采用了一个电动涡轮加两个废气涡轮，但其具体布置及工作方式与上述的方案不同。在发动机低转速工况时废气涡轮增压器转速不足，经电动涡轮增压后的高速高压空气推开废气涡轮的压气机进入发动机；当发动机达到一定转速后废气拥有足够的能量，进气道中的阀门把电动涡轮短路，进气直接由两个并联的废气涡轮进行增压。

现有的发动机增压系统主要存在的缺点有：废气涡轮增压在发动机较低转速的工况下增压效果不明显，有“涡轮迟滞”现象，动力响应慢。机械增压高转速工况效率低。电子涡轮难以长时间高负荷地工作。

发明内容

针对现有发动机增压系统中存在动力响应慢、工况效率低和难以高负荷工作的问题，本发明提供了一种发动机增压系统、汽车及发动机增压系统的控制方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种发动机增压系统，包括发动机、涡轮压气机、电机和废气涡轮机，所述涡轮压气机设置于所述发动机的进气管道，所述废气涡轮机设置于发动机的出气管道，所述发动机、电机和废气涡轮机各自独立地驱动或协同驱动所述涡轮压气机。

可选地，所述涡轮压气机包括第一壳体和旋转涡轮，所述第一壳体环绕包裹所述旋转涡轮的外围，所述第一壳体上设置有第一进气口和第一出气口，所述第一进气口连接有空气过滤器，所述第一出气口连通所述发动机的进气管道，所述第一进气口位于所述旋转涡轮的中心轴线上，所述第一出气口位于所述旋转涡轮的切线方向上，所述旋转涡轮的中心轴线上设置有用于驱动所述旋转涡轮转动的转轴，所述转轴延伸出所述第一壳体外部。

可选地，所述电机具有第一输出轴，所述第一输出轴与所述转轴之间设置有第一离合器。

可选地，所述发动机增压系统还包括行星齿轮机构，所述行星齿轮机构用于选择性地将所述发动机或所述废气涡轮机的动力传动至所述涡轮压气机。

可选地，所述行星齿轮机构包括制动器、齿圈、太阳轮、行星架和多个行星轮，所述齿圈设置有齿圈内齿，所述太阳轮转动设置于所述齿圈的中心轴线上，多个所述行星轮环绕所述太阳轮设置，且所述行星轮啮合于所述太阳轮啮合和所述齿圈内齿之间，多个所述行星轮分别转动连接至所述行星架上，所述行星架的旋转轴线上连接有用于驱动所述涡轮压气机的驱动轴，所述废气涡轮机具有第二输出轴，所述第二输出轴连接于所述太阳轮的旋转轴线上；所述制动器用于制动所述齿圈或解除对所述齿圈的制动。

可选地，所述行星齿轮机构还包括驱动带轮，所述齿圈设置有齿圈外齿，所述驱动带轮和所述齿圈外齿的之间设置有皮带相互传动，所述驱动带轮的中心轴线上设置有传动轴，所述发动机具有第三输出轴，所述第三输出轴和所述传动轴之间设置有第二离合器；所述制动器用于制动所述太阳轮或解除对所述太阳轮的制动。

可选地，所述第二输出轴上连接有制动齿轮，所述制动器通过制动所述制动齿轮或解除对所述制动齿轮的制动，以制动所述太阳轮或解除对所述太阳轮的制动。

可选地，所述制动器包括固定壳体以及设置于所述固定壳体内部的制动杆、压缩弹簧、电磁线圈和衔铁，所述衔铁连接于所述制动杆上，所述压缩弹簧套接于所述制动杆上，且所述压缩弹簧的一端抵接所述衔铁，所述压缩弹簧的另一端抵接所述固定壳体的内壁，所述制动杆的两端分别延伸出所述固定壳体，所述衔铁可在所述电磁线圈的吸引下带动所述制动杆在第一位置、第二位置和第三位置之间位移；

所述电磁线圈未通电状态下，所述制动杆由所述压缩弹簧的弹性推动下置于第一位置，此时所述制动杆的一端与所述第二输出轴上的制动齿轮啮合，限制所述太阳轮的转动；

所述电磁线圈通入第一电流的状态下，所述衔铁在所述电磁线圈的吸引下带动所述制动杆由所述第一位置移动至第二位置，所述压缩弹簧被压缩，此时所述制动杆的两端与所述第二输出轴上的制动齿轮和所述齿圈相互分离；

所述电磁线圈通入第二电流的状态下，所述第二电流大于所述第一电流，所述衔铁在所述电磁线圈的吸引下带动所述制动杆由所述第二位置移动至第三位置，所述压缩弹簧被进一步压缩，此时所述制动杆的另一端与所述齿圈啮合，限制所述齿圈的转动。

可选地，所述废气涡轮机包括第二壳体、驱动涡轮和废气旁通管，所述第二壳体环绕包裹于所述驱动涡轮的外围，所述第二壳体上设置有第二进气口和第二出气口，所述第二进气口连通所述发动机的出气管道，所述第二出气口连接有催化器，所述第二进气口位于所述驱动涡轮的切线方向，所述第二出气口位于所述驱动涡轮的中心轴线上，所述第二输出轴连接在所述驱动涡轮的中心轴线上，所述废气旁通管的两端分别并接在所述第二进气口和第二出气口上，所述废气旁通管上设置有用于控制气体流通的废气旁通阀。

可选地，所述发动机增压系统还包括用于控制所述发动机、电机和废气涡轮机各自独立地驱动或协同驱动所述涡轮压气机的控制单元。

本发明还提供了一种汽车，包括如上所述的发动机增压系统。

一方面，本发明提供了一种发动机增压系统的控制方法，包括：

当发动机处于由静止起步工况：启动电机，通过电机独立驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压，此时控制废气涡轮机处于非工作状态，同时控制发动机与涡轮压气机断开连接；

当发动机处于中低转速工况：断开电机与涡轮压气机的连接，停止电机，此时控制废气涡轮机处于非工作状态，同时控制发动机独立驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

当发动机处于中高转速及高转速工况：断开电机与涡轮压气机的连接，停止电机，将废气涡轮机接入发动机的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机运转，通过所述废气涡轮机的运转驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压，同时控制发动机与涡轮压气机断开连接。

可选地，所述控制方法包括：

当发动机处于由静止起步工况：通过第一离合器接合电机和涡轮压气机，启动电机，由电机独立驱动涡轮压气机运转，废气涡轮机和发动机通过行星齿轮机构连接涡轮压气机，废气涡轮机连接太阳轮，发动机通过第二离合器连接齿圈，涡轮压气机连接行星架，此时通过控制废气旁通阀打开，使发动机的废气不流经废气涡轮机，以使废气涡轮机处于非工作状态，通过第二离合器断开发动机和齿圈，使整个行星齿轮机构处于空转状态；

当发动机处于中低转速工况：断开第一离合器，停止电机，此时通过控制废气旁通阀打开，使发动机的废气不流经废气涡轮机，以使废气涡轮机处于非工作状态，通过控制制动器将太阳轮制动，接合第二离合器，发动机带动齿圈转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，行星架驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

当发动机处于中高转速及高转速工况：断开第一离合器，停止电机，此时通过控制废气旁通阀闭合，使发动机的废气流经废气涡轮机，当废气涡轮机负荷过大时，则打开废气旁通阀让部分废气不经过驱动涡轮直接流走以起到保护泄压的作用，同时，通过第二离合器断开发动机和齿圈，控制制动器将齿圈制动，废气涡轮机带动太阳轮转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，行星架驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压。

另一方面，本发明提供了一种发动机增压系统的控制方法，包括：

当发动机处于静止起步工况：启动电机，通过电机和发动机共同驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压，此时控制废气涡轮机处于非工作状态；

当发动机处于中低转速工况：断开电机与涡轮压气机的连接，停止电机，此时控制废气涡轮机处于非工作状态，同时控制发动机独立驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

当发动机处于中高转速及高转速工况：断开电机与涡轮压气机的连接，停止电机，将废气涡轮机接入发动机的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机运转，通过所述废气涡轮机的运转驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压，同时控制发动机与涡轮压气机断开连接。

可选地，所述控制方法包括：

当发动机处于由静止起步工况：通过第一离合器接合电机和涡轮压气机，启动电机，废气涡轮机和发动机通过行星齿轮机构连接涡轮压气机，废气涡轮机连接太阳轮，发动机通过第二离合器连接齿圈，涡轮压气机连接行星架，通过控制制动器将太阳轮制动，接合第二离合器，发动机带动齿圈转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，涡轮压气机由电机和行星架共同驱动运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

当发动机处于中低转速工况：断开第一离合器，停止电机，此时通过控制废气旁通阀打开，使发动机的废气不流经废气涡轮机，以使废气涡轮机处于非工作状态，通过控制制动器将太阳轮制动，接合第二离合器，发动机带动齿圈转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，行星架驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

当发动机处于中高转速及高转速工况：断开第一离合器，停止电机，此时通过控制废气旁通阀闭合，使发动机的废气流经废气涡轮机，当废气涡轮机负荷过大时，则打开废气旁通阀让部分废气不经过驱动涡轮直接流走以起到保护泄压的作用，同时，通过第二离合器断开发动机和齿圈，控制制动器将齿圈制动，废气涡轮机带动太阳轮转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，行星架驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压。

另一方面，本发明提供了一种发动机增压系统的控制方法，包括：

发动机在中低转速工况下急加速：此时控制废气涡轮机处于非工作状态，启动电机，涡轮压气机由电机和发动机两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

发动机在中高转速工况下急加速：将废气涡轮机接入发动机的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机运转，通过所述废气涡轮机的运转驱动涡轮压气机运转，启动电机，此时涡轮压气机由电机和废气涡轮机两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压，同时控制发动机与涡轮压气机断开连接。

可选地，所述控制方法包括：

发动机在中低转速工况下急加速：通过第一离合器接合电机和涡轮压气机，启动电机，废气涡轮机和发动机通过行星齿轮机构连接涡轮压气机，废气涡轮机连接太阳轮，发动机通过第二离合器连接齿圈，涡轮压气机连接行星架，此时通过控制废气旁通阀打开，使发动机的废气不流经废气涡轮机，以使废气涡轮机处于非工作状态，通过控制制动器将太阳轮制动，接合第二离合器，发动机带动齿圈转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，涡轮压气机由电机和行星架两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

发动机在中高转速工况下急加速：通过第一离合器接合电机和涡轮压气机，启动电机，此时通过控制废气旁通阀闭合，使发动机的废气流经废气涡轮机，同时，通过第二离合器断开发动机和齿圈，控制制动器将齿圈制动，废气涡轮机带动太阳轮转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，涡轮压气机由电机和行星架两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压。

另一方面，本发明提供了一种发动机增压系统的控制方法，包括：

发动机在中低转速工况下急加速：断开电机与涡轮压气机的连接，电机停止运转，此时控制废气涡轮机处于非工作状态，涡轮压气机由发动机独立驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

发动机在中高转速工况下急加速：将废气涡轮机接入发动机的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机运转，通过所述废气涡轮机的运转驱动涡轮压气机运转，启动电机，此时涡轮压气机由电机和废气涡轮机两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压，同时控制发动机与涡轮压气机断开连接。

可选地，所述控制方法包括：

发动机在中低转速工况下急加速：通过第一离合器断开电机和涡轮压气机，停止电机，废气涡轮机和发动机通过行星齿轮机构连接涡轮压气机，废气涡轮机连接太阳轮，发动机通过第二离合器连接齿圈，涡轮压气机连接行星架，此时通过控制废气旁通阀打开，使发动机的废气不流经废气涡轮机，以使废气涡轮机处于非工作状态，通过控制制动器将太阳轮制动，接合第二离合器，发动机带动齿圈转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，行星架驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

发动机在中高转速工况下急加速：通过第一离合器接合电机和涡轮压气机，启动电机，此时通过控制废气旁通阀闭合，使发动机的废气流经废气涡轮机，同时，通过第二离合器断开发动机和齿圈，控制制动器将齿圈制动，废气涡轮机带动太阳轮转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，涡轮压气机由电机和行星架两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压。

根据本发明提供的发动机增压系统，结合了三种驱动动力装置，包括发动机、电机和废气涡轮机，通过发动机、电机和废气涡轮机各自独立地驱动或共同驱动所述涡轮压气机，有效地结合发动机、电机和废气涡轮机的优势同时规避不足，在各工况下，发动机、电机和废气涡轮机三者相互配合，在发动机全转速范围内皆能提供最快的动力响应速度，保证充足的供气量，促进气缸内的燃油充分燃烧，提高热效率，增强动力，节省燃油，降低污染物排放。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的发动机增压系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的未通电状态下发动机增压系统其制动器的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的通弱电状态下发动机增压系统其制动器的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的通强电状态下发动机增压系统其制动器的结构示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、电机；11、第一输出轴；2、第一离合器；3、涡轮压气机；31、第一壳体；311、第一进气口；312、第一出气口；32、旋转涡轮；321、转轴；4、行星齿轮机构；41、齿圈；411、齿圈内齿；412、齿圈外齿；42、行星齿轮；43、制动器；431、固定壳体；432、电磁线圈；433、压缩弹簧；434、衔铁；435、制动杆；44、行星架；441、驱动轴；45、太阳轮；46、皮带；47、驱动带轮；48、制动齿轮；49、传动轴；5、废气涡轮机；51、第二壳体；511、第二进气口；512、第二出气口；52、驱动涡轮；53、废气旁通管；531、废气旁通阀；54、第二输出轴；6、第二离合器；7、发动机；71、第三输出轴；8、控制单元。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1所示，本实施例公开了一种发动机增压系统，包括发动机7、涡轮压气机3、电机1和废气涡轮机5，所述涡轮压气机3设置于所述发动机7的进气管道，所述废气涡轮机5设置于发动机7的出气管道，所述发动机7、电机1和废气涡轮机5各自独立地驱动或协同驱动所述涡轮压气机3。

本发动机增压系统结合了三种驱动动力装置，包括发动机7、电机1和废气涡轮机5，通过发动机7、电机1和废气涡轮机5各自独立地驱动或共同驱动所述涡轮压气机3，有效地结合发动机7、电机1和废气涡轮机5的优势同时规避不足，在各工况下，发动机7、电机1和废气涡轮机5三者相互配合，在发动机7全转速范围内皆能提供最快的动力响应速度，保证充足的供气量，促进气缸内的燃油充分燃烧，提高热效率，增强动力，节省燃油，降低污染物排放。

所述废气涡轮机5设置于发动机7的出气管道上，可利用发动机7排放的废气产生驱动力，从而对所述涡轮压气机3进行驱动旋转。

在本实施例中，所述涡轮压气机3包括第一壳体31和旋转涡轮32，所述第一壳体31环绕包裹所述旋转涡轮32的外围，所述第一壳体31为蜗壳状薄壁壳体，所述第一壳体31上设置有第一进气口311和第一出气口312，所述第一进气口311连接有空气过滤器，通过所述空气过滤器能够对进入涡轮压气机3的空气进行过滤，以去除空气中会影响气缸中燃烧的杂质；所述第一出气口312连通所述发动机7的进气管道，已将增压后的空气传输至发动机7，在部分实施例中，可在所述涡轮压气机3和所述发动机7之间设置中冷器，以对增压后的空气进行降温，所述第一进气口311位于所述旋转涡轮32的中心轴线上，所述第一出气口312位于所述旋转涡轮32的切线方向上，所述旋转涡轮32的中心轴线上设置有用于驱动所述旋转涡轮32转动的转轴321，所述转轴321延伸出所述第一壳体31外部。

所述涡轮压气机3的增压原理在于：通过所述转轴321带动所述旋转涡轮32转动，所述旋转涡轮32的转动带动气流从旋转涡轮32轴向的第一进气口311进入，同时由所述旋转涡轮32的径向排出，且从径向排出的空气在所述第一壳体31内壁的引导下做圆周运动，并由所述第一出气口312排出，从而对发动机7进气管道中的空气进行压缩，提高进气效率。

在本实施例中，所述电机1具有第一输出轴11，所述第一输出轴11与所述转轴321之间设置有第一离合器2，所述第一离合器2为可通过电控自动离合的电磁离合器，通过所述第一离合器2可将第一输出轴11和所述转轴321相互连接传动或相互分离。

在本实施例中，所述发动机增压系统还包括行星齿轮机构4，所述行星齿轮机构4用于选择性地将所述发动机7或所述废气涡轮机5的动力传动至所述涡轮压气机3，或使所述涡轮压气机3与所述发动机7或所述废气涡轮机5断开传动。

具体的，所述行星齿轮机构4包括制动器43、齿圈41、太阳轮45、行星架44和多个行星齿轮42，所述齿圈41设置有齿圈内齿411，所述太阳轮45转动设置于所述齿圈41的中心轴线上，多个所述行星齿轮42环绕所述太阳轮45设置，且所述行星齿轮42的一侧与所述太阳轮45啮合，所述行星齿轮42的另一侧与所述齿圈内齿411啮合，多个所述行星齿轮42分别转动连接至所述行星架44上，所述行星架44的旋转轴线上连接有用于驱动所述涡轮压气机3的驱动轴441，具体的，所述驱动轴441连接于所述旋转涡轮32的旋转轴线上，以驱动所述旋转涡轮32的转动，所述废气涡轮机5具有第二输出轴54，所述第二输出轴54连接于所述太阳轮45的旋转轴线上；所述制动器43用于制动所述齿圈41或解除对所述齿圈41的制动。

在本实施例中，所述行星齿轮机构4还包括驱动带轮47，所述齿圈41设置有齿圈外齿412，所述驱动带轮47和所述齿圈外齿412之间设置有皮带46相互传动，所述驱动带轮47的中心轴线上设置有传动轴49，所述发动机7具有第三输出轴71，所述第三输出轴71和所述传动轴49之间设置有第二离合器6；所述第二离合器6为可通过电控自动离合的电磁离合器，通过所述第二离合器6可将第三输出轴71和所述传动轴49相互连接传动或相互分离。所述制动器43用于制动所述太阳轮45或解除对所述太阳轮45的制动。

当需要所述发动机7对所述涡轮压气机3进行驱动时，所述制动器43对所述太阳轮45进行制动，以使所述太阳轮45保持固定，此时通过所述第二离合器6将所述第三输出轴71和所述传动轴49接合，所述发动机7带动所述驱动带轮47进行转动，所述驱动带轮47通过皮带46带动所述齿圈41转动，由于此时所述太阳轮45保持固定，所述行星齿轮42在所述齿圈41的带动下绕所述太阳轮45做圆周运动，以带动所述行星架44旋转，最终驱动所述涡轮压气机3的转轴321的转动，涡轮压气机3开始工作。

当需要所述涡轮压气机3与所述发动机7断开传动时，所述制动器43解除对所述太阳轮45的制动，所述太阳轮45可自由转动，此时通过所述第二离合器6将所述第三输出轴71和所述传动轴49断开传动，所述齿圈41可相对于所述行星架44空转，即所述涡轮压气机3可相对所述发动机7空转。

为了实现所述制动器43对所述太阳轮45和所述齿圈41的制动，所述第二输出轴54上连接有制动齿轮48，所述制动器43通过制动所述制动齿轮48或解除对所述制动齿轮48的制动，以制动所述太阳轮45或解除对所述太阳轮45的制动。

在本实施中，所述行星齿轮机构4对所述废气涡轮机5和发动机7有减速增扭的作用，有利于提高输出力矩。

本发动机增压系统在涡轮压气机3、废气涡轮机5和发动机7之间设置了所述行星齿轮机构4，通过所述制动器43可以分别对所述齿圈41和太阳轮45实现制动效果，从而实现所述发动机7和所述废气涡轮机5对所述涡轮压气机3驱动力的快速切换，提高不同工况下的涡轮压气机3驱动力来源的切换速度；当所述制动器43同时解除对所述齿圈41和太阳轮45的制动时，则可使行星齿轮机构4处于空转，即避免所述发动机7、所述废气涡轮机5和所述涡轮压气机3三者之间的相互干涉。

所述制动器43包括固定壳体431以及设置于所述固定壳体431内部的制动杆435、压缩弹簧433、电磁线圈432和衔铁434，所述衔铁434连接于所述制动杆435上，所述压缩弹簧433套接于所述制动杆435上，且所述压缩弹簧433的一端抵接所述衔铁434，所述压缩弹簧433的另一端抵接所述固定壳体431的内壁，所述制动杆435的两端分别延伸出所述固定壳体431，所述衔铁434可在所述电磁线圈432的吸引下带动所述制动杆435在第一位置、第二位置和第三位置之间位移。

如图2所示，所述电磁线圈432未通电状态下，所述制动杆435由所述压缩弹簧433的弹性推动下置于第一位置，此时所述制动杆435的一端与所述第二输出轴54上的制动齿轮48啮合，由于所述制动齿轮48与所述第二输出轴54连接，所述第二输出轴54与所述太阳轮45连接，故限制所述制动齿轮48的转动可限制所述太阳轮45的转动。

如图3所示，所述电磁线圈432入第一电流的状态下，所述衔铁434受所述电磁线圈432弱吸引，所述衔铁434在所述电磁线圈432的吸引下带动所述制动杆435由所述第一位置移动至第二位置，所述压缩弹簧433被压缩，此时所述制动杆435的两端与所述第二输出轴54上的制动齿轮48和所述齿圈41相互分离；

如图4所示，所述电磁线圈432通入第二电流的状态下，所述第二电流大于所述第一电流，所述衔铁434受所述电磁线圈432强吸引，所述衔铁434在所述电磁线圈432的吸引下带动所述制动杆435由所述第二位置移动至第三位置，所述制动杆435置于第三位置，所述压缩弹簧433被进一步压缩，此时所述制动杆435的另一端与所述齿圈41啮合，限制所述齿圈41的转动。

所述废气涡轮机5包括第二壳体51、驱动涡轮52和废气旁通管53，所述第二壳体51环绕包裹于所述驱动涡轮52的外围，所述第二壳体51为蜗壳状薄壁壳体，所述第二壳体51上设置有第二进气口511和第二出气口512，所述第二进气口511连通所述发动机7的出气管道，所述第二出气口512连接有催化器，所述催化器用于将汽车尾气排出的CO和NO等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。所述第二进气口511位于所述驱动涡轮52的切线方向，所述第二出气口512位于所述驱动涡轮52的中心轴线上，所述第二输出轴54连接在所述驱动涡轮52的中心轴线上，所述废气旁通管53的两端分别并接在所述第二进气口511和第二出气口512上，所述废气旁通管53上设置有用于控制气体流通的废气旁通阀531，所述废气旁通阀531为电控阀门。

当需要所述废气涡轮机5对所述涡轮压气机3进行驱动时，所述制动器43对所述齿圈41进行制动，所述齿圈41保持固定，此时废气旁通阀531关闭以封闭所述废气旁通管53，从发动机7产生的废气进入所述第二壳体51的第二进气口511，废气由所述驱动涡轮52的径向进入，并由所述驱动涡轮52轴向的第二出气口512排出，带动所述驱动涡轮52作旋转运动，由所述驱动涡轮52带动所述第二输出轴54转动，进而带动所述太阳轮45转动，由于所述齿圈41保持固定，所述行星齿轮42在所述太阳轮45的带动下绕所述齿圈41做圆周运动，以带动所述行星架44旋转，最终驱动所述涡轮压气机3的转轴321的转动，涡轮压气机3开始工作。

当需要所述涡轮压气机3与所述废气涡轮机5断开传动时，所述制动器43解除对所述齿圈41的制动，所述齿圈41可自由转动，此时所述太阳轮45可相对所述行星架44空转，即所述涡轮压气机3可相对所述废气涡轮机5空转，同时，所述废气旁通阀531开启以导通所述废气旁通管53，废气可从所述废气旁通管53排出，避免所述驱动涡轮52对排气背压的影响。

在本实施例中，为实现自动控制，所述发动机增压系统还包括用于控制所述发动机7、电机1和废气涡轮机5各自独立地驱动或协同驱动所述涡轮压气机3的控制单元8。

所述控制单元8为ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，所述控制单元8分别电连接所述电机1、所述第一离合器2、所述制动器43、所述废气旁通阀531和所述第二离合器6，以对所述电机1、所述第一离合器2、所述制动器43、所述废气旁通阀531和所述第二离合器6进行控制。

本发明的另一实施例公开了一种汽车，包括如上所述的发动机增压系统。

以下基于上述发动机增压系统，提供汽车发动机的稳态工况和非稳态工况下的控制方法。

需要说明的是，以下描述中，术语“静止起步工况”、“发动机中低转速工况”、“发动机中高转速工况”及“发动机高转速工况”对应的发动机转速需根据具体的发动机进行确定，不同的发动机在不同的工况下对应不同的转速范围，应对上述术语作广义理解，例如在现有的一类发动机中，其“静止起步工况”可为怠速～1400r/min，“发动机中低转速工况”可为1400～2300r/min，“发动机中高转速工况”可为2300～2800r/min，“发动机高转速工况”可为转速大于2800r/min，本领域技术人员应根据具体的应用环境理解本发明中术语的含义。

本发动机增压系统在发动机7全转速范围内的稳态工况下可有以下两种控制方法：

控制方法一：

当发动机7处于由静止起步工况：启动电机1，通过电机1独立驱动涡轮压气机3运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压，此时控制废气涡轮机5处于非工作状态，同时控制发动机7与涡轮压气机3断开连接。

具体地，上述由静止起步工况下：通过第一离合器2接合电机1和涡轮压气机3，启动电机1，由电机1独立驱动涡轮压气机3运转，废气涡轮机5和发动机7通过行星齿轮机构4连接涡轮压气机3，废气涡轮机5连接太阳轮45，发动机7通过第二离合器6连接齿圈41，涡轮压气机3连接行星架44，此时通过控制废气旁通阀531打开，使发动机7的废气不流经废气涡轮机5，以使废气涡轮机5处于非工作状态，通过第二离合器6断开发动机7和齿圈41，使整个行星齿轮机构4处于空转状态。

在静止起步工况通过电机1独立驱动涡轮压气机3，由于电机1响应速度快，可使得发动机7在起步瞬间便可无迟滞地得到经过增压的进气，同时通过废气旁通阀531将废气涡轮机5短路，可避免起步工况下废气涡轮机5的驱动涡轮对排气背压的不利影响。

当发动机7处于中低转速工况：断开电机1与涡轮压气机3的连接，停止电机1，此时控制废气涡轮机5处于非工作状态，同时控制发动机7独立驱动涡轮压气机3运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

具体地，上述中低转速工况下：断开第一离合器2，停止电机1，此时通过控制废气旁通阀531打开，使发动机7的废气不流经废气涡轮机5，以使废气涡轮机5处于非工作状态，通过控制制动器43将太阳轮45制动，接合第二离合器6，发动机7动力经第三输出轴、传动轴、驱动带轮47、皮带46以带动齿圈41转动，再通过行星齿轮机构4的传动作用带动行星架44转动，行星架44驱动涡轮压气机3运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

在中低转速工况通过发动机7独立驱动涡轮压气机3，使得涡轮压气机3随发动机7运转而运转，动力响应快，避免迟滞现象，且可长时间保持运转，充分利用了机械增压在发动机7中低转速工况下的优势。

当发动机7处于中高转速及高转速工况：断开电机1与涡轮压气机3的连接，停止电机1，将废气涡轮机5接入发动机7的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机5运转，通过所述废气涡轮机5的运转驱动涡轮压气机3运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压，同时控制发动机7与涡轮压气机3断开连接。

具体地，上述中高转速及高转速工况下：断开第一离合器2，停止电机1，此时通过控制废气旁通阀531闭合，使发动机7的废气流经废气涡轮机5，当废气涡轮机5负荷过大时，则打开废气旁通阀531让部分废气不经过驱动涡轮直接流走以起到保护泄压的作用，同时，通过第二离合器6断开发动机7和齿圈41，控制制动器43将齿圈41制动，废气涡轮机5带动太阳轮45转动，通过行星齿轮机构4的传动作用带动行星架44转动，行星架44驱动涡轮压气机3运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

在中高转速及高转速工况通过废气涡轮机5来驱动涡轮压气机3，由于此时发动机7会排出充足的废气，能够充分满足涡轮压气机3此时高转速的需求，同时实现废气能量的回收利用。本发动机7增压系统通过设置行星齿轮机构4，能够在不同工况转换下快速实现动力切换，提高系统的响应速度。

控制方法二：

当发动机7处于静止起步工况：启动电机1，通过电机1和发动机7共同驱动涡轮压气机3运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压，此时控制废气涡轮机5处于非工作状态。

具体地，上述由静止起步工况下：通过第一离合器2接合电机1和涡轮压气机3，启动电机1，废气涡轮机5和发动机7通过行星齿轮机构4连接涡轮压气机3，废气涡轮机5连接太阳轮45，发动机7通过第二离合器6连接齿圈41，涡轮压气机3连接行星架44，通过控制制动器43将太阳轮45制动，接合第二离合器6，发动机7带动齿圈41转动，通过行星齿轮机构4的传动作用带动行星架44转动，涡轮压气机3由电机1和行星架44共同驱动运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

在静止起步工况通过电机1和发动机7共同驱动涡轮压气机3，结合了电机1响应速度快和发动机7驱动力强的优势，可使得发动机7在起步瞬间便可无迟滞地得到经过增压的进气。

当发动机7处于中低转速工况：断开电机1与涡轮压气机3的连接，停止电机1，此时控制废气涡轮机5处于非工作状态，同时控制发动机7独立驱动涡轮压气机3运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

具体地，上述中低转速工况下：断开第一离合器2，停止电机1，此时通过控制废气旁通阀531打开，使发动机7的废气不流经废气涡轮机5，以使废气涡轮机5处于非工作状态，通过控制制动器43将太阳轮45制动，接合第二离合器6，发动机7动力经第三输出轴、传动轴、驱动带轮47、皮带46以带动齿圈41转动，再通过行星齿轮机构4的传动作用带动行星架44转动，行星架44驱动涡轮压气机3运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

在中低转速工况通过发动机7独立驱动涡轮压气机3，使得涡轮压气机3随发动机7运转而运转，动力响应快，避免迟滞现象，且可长时间保持运转，充分利用了机械增压在发动机7中低转速工况下的优势。

当发动机7处于中高转速及高转速工况：断开电机1与涡轮压气机3的连接，停止电机1，将废气涡轮机5接入发动机7的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机5运转，通过所述废气涡轮机5的运转驱动涡轮压气机3运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压，同时控制发动机7与涡轮压气机3断开连接。

具体地，上述中高转速及高转速工况下：断开第一离合器2，停止电机1，此时通过控制废气旁通阀531闭合，使发动机7的废气流经废气涡轮机5，当废气涡轮机5负荷过大时，则打开废气旁通阀531让部分废气不经过驱动涡轮直接流走以起到保护泄压的作用，同时，通过第二离合器6断开发动机7和齿圈41，控制制动器43将齿圈41制动，废气涡轮机5带动太阳轮45转动，通过行星齿轮机构4的传动作用带动行星架44转动，行星架44驱动涡轮压气机3运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

在中高转速及高转速工况通过废气涡轮机5来驱动涡轮压气机3，由于此时发动机7会排出充足的废气，能够充分满足涡轮压气机3此时高转速的需求，同时实现废气能量的回收利用。本发动机增压系统通过设置行星齿轮机构4，能够在不同工况转换下快速实现动力切换，提高系统的响应速度。

本发动机增压系统在遇到行车过程中急加速的非稳态工况下也有以下两种控制方法：

控制方法三：

发动机7在中低转速工况下急加速：此时控制废气涡轮机5处于非工作状态，启动电机1，涡轮压气机3由电机1和发动机7两者共同驱动，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

具体地，上述中低转速工况下急加速时：通过第一离合器2接合电机1和涡轮压气机3，启动电机1，废气涡轮机5和发动机7通过行星齿轮机构4连接涡轮压气机3，废气涡轮机5连接太阳轮45，发动机7通过第二离合器6连接齿圈41，涡轮压气机3连接行星架44，此时通过控制废气旁通阀531打开，使发动机7的废气不流经废气涡轮机5，以使废气涡轮机5处于非工作状态，通过控制制动器43将太阳轮45制动，接合第二离合器6，发动机7带动齿圈41转动，通过行星齿轮机构4的传动作用带动行星架44转动，涡轮压气机3由电机1和行星架44两者共同驱动，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

发动机7在中高转速工况下急加速：将废气涡轮机5接入发动机7的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机5运转，通过所述废气涡轮机5的运转驱动涡轮压气机3运转，启动电机1，此时涡轮压气机3由电机1和废气涡轮机5两者共同驱动，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压，同时控制发动机7与涡轮压气机3断开连接。

具体地，上述中高转速工况下急加速时：通过第一离合器2接合电机1和涡轮压气机3，启动电机1，此时通过控制废气旁通阀531闭合，使发动机7的废气流经废气涡轮机5，同时，通过第二离合器6断开发动机7和齿圈41，控制制动器43将齿圈41制动，废气涡轮机5带动太阳轮45转动，通过行星齿轮机构4的传动作用带动行星架44转动，涡轮压气机3由电机1和行星架44两者共同驱动，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

本控制方法中，在进行急加速时，均通过电机1协同发动机7或废气涡轮机5对涡轮压气机3进行驱动，有效利用了电机1响应速度快的优点，避免急加速状态下的动力迟滞现象，同时通过发动机7在中低转速工况时协同驱动，通过废气涡轮机5在中高转速工况时协同驱动，能够保证较高的驱动力矩输出和废气能量利用效率。

控制方法四：

发动机7在中低转速工况下急加速：断开电机1与涡轮压气机3的连接，电机1停止运转，此时控制废气涡轮机5处于非工作状态，涡轮压气机3由发动机7独立驱动，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

具体地，上述中低转速工况下急加速时：通过第一离合器2断开电机1和涡轮压气机3，停止电机1，废气涡轮机5和发动机7通过行星齿轮机构4连接涡轮压气机3，废气涡轮机5连接太阳轮45，发动机7通过第二离合器6连接齿圈41，涡轮压气机3连接行星架44，此时通过控制废气旁通阀531打开，使发动机7的废气不流经废气涡轮机5，以使废气涡轮机5处于非工作状态，通过控制制动器43将太阳轮45制动，接合第二离合器6，发动机7带动齿圈41转动，通过行星齿轮机构4的传动作用带动行星架44转动，行星架44驱动涡轮压气机3运转，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

发动机7在中高转速工况下急加速：将废气涡轮机5接入发动机7的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机5运转，通过所述废气涡轮机5的运转驱动涡轮压气机3运转，启动电机1，此时涡轮压气机3由电机1和废气涡轮机5两者共同驱动，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压，同时控制发动机7与涡轮压气机3断开连接。

具体地，上述中高转速工况下急加速时：通过第一离合器2接合电机1和涡轮压气机3，启动电机1，此时通过控制废气旁通阀531闭合，使发动机7的废气流经废气涡轮机5，同时，通过第二离合器6断开发动机7和齿圈41，控制制动器43将齿圈41制动，废气涡轮机5带动太阳轮45转动，通过行星齿轮机构4的传动作用带动行星架44转动，涡轮压气机3由电机1和行星架44两者共同驱动，涡轮压气机3对发动机7进行进气增压。

相对于控制方法三，本控制方法在中低转速工况下急加速时，通过发动机7对涡轮压气机3进行驱动，动力响应快，中低转速下提速性能佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种发动机增压系统，其特征在于，包括发动机、涡轮压气机、电机和废气涡轮机，所述涡轮压气机设置于所述发动机的进气管道，所述废气涡轮机设置于发动机的出气管道，所述发动机、电机和废气涡轮机协同驱动所述涡轮压气机，所述发动机增压系统还包括行星齿轮机构，所述行星齿轮机构用于选择性地将所述发动机或所述废气涡轮机的动力传动至所述涡轮压气机；

所述行星齿轮机构包括制动器、齿圈、太阳轮、行星架和多个行星轮，所述齿圈设置有齿圈内齿，所述太阳轮转动设置于所述齿圈的中心轴线上，多个所述行星轮环绕所述太阳轮设置，且所述行星轮啮合于所述太阳轮和所述齿圈内齿之间，多个所述行星轮分别转动连接至所述行星架上，所述行星架的旋转轴线上连接有用于驱动所述涡轮压气机的驱动轴，所述废气涡轮机具有第二输出轴，所述第二输出轴连接于所述太阳轮的旋转轴线上；所述制动器用于制动所述齿圈或解除对所述齿圈的制动；

所述行星齿轮机构还包括驱动带轮，所述齿圈设置有齿圈外齿，所述驱动带轮和所述齿圈外齿之间设置有皮带相互传动，所述驱动带轮的中心轴线上设置有传动轴，所述发动机具有第三输出轴，所述第三输出轴和所述传动轴之间设置有第二离合器；所述制动器用于制动所述太阳轮或解除对所述太阳轮的制动。

2.根据权利要求1所述的发动机增压系统，其特征在于，所述涡轮压气机包括第一壳体和旋转涡轮，所述第一壳体环绕包裹所述旋转涡轮的外围，所述第一壳体上设置有第一进气口和第一出气口，所述第一进气口连接有空气过滤器，所述第一出气口连通所述发动机的进气管道，所述第一进气口位于所述旋转涡轮的中心轴线上，所述第一出气口位于所述旋转涡轮的切线方向上，所述旋转涡轮的中心轴线上设置有用于驱动所述旋转涡轮转动的转轴，所述转轴延伸出所述第一壳体外部。

3.根据权利要求2所述的发动机增压系统，其特征在于，所述电机具有第一输出轴，所述第一输出轴与所述转轴之间设置有第一离合器。

4.根据权利要求1所述的发动机增压系统，其特征在于，所述第二输出轴上连接有制动齿轮，所述制动器通过制动所述制动齿轮或解除对所述制动齿轮的制动，以制动所述太阳轮或解除对所述太阳轮的制动。

5.根据权利要求4所述的发动机增压系统，其特征在于，所述制动器包括固定壳体以及设置于所述固定壳体内部的制动杆、压缩弹簧、电磁线圈和衔铁，所述衔铁连接于所述制动杆上，所述压缩弹簧套接于所述制动杆上，且所述压缩弹簧的一端抵接所述衔铁，所述压缩弹簧的另一端抵接所述固定壳体的内壁，所述制动杆的两端分别延伸出所述固定壳体，所述衔铁可在所述电磁线圈的吸引下带动所述制动杆在第一位置、第二位置和第三位置之间位移；

所述电磁线圈未通电状态下，所述制动杆由所述压缩弹簧的弹性推动下置于第一位置，此时所述制动杆的一端与所述第二输出轴上的制动齿轮啮合，限制所述太阳轮的转动；

所述电磁线圈通入第一电流的状态下，所述衔铁在所述电磁线圈的吸引下带动所述制动杆由所述第一位置移动至第二位置，所述压缩弹簧被压缩，此时所述制动杆的两端与所述第二输出轴上的制动齿轮和所述齿圈相互分离；

所述电磁线圈通入第二电流的状态下，所述第二电流大于所述第一电流，所述衔铁在所述电磁线圈的吸引下带动所述制动杆由所述第二位置移动至第三位置，所述压缩弹簧被进一步压缩，此时所述制动杆的另一端与所述齿圈啮合，限制所述齿圈的转动。

6.根据权利要求4或5所述的发动机增压系统，其特征在于，所述废气涡轮机包括第二壳体、驱动涡轮和废气旁通管，所述第二壳体环绕包裹于所述驱动涡轮的外围，所述第二壳体上设置有第二进气口和第二出气口，所述第二进气口连通所述发动机的出气管道，所述第二出气口连接有催化器，所述第二进气口位于所述驱动涡轮的切线方向，所述第二出气口位于所述驱动涡轮的中心轴线上，所述第二输出轴连接在所述驱动涡轮的中心轴线上，所述废气旁通管的两端分别并接在所述第二进气口和第二出气口上，所述废气旁通管上设置有用于控制气体流通的废气旁通阀。

7.根据权利要求1所述的发动机增压系统，其特征在于，所述发动机增压系统还包括用于控制所述发动机、电机和废气涡轮机各自独立地驱动或协同驱动所述涡轮压气机的控制单元。

8.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1～7中任意一项所述的发动机增压系统。

9.一种发动机增压系统的控制方法，其特征在于，包括：

当发动机处于由静止起步工况：启动电机，通过电机独立驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压，此时控制废气涡轮机处于非工作状态，同时控制发动机与涡轮压气机断开连接；

当发动机处于中低转速工况：断开电机与涡轮压气机的连接，停止电机，此时控制废气涡轮机处于非工作状态，同时控制发动机独立驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

在中低转速工况通过发动机独立驱动涡轮压气机，使得涡轮压气机随发动机运转而运转，动力响应快，避免迟滞现象，且可长时间保持运转，充分利用了机械增压在发动机中低转速工况下的优势；

当发动机处于中高转速及高转速工况：断开电机与涡轮压气机的连接，停止电机，将废气涡轮机接入发动机的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机运转，通过所述废气涡轮机的运转驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压，同时控制发动机与涡轮压气机断开连接。

10.根据权利要求9所述的发动机增压系统的控制方法，其特征在于，包括：

当发动机处于由静止起步工况：通过第一离合器接合电机和涡轮压气机，启动电机，由电机独立驱动涡轮压气机运转，废气涡轮机和发动机通过行星齿轮机构连接涡轮压气机，废气涡轮机连接太阳轮，发动机通过第二离合器连接齿圈，涡轮压气机连接行星架，此时通过控制废气旁通阀打开，使发动机的废气不流经废气涡轮机，以使废气涡轮机处于非工作状态，通过第二离合器断开发动机和齿圈，使整个行星齿轮机构处于空转状态；

当发动机处于中低转速工况：断开第一离合器，停止电机，此时通过控制废气旁通阀打开，使发动机的废气不流经废气涡轮机，以使废气涡轮机处于非工作状态，通过控制制动器将太阳轮制动，接合第二离合器，发动机带动齿圈转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，行星架驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

当发动机处于中高转速及高转速工况：断开第一离合器，停止电机，此时通过控制废气旁通阀闭合，使发动机的废气流经废气涡轮机，当废气涡轮机负荷过大时，则打开废气旁通阀让部分废气不经过驱动涡轮直接流走以起到保护泄压的作用，同时，通过第二离合器断开发动机和齿圈，控制制动器将齿圈制动，废气涡轮机带动太阳轮转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，行星架驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压。

11.一种发动机增压系统的控制方法，其特征在于，包括：

当发动机处于静止起步工况：启动电机，通过电机和发动机共同驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压，此时控制废气涡轮机处于非工作状态；

在静止起步工况通过电机和发动机共同驱动涡轮压气机，结合了电机响应速度快和发动机驱动力强的优势，可使得发动机在起步瞬间便可无迟滞地得到经过增压的进气；

当发动机处于中低转速工况：断开电机与涡轮压气机的连接，停止电机，此时控制废气涡轮机处于非工作状态，同时控制发动机独立驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

当发动机处于中高转速及高转速工况：断开电机与涡轮压气机的连接，停止电机，将废气涡轮机接入发动机的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机运转，通过所述废气涡轮机的运转驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压，同时控制发动机与涡轮压气机断开连接。

12.根据权利要求11所述的发动机增压系统的控制方法，其特征在于，包括：

当发动机处于由静止起步工况：通过第一离合器接合电机和涡轮压气机，启动电机，废气涡轮机和发动机通过行星齿轮机构连接涡轮压气机，废气涡轮机连接太阳轮，发动机通过第二离合器连接齿圈，涡轮压气机连接行星架，通过控制制动器将太阳轮制动，接合第二离合器，发动机带动齿圈转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，涡轮压气机由电机和行星架共同驱动运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

当发动机处于中低转速工况：断开第一离合器，停止电机，此时通过控制废气旁通阀打开，使发动机的废气不流经废气涡轮机，以使废气涡轮机处于非工作状态，通过控制制动器将太阳轮制动，接合第二离合器，发动机带动齿圈转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，行星架驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

当发动机处于中高转速及高转速工况：断开第一离合器，停止电机，此时通过控制废气旁通阀闭合，使发动机的废气流经废气涡轮机，当废气涡轮机负荷过大时，则打开废气旁通阀让部分废气不经过驱动涡轮直接流走以起到保护泄压的作用，同时，通过第二离合器断开发动机和齿圈，控制制动器将齿圈制动，废气涡轮机带动太阳轮转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，行星架驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压。

13.一种发动机增压系统的控制方法，其特征在于，包括：

发动机在中低转速工况下急加速：此时控制废气涡轮机处于非工作状态，启动电机，涡轮压气机由电机和发动机两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

发动机在中高转速工况下急加速：将废气涡轮机接入发动机的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机运转，通过所述废气涡轮机的运转驱动涡轮压气机运转，启动电机，此时涡轮压气机由电机和废气涡轮机两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压，同时控制发动机与涡轮压气机断开连接；

在进行急加速时，均通过电机协同发动机或废气涡轮机对涡轮压气机进行驱动，有效利用了电机响应速度快的优点，避免急加速状态下的动力迟滞现象，同时通过发动机在中低转速工况时协同驱动，通过废气涡轮机在中高转速工况时协同驱动，能够保证较高的驱动力矩输出和废气能量利用效率。

14.根据权利要求13所述的发动机增压系统的控制方法，其特征在于，包括：

发动机在中低转速工况下急加速：通过第一离合器接合电机和涡轮压气机，启动电机，废气涡轮机和发动机通过行星齿轮机构连接涡轮压气机，废气涡轮机连接太阳轮，发动机通过第二离合器连接齿圈，涡轮压气机连接行星架，此时通过控制废气旁通阀打开，使发动机的废气不流经废气涡轮机，以使废气涡轮机处于非工作状态，通过控制制动器将太阳轮制动，接合第二离合器，发动机带动齿圈转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，涡轮压气机由电机和行星架两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

发动机在中高转速工况下急加速：通过第一离合器接合电机和涡轮压气机，启动电机，此时通过控制废气旁通阀闭合，使发动机的废气流经废气涡轮机，同时，通过第二离合器断开发动机和齿圈，控制制动器将齿圈制动，废气涡轮机带动太阳轮转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，涡轮压气机由电机和行星架两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压。

15.一种发动机增压系统的控制方法，其特征在于，包括：

发动机在中低转速工况下急加速：断开电机与涡轮压气机的连接，电机停止运转，此时控制废气涡轮机处于非工作状态，涡轮压气机由发动机独立驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

发动机在中高转速工况下急加速：将废气涡轮机接入发动机的出气管道，废气驱动所述废气涡轮机运转，通过所述废气涡轮机的运转驱动涡轮压气机运转，启动电机，此时涡轮压气机由电机和废气涡轮机两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压，同时控制发动机与涡轮压气机断开连接；

在中低转速工况下急加速时，通过发动机对涡轮压气机进行驱动，动力响应快，中低转速下提速性能佳。

16.根据权利要求15所述的发动机增压系统的控制方法，其特征在于，包括：

发动机在中低转速工况下急加速：通过第一离合器断开电机和涡轮压气机，停止电机，废气涡轮机和发动机通过行星齿轮机构连接涡轮压气机，废气涡轮机连接太阳轮，发动机通过第二离合器连接齿圈，涡轮压气机连接行星架，此时通过控制废气旁通阀打开，使发动机的废气不流经废气涡轮机，以使废气涡轮机处于非工作状态，通过控制制动器将太阳轮制动，接合第二离合器，发动机带动齿圈转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，行星架驱动涡轮压气机运转，涡轮压气机对发动机进行进气增压；

发动机在中高转速工况下急加速：通过第一离合器接合电机和涡轮压气机，启动电机，此时通过控制废气旁通阀闭合，使发动机的废气流经废气涡轮机，同时，通过第二离合器断开发动机和齿圈，控制制动器将齿圈制动，废气涡轮机带动太阳轮转动，通过行星齿轮机构的传动作用带动行星架转动，涡轮压气机由电机和行星架两者共同驱动，涡轮压气机对发动机进行进气增压。

Images