CN115949495A - 一种机械驱动式涡轮增压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械驱动式涡轮增压系统，包括发动机、增压部件、齿轮箱、空气过滤组件及中冷器，所述发动机上转动连接有曲轴，所述增压部件包括压气机、涡轮机以及连接壳，所述压气机包括压气蜗壳，所述压气蜗壳内中心位置转动连接叶轮，所述涡轮机包括废气蜗壳，所述废气蜗壳内中心位置转动连接涡轮，所述压气蜗壳与废气蜗壳之间中心位置固接连接壳，所述连接壳内水平转动连接转子。本发明采用了双驱动力的增压方式，在汽车排气足时采用传统的涡轮增压方式，利用废气带动涡轮及叶轮转动进而供气增压，而在排气不足时利用发动机的动力采用机械式的方式带动转子及叶轮转动实现增压，在不同环境下采用不同的方式进行增压，保障了增压效果。

Description

一种机械驱动式涡轮增压系统

技术领域

本发明涉及涡轮增压技术领域，具体为一种机械驱动式涡轮增压系统。

背景技术

离心式压气机与涡轮组合成一个整体，称为涡轮增压器。它与燃气轮机的主要差别在于：该机组不设燃烧室及相应的系统，涡轮是利用往复式内燃机的排气能量工作，而且它的离心式压气机提供的压缩空气作为往复式内燃机的充量。涡轮增压器中压气机叶轮与涡轮装配在同一根转轴上称为转子，置于同一转子轴上且一同转动的尚有密封件及承推片等。转子是涡轮增压器的关键部件。除此之外，涡轮增压器还包括正常运转所必须的轴承装置、润滑与冷却系统、密封与隔热装置以及压气机壳、中间壳与涡轮壳等固定件，其原理如下：汽油发动机是靠汽油与空气形成的可燃混合气在缸内燃烧做功输出动力的，电喷汽油发动机输出功率和转矩的的大小取决于进入气缸内的空气量，当发动机的运行性能已处于最佳状态时，要想提高其输出功率只有通过压缩更多的空气进入气缸来增加可燃混合气量，从而提高燃烧做功能力，提高其输出功率，涡轮增压器即是利用当发动机排出的具有一定压力的高温废气来带动涡轮转动，进而使得叶轮旋转从而带动进气增压室涡轮叶轮将空气压进气缸，从而使提高发动机输出功率，但是涡轮增压器有以下缺陷：

涡轮增压器利用了发动机排出的高温废气来作为动力，能源利用充足，但是在实际使用时，如若排气量较小，则难以推动涡轮工作，进而使得增压失效，主要出现在车辆起步及缓慢运行状态下，此状态下失去了增压效果，增压不够全面。

为此我们提出一种机械驱动式涡轮增压系统用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械驱动式涡轮增压系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机械驱动式涡轮增压系统，包括发动机、增压部件、齿轮箱、空气过滤组件及中冷器，所述发动机上转动连接有曲轴，所述增压部件包括压气机、涡轮机以及连接壳，所述压气机包括压气蜗壳，所述压气蜗壳内中心位置转动连接叶轮，所述涡轮机包括废气蜗壳，所述废气蜗壳内中心位置转动连接涡轮，所述压气蜗壳与废气蜗壳之间中心位置固接连接壳，所述连接壳内水平转动连接转子，所述转子两端分别固接叶轮转轴端以及涡轮转轴端；

所述曲轴上固定套接主动带轮，所述齿轮箱输入轴上固定调节从动带轮，所述主动带轮及从动带轮上套接传动皮带，所述齿轮箱上转动连接输出轴杆，所述输出轴杆端部位于连接壳内并固接主动锥齿轮，所述输出轴杆与连接壳转动连接，所述转子外侧靠近主动锥齿轮位置固定套接从动锥齿轮，所述主动锥齿轮啮合连接从动锥齿轮。

优选的，所述连接壳内部开设多个机油油道，所述连接壳一侧固接机油进口，多个所述机油油道相互连通，多个所述机油油道连通转子与连接壳转动连接处，所述机油进口连通机油油道。

优选的，所述发动机上分别固接进气歧管及排气歧管，所述进气歧管连通进气管一端，所述进气管另一端连通中冷器，所述废气蜗壳上固接废气进嘴，所述排气歧管连通排气管一端，所述排气管另一端连通废气进嘴，所述压气蜗壳上固接空气进嘴，所述中冷器连通热空气管一端，所述热空气管另一端连通空气进嘴。

优选的，所述废气蜗壳上固接废气管，所述废气管自由端连通汽车排气头，所述压气蜗壳上固接空气进管，所述空气进管自由端连通空气过滤组件。

优选的，所述压气蜗壳内开设进气螺旋流道，所述进气螺旋流道连通空气进嘴、及空气进管，所述废气蜗壳内开设排气螺旋流道，所述排气螺旋流道连通废气进嘴及废气管。

优选的，所述空气过滤组件包括过滤壳及盖板，所述过滤壳内开设过滤腔，所述过滤腔顶面为开口结构，所述过滤壳一侧固接空气进管自由端、另一侧固接进气嘴，所述进气嘴及空气进管均连通过滤腔。

优选的，所述过滤腔内两侧分别垂直开设多个插槽，多个所述插槽内分别垂直滑动插接多个插板，多个所述插板之间固接滤纸，两个所述插板之间位于滤纸两侧分别固接两个支撑网，所述支撑网包括多根第一金属杆及多根第二金属杆，多根所述第一金属杆及多根第二金属杆相互交叉固接，多根所述第一金属杆及多根第二金属杆固接在滤纸两侧，所述滤纸截面为锯齿形形状。

优选的，所述过滤壳顶面四角处分别垂直固接四个插柱，所述盖板对应四个插柱同一垂直位置分别开设四个柱孔，所述插柱穿过柱孔并固接螺纹柱，所述螺纹柱上螺纹套接锁紧螺帽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用了双驱动力的增压方式，在汽车排气足时采用传统的涡轮增压方式，利用废气带动涡轮及叶轮转动进而供气增压，而在排气不足时利用发动机的动力采用机械式的方式带动转子及叶轮转动实现增压，在不同环境下采用不同的方式进行增压，保障了增压效果。

附图说明

图1为本发明第一、二个实施例中主体结构示意图；

图2为本发明第一、二个实施例中主体另一侧结构示意图；

图3为本发明第一、二个实施例中增压部件处剖切结构示意图；

图4为本发明第一、二个实施例中增压部件处另一侧剖切结构示意图；

图5为本发明第三个实施例中空气过滤组件处爆炸结构示意图；

图6为本发明图5中A处结构放大结构示意图。

图中：1、发动机；2、增压部件；3、齿轮箱；4、空气过滤组件；5、中冷器；11、曲轴；12、主动带轮；13、传动皮带；14、进气歧管；15、进气管；16、排气歧管；17、排气管；21、压气机；22、涡轮机；23、连接壳；24、转子；25、从动锥齿轮；26、机油油道；27、机油进口；28、空气进管；29、废气管；210、汽车排气头；211、压气蜗壳；212、进气螺旋流道；213、叶轮；214、空气进嘴；221、废气蜗壳；222、排气螺旋流道；223、涡轮；224、废气进嘴；31、从动带轮；32、输出轴杆；33、主动锥齿轮；41、过滤壳；42、盖板；43、插槽；44、插板；45、滤纸；46、支撑网；47、插柱；48、螺纹柱；49、柱孔；410、锁紧螺帽；411、过滤腔；412、进气嘴；461、第一金属杆；462、第二金属杆；51、热空气管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种机械驱动式涡轮增压系统，包括发动机1、增压部件2、齿轮箱3、空气过滤组件4及中冷器5，发动机1上转动连接有曲轴11，增压部件2包括压气机21、涡轮机22以及连接壳23，压气机21包括压气蜗壳211，压气蜗壳211内中心位置转动连接叶轮213，涡轮机22包括废气蜗壳221，废气蜗壳221内中心位置转动连接涡轮223，压气蜗壳211与废气蜗壳221之间中心位置固接连接壳23，连接壳23内水平转动连接转子24，转子24两端分别固接叶轮213转轴端以及涡轮223转轴端；

曲轴11上固定套接主动带轮12，齿轮箱3输入轴上固定调节从动带轮31，主动带轮12及从动带轮31上套接传动皮带13，齿轮箱3上转动连接输出轴杆32，输出轴杆32端部位于连接壳23内并固接主动锥齿轮33，输出轴杆32与连接壳23转动连接，转子24外侧靠近主动锥齿轮33位置固定套接从动锥齿轮25，主动锥齿轮33啮合连接从动锥齿轮25，发动机1在启动时，带动主动带轮12转动，通过传动皮带13带动从动带轮31转动进而启动齿轮箱3工作，带动其上的输出轴杆32转动，通过主动锥齿轮33与从动锥齿轮25的啮合作用来带动转子24转动，进而使得叶轮213工作，将空气吸入输送给发动机1实现增压，这种增压方式使用在发动机1转速较慢排放量较少的情况下，例如汽车刚起步或缓慢行驶状态。

实施例2：

请参阅图1-4，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，连接壳23内部开设多个机油油道26，连接壳23一侧固接机油进口27，多个机油油道26相互连通，多个机油油道26连通转子24与连接壳23转动连接处，机油进口27连通机油油道26，机油油道26用于填充机油为转子24润滑。

发动机1上分别固接进气歧管14及排气歧管16，进气歧管14连通进气管15一端，进气管15另一端连通中冷器5，废气蜗壳221上固接废气进嘴224，排气歧管16连通排气管17一端，排气管17另一端连通废气进嘴224，压气蜗壳211上固接空气进嘴214，中冷器5连通热空气管51一端，热空气管51另一端连通空气进嘴214。

废气蜗壳221上固接废气管29，废气管29自由端连通汽车排气头210，压气蜗壳211上固接空气进管28，空气进管28自由端连通空气过滤组件4。

压气蜗壳211内开设进气螺旋流道212，进气螺旋流道212连通空气进嘴214、及空气进管28，废气蜗壳221内开设排气螺旋流道222，排气螺旋流道222连通废气进嘴224及废气管29，废气蜗壳221接收发动机1排放的废气，废气进入排气螺旋流道222内带动涡轮223转动，进而通过转子24带动叶轮213工作，将空气吸入输送给发动机1实现增压，这种方式用于发动机1排放废气足量状态下使用，此时主要动力由涡轮223供给，齿轮箱3处基本处于空转，不会对发动机1产生阻力影响。

实施例3：

请参阅图5-6，为本发明第三个实施例，该实施例基于上述两个实施例，空气过滤组件4包括过滤壳41及盖板42，过滤壳41内开设过滤腔411，过滤腔411顶面为开口结构，过滤壳41一侧固接空气进管28自由端、另一侧固接进气嘴412，进气嘴412及空气进管28均连通过滤腔411。

过滤腔411内两侧分别垂直开设多个插槽43，多个插槽43内分别垂直滑动插接多个插板44，多个插板44之间固接滤纸45，两个插板44之间位于滤纸45两侧分别固接两个支撑网46，支撑网46包括多根第一金属杆461及多根第二金属杆462，多根第一金属杆461及多根第二金属杆462相互交叉固接，多根第一金属杆461及多根第二金属杆462固接在滤纸45两侧，滤纸45截面为锯齿形形状，采用锯齿状的滤纸45提高其强度，再配合两侧的支撑网46支撑，可以延长滤纸45损坏的时间，提升滤纸45寿命，采用插板44的连接方式也方便取出滤纸45，方便更换。

过滤壳41顶面四角处分别垂直固接四个插柱47，盖板42对应四个插柱47同一垂直位置分别开设四个柱孔49，插柱47穿过柱孔49并固接螺纹柱48，螺纹柱48上螺纹套接锁紧螺帽410。

实施例4：

请参阅图1-6，为本发明第三个实施例，该实施例基于上述三个实施例，本发明在使用时，当车辆处于刚启动或缓慢运行状态时，发动机1排气量较小，废气不足以基于涡轮223足够的动力室，此时，发动机1在启动时，带动主动带轮12转动，通过传动皮带13带动从动带轮31转动进而启动齿轮箱3工作，带动其上的输出轴杆32转动，通过主动锥齿轮33与从动锥齿轮25的啮合作用来带动转子24转动，进而使得叶轮213工作，将空气吸入输送给发动机1实现增压，当车辆处于正常运行排气时，排气量足够时，此时废气蜗壳221接收发动机1排放的废气，废气进入排气螺旋流道222内带动涡轮223转动，进而通过转子24带动叶轮213工作，将空气吸入输送给发动机1实现增压，这种方式用于发动机1排放废气足量状态下使用，此时主要动力由涡轮223供给，而齿轮箱3处基本处于空转，不会对发动机1产生阻力影响。本发明采用了双驱动力的增压方式，在汽车排气足时采用传统的涡轮增压方式，利用废气带动涡轮223及叶轮213转动进而供气增压，而在排气不足时利用发动机1的动力采用机械式的方式带动转子24及叶轮213转动实现增压，在不同环境下采用不同的方式进行增压，保障了增压效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.在此处一种机械驱动式涡轮增压系统，包括发动机（1）、增压部件（2）、齿轮箱（3）、空气过滤组件（4）及中冷器（5），所述发动机（1）上转动连接有曲轴（11），其特征在于：

所述增压部件（2）包括压气机（21）、涡轮机（22）以及连接壳（23），所述压气机（21）包括压气蜗壳（211），所述压气蜗壳（211）内中心位置转动连接叶轮（213），所述涡轮机（22）包括废气蜗壳（221），所述废气蜗壳（221）内中心位置转动连接涡轮（223），所述压气蜗壳（211）与废气蜗壳（221）之间中心位置固接连接壳（23），所述连接壳（23）内水平转动连接转子（24），所述转子（24）两端分别固接叶轮（213）转轴端以及涡轮（223）转轴端；

所述曲轴（11）上固定套接主动带轮（12），所述齿轮箱（3）输入轴上固定调节从动带轮（31），所述主动带轮（12）及从动带轮（31）上套接传动皮带（13），所述齿轮箱（3）上转动连接输出轴杆（32），所述输出轴杆（32）端部位于连接壳（23）内并固接主动锥齿轮（33），所述输出轴杆（32）与连接壳（23）转动连接，所述转子（24）外侧靠近主动锥齿轮（33）位置固定套接从动锥齿轮（25），所述主动锥齿轮（33）啮合连接从动锥齿轮（25）。

2.根据权利要求1所述的一种机械驱动式涡轮增压系统，其特征在于：所述连接壳（23）内部开设多个机油油道（26），所述连接壳（23）一侧固接机油进口（27），多个所述机油油道（26）相互连通，多个所述机油油道（26）连通转子（24）与连接壳（23）转动连接处，所述机油进口（27）连通机油油道（26）。

3.根据权利要求1所述的一种机械驱动式涡轮增压系统，其特征在于：所述发动机（1）上分别固接进气歧管（14）及排气歧管（16），所述进气歧管（14）连通进气管（15）一端，所述进气管（15）另一端连通中冷器（5），所述废气蜗壳（221）上固接废气进嘴（224），所述排气歧管（16）连通排气管（17）一端，所述排气管（17）另一端连通废气进嘴（224），所述压气蜗壳（211）上固接空气进嘴（214），所述中冷器（5）连通热空气管（51）一端，所述热空气管（51）另一端连通空气进嘴（214）。

4.根据权利要求3所述的一种机械驱动式涡轮增压系统，其特征在于：所述废气蜗壳（221）上固接废气管（29），所述废气管（29）自由端连通汽车排气头（210），所述压气蜗壳（211）上固接空气进管（28），所述空气进管（28）自由端连通空气过滤组件（4）。

5.根据权利要求4所述的一种机械驱动式涡轮增压系统，其特征在于：所述压气蜗壳（211）内开设进气螺旋流道（212），所述进气螺旋流道（212）连通空气进嘴（214）、及空气进管（28），所述废气蜗壳（221）内开设排气螺旋流道（222），所述排气螺旋流道（222）连通废气进嘴（224）及废气管（29）。

6.根据权利要求1所述的一种机械驱动式涡轮增压系统，其特征在于：所述空气过滤组件（4）包括过滤壳（41）及盖板（42），所述过滤壳（41）内开设过滤腔（411），所述过滤腔（411）顶面为开口结构，所述过滤壳（41）一侧固接空气进管（28）自由端、另一侧固接进气嘴（412），所述进气嘴（412）及空气进管（28）均连通过滤腔（411）。

7.根据权利要求6所述的一种机械驱动式涡轮增压系统，其特征在于：所述过滤腔（411）内两侧分别垂直开设多个插槽（43），多个所述插槽（43）内分别垂直滑动插接多个插板（44），多个所述插板（44）之间固接滤纸（45），两个所述插板（44）之间位于滤纸（45）两侧分别固接两个支撑网（46），所述支撑网（46）包括多根第一金属杆（461）及多根第二金属杆（462），多根所述第一金属杆（461）及多根第二金属杆（462）相互交叉固接，多根所述第一金属杆（461）及多根第二金属杆（462）固接在滤纸（45）两侧，所述滤纸（45）截面为锯齿形形状。

8.根据权利要求7所述的一种机械驱动式涡轮增压系统，其特征在于：所述过滤壳（41）顶面四角处分别垂直固接四个插柱（47），所述盖板（42）对应四个插柱（47）同一垂直位置分别开设四个柱孔（49），所述插柱（47）穿过柱孔（49）并固接螺纹柱（48），所述螺纹柱（48）上螺纹套接锁紧螺帽（410）。

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