CN114961982A - 一种一体化机械增压器和涡轮增压器 - Google Patents

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魏国军
尹红斌
马立波
卞防
韩飞
尚永明
张磊
叶洪铭
郭振宇
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Abstract

本发明涉及一种一体化机械增压器和涡轮增压器，包括压气机、涡轮机、机械动力传动装置组成。所述压气机、涡轮机与当前涡轮增压器上使用的压气机、涡轮机可以保持一致；两者中心叶轮通过实心轴连接，并预留出机械动力传动装置的位置；所述机械动力传动装置可以采用链条传动，并带有离合机构与中心轴实现动力传递(机械增压)或中断(涡轮增压)。离合机构包括但不限于单向离合器、电磁离合器、机械离合器等。本发明目的是解决对发动机全速域增压的能力，并降低进气管路的复杂程度、降低机械增压的功率消耗，由于双增压器集合一体，对机舱的设计也有一定的益处。可以更好的提升车辆的动力表现。

Description

一种一体化机械增压器和涡轮增压器
技术领域
本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种一体化机械增压器和涡轮增压器。
背景技术
目前，市场上常见的增压器种类包括涡轮增压器和机械增压器。其中，涡轮增压器具备良好的燃油经济性，但是常规的涡轮增压器在发动机低转速时不易进入工作状态，导致发动机的扭矩输出存在突变。同时，由于涡轮增压器为废气排放推动涡轮机旋转，在车辆减速、滑行之后的再加速，涡轮机转速提升需要时间，造成的扭矩输出有一定迟滞，即通常描述的涡轮迟滞。机械增压器由于通过发动机直接带动，具备良好的动力输出线性，同时动力迟滞小，拥有良好的驾驶感受。但是，由于依靠发动机带动，需要消耗部分发动机的功率，尤其是在发动机高转速区域。
大众等企业开发了搭载机械增压及涡轮增压的双增压车型，利用机械增压进行低转速的动力提升，涡轮增压进行高转速的动力提升，取得了很好的动力、经济性表现。虽然，安装双增压可以满足动力需求，但是依然会存在额外增加零件、重量等情况，进而造成成本增加、机舱空间紧张等问题。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种机械增压及涡轮增压一体结构，以解决提高发动机全速域增压能力，降低进气管路的复杂程度以及降低机械增压的功率消耗的问题。由于双增压器集合一体，对机舱的空间需求降低，可以更好的提升车辆的动力表现。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种机械增压及涡轮增压一体结构，由压气机、涡轮机和机械动力传动装置构成；
所述机械动力传动装置布置在涡轮机和压气机之间，机械动力传动装置通过发动机传递动力，并设定合理的传动比，传动机构内部使用单向离合器与中心轴实现动力传递或中断；
所述机械动力传动装置与发动机曲轴通过传动连接，能够通过调整链条传动比，进行增压；
所述离合机构应当能够保证当废气带动涡轮机的转速高于发动机带动轮轴的速度时，能够自动切断动力传递。
进一步地，所述压气机、涡轮机与当前涡轮增压器上使用的压气机、涡轮机可以保持一致。
更进一步地，所述压气机、涡轮机两者中心叶轮通过实心轴连接，并预留出机械动力传动装置的位置。
进一步地，所述机械动力传动装置采用链条传动。
进一步地，所述离合机构包括但不限于单向离合器、电磁离合器及机械离合器。
更进一步地，所述离合机构优选单向离合器。
进一步地，所述机械动力传动装置与发动机曲轴通过链条传动连接。
进一步地，传动机构内部使用单向离合器与中心轴实现动力传递即为机械增压，中断即为涡轮增压。
更进一步地，当发动机转速较低时，涡轮机侧的动力较低，无法实现高转速，此刻发动机通过链条传动带来的动力大于涡轮机侧的废气动力，故当前为机械传动，此刻通过机械动力传动装置实现发动机到增压器的动力连接，增压器整体运行模式类似于机械增压器；当发动机转速提升后，涡轮机侧的废气足够带动涡轮机，此刻涡轮机的转速大于发动机通过链传动提供的速度，离合器可以自动脱开，机械动力传动装置断开动力连接，依靠涡轮机侧的废气提供动力，此时增压器整体运行为涡轮增压器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一体化机械增压器和涡轮增压器，可以实现在机械增压器和涡轮增压器一体化，保证发动机全转速区域的动力输出，提高车辆动力表现、动力响应性能等；同时，由于两者一体化后，对发动机舱的空间需求降低，利于车辆与发动机的匹配和布置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1本发明一体化机械增压器和涡轮增压器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明一体化机械增压器和涡轮增压器，由压气机、涡轮机和机械动力传动装置构成。
所述压气机、涡轮机与当前涡轮增压器上使用的压气机、涡轮机可以保持一致；两者中心叶轮通过实心轴连接，并预留出机械动力传动装置的位置。
所述机械动力传动装置布置在涡轮机和压气机之间，即图中中央传动机构，机械动力传动装置采用链条传动，通过发动机传递动力，并设定合理的传动比，传动机构内部使用单向离合器与中心轴实现动力传递(机械增压)或中断(涡轮增压)。
所述离合机构包括但不限于单向离合器、电磁离合器、机械离合器等。
其中，单向离合器的好处在于无需额外的控制机构。
所述机械动力传动装置与发动机曲轴通过链条传动连接，通过合理的设计链条传动比，实现合理的增压效果。
所述离合机构应当能够保证当废气带动涡轮机的转速高于发动机带动轮轴的速度时，能够自动切断动力传递。
工作原理如下：
当发动机转速较低时，涡轮机侧的动力较低，无法实现高转速，此刻发动机通过链条传动带来的动力大于涡轮机侧的废气动力，故当前为机械传动，此刻通过机械动力传动装置实现发动机到增压器的动力连接，增压器整体运行模式类似于机械增压器。
而当发动机转速提升后，涡轮机侧的废气足够带动涡轮机，此刻涡轮机的转速大于发动机通过链传动提供的速度，离合器可以自动脱开，机械动力传动装置断开动力连接，依靠涡轮机侧的废气提供动力，此时增压器整体运行为涡轮增压器。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一体化机械增压器和涡轮增压器，其特征在于：由压气机、涡轮机和机械动力传动装置构成；
所述机械动力传动装置布置在涡轮机和压气机之间，机械动力传动装置通过发动机传递动力，并设定合理的传动比，传动机构内部使用单向离合器与中心轴实现动力传递或中断；
所述机械动力传动装置与发动机曲轴通过传动连接，能够通过调整链条传动比，进行增压；
所述离合机构应当能够保证当废气带动涡轮机的转速高于发动机带动轮轴的速度时，能够自动切断动力传递。
2.根据权利要求1所述的一体化机械增压器和涡轮增压器，其特征在于：所述压气机、涡轮机与当前涡轮增压器上使用的压气机、涡轮机可以保持一致。
3.根据权利要求2所述的一体化机械增压器和涡轮增压器，其特征在于：所述压气机、涡轮机两者中心叶轮通过实心轴连接，并预留出机械动力传动装置的位置。
4.根据权利要求1所述的一体化机械增压器和涡轮增压器，其特征在于：所述机械动力传动装置采用链条传动。
5.根据权利要求1所述的一体化机械增压器和涡轮增压器，其特征在于：所述离合机构包括但不限于单向离合器、电磁离合器及机械离合器。
6.根据权利要求5所述的一体化机械增压器和涡轮增压器，其特征在于：所述离合机构优选单向离合器。
7.根据权利要求1所述的一体化机械增压器和涡轮增压器，其特征在于：所述机械动力传动装置与发动机曲轴通过链条传动连接。
8.根据权利要求1所述的一体化机械增压器和涡轮增压器，其特征在于：传动机构内部使用单向离合器与中心轴实现动力传递即为机械增压，中断即为涡轮增压。
9.根据权利要求8所述的一体化机械增压器和涡轮增压器，其特征在于：当发动机转速较低时，涡轮机侧的动力较低，无法实现高转速，此刻发动机通过链条传动带来的动力大于涡轮机侧的废气动力，故当前为机械传动，此刻通过机械动力传动装置实现发动机到增压器的动力连接，增压器整体运行模式类似于机械增压器；而当发动机转速提升后，涡轮机侧的废气足够带动涡轮机，此刻涡轮机的转速大于发动机通过链传动提供的速度，离合器可以自动脱开，机械动力传动装置断开动力连接，依靠涡轮机侧的废气提供动力，此时增压器整体运行为涡轮增压器。
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