CN202611859U - 一种发动机复合增压系统 - Google Patents
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Abstract
一种发动机复合增压系统，用于解决发动机不同工况下进气增压问题，它包括废气涡轮增压机构、曲轴压气机增压机构和智能化控制机构，其特别之处在于：该增压系统分别设置了与废气涡轮增压机构匹配的离合器Ⅰ及与曲轴压气机增压机构匹配的离合器Ⅱ，所述废气涡轮增压机构与曲轴压气机增压机构共用同一压气机叶轮。本实用新型具有零部件数量少、结构紧凑、智能化控制的特点，不仅便于发动机在车体上的搭载布置，而且能够满足发动机不同工况下的增压需求，提高了发动机的动力性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发动机的增压系统，尤其是一种以发动机废气和曲轴输出扭矩为动力的复合式涡轮增压系统，属于涡轮增压发动机技术领域。
背景技术
为提高发动机的进气效率，改善发动机的动力性能，目前很多汽车发动机都采用了增压技术。增压技术主要体现为废气涡轮增压和机械增压两种形式。废气涡轮增压是利用废气能量来驱动涡轮运转达到进气气流增压的目的，它不增加发动机的负荷，缺点是会产生涡轮迟滞效应，即低速时增压效果不佳；机械增压是由发动机曲轴输出动力驱动压气机进行增压，此增压方式可有效地解决发动机低速工况增压不足的问题，但是在发动机高速工况时，就会成为发动机的负担，使发动机高速运转时功率输出受到限制。
随着汽车制造技术的发展，带有废气涡轮增压和机械增压复合增压系统的发动机应运而生，它通过两套增压机构的组合满足了发动机不同工况的增压需求，其结构形式主要有两种，即废气涡轮增压与曲轴带动压气机增压的组合及废气涡轮增压与电机带动压气机增压的组合，在废气涡轮增压与曲轴带动压气机增压组合的结构中，两套增压机构的组成元件相互独立，存在着零部件重复设置、结构复杂的弊病，在废气涡轮增压与电机带动压气机增压组合的结构中，需要另外配备电机及控制元件，不仅给发动机的搭载布置带来困难，而且在热能与电能的转换过程中造成了能量的浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种零部件数量少、结构紧凑、智能化控制、既能避免发动机低速时的涡轮迟滞效应，又可在发动机高负荷时利用废气能量提高发动机性能的发动机复合增压系统。
本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：
一种发动机复合增压系统，它包括废气涡轮增压机构、曲轴压气机增压机构和智能化控制机构，其特别之处在于：该增压系统分别设置了与废气涡轮增压机构匹配的离合器Ⅰ及与曲轴压气机增压机构匹配的离合器Ⅱ，所述废气涡轮增压机构与曲轴压气机增压机构共用同一压气机叶轮。
上述发动机复合增压系统，所述废气涡轮增压机构包括涡轮叶轮、离合器Ⅰ和压气机叶轮，所述涡轮叶轮与发动机排气系统连接，所述离合器Ⅰ布置在涡轮叶轮与压气机叶轮之间，所述压气机叶轮与发动机进气系统连接。
上述发动机复合增压系统，所述曲轴压气机增压机构包括发动机曲轴、主动带轮、传动带、从动带轮、离合器Ⅱ、齿轮组和压气机叶轮，所述发动机曲轴与主动带轮紧固装配，所述主动带轮、传动带及从动带轮组成带传动单元，所述离合器Ⅱ布置在从动带轮与齿轮组之间，所述齿轮组与压气机叶轮轴连接，所述压气机叶轮与发动机进气系统连接。
上述发动机复合增压系统，所述智能化控制机构的ECU设有分别与进气道压力感应及传输元件、发动机转速感应及传输元件连接的信号输入接口， 在ECU上还分别设有与离合器Ⅰ、离合器Ⅱ连接的信号输出接口。
本实用新型的废气涡轮增压机构与曲轴压气机增压机构共用同一压气机叶轮，实现机械增压和废气涡轮增压两种功能，通过两个离合器的开、合完成两种增压效果的转换，既消除了涡轮增压机构的涡轮迟滞效应，又避免了曲轴压气机增压机构在发动机高速运转工况下动力性不足现象的发生；本实用新型在工作过程中，ECU通过收集进气道压力信号和发动机转速信号来判断发动机负荷情况，最后通过计算来控制两个离合器的开闭，从而实现对发动机的控制。总之，本实用新型具有零部件数量少、结构紧凑、智能化控制的特点，不仅便于发动机在车体上的搭载布置，而且能够满足发动机不同工况下的增压需求，提高了发动机的动力性能。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的结构布置图。
图中各标号为：1、发动机曲轴，2、主动带轮，3、传动带，4、从动带轮，5、涡轮叶轮，6、离合器Ⅰ,7、压气机叶轮，8、离合器Ⅱ，9、齿轮组。
具体实施方式
参看图 1，本实用新型包括废气涡轮增压机构、曲轴压气机增压机构和智能化控制机构，其特别之处在于：该增压系统分别设置了与废气涡轮增压机构匹配的离合器Ⅰ6及与曲轴压气机增压机构匹配的离合器Ⅱ8，所述废气涡轮增压机构与曲轴压气机增压机构共用同一压气机叶轮7。
参看图1，本实用新型的废气涡轮增压机构包括涡轮叶轮5、离合器Ⅰ6和压气机叶轮7，所述涡轮叶轮5与发动机排气系统连接，所述离合器Ⅰ6布置在涡轮叶轮5与压气机叶轮7之间，所述压气机叶轮7与发动机进气系统连接。
参看图1，本实用新型的曲轴压气机增压机构包括发动机曲轴1、主动带轮2、传动带3、从动带轮4、离合器Ⅱ8、齿轮组9和压气机叶轮7，所述发动机曲轴1与主动带轮2紧固装配，所述主动带轮2、传动带3及从动带轮4组成带传动单元，所述离合器Ⅱ8布置在从动带轮4与齿轮组9之间，所述齿轮组9与压气机叶轮7轴连接，所述压气机叶轮7与发动机进气系统连接。
参看图 1，对本实用新型的工作原理进行如下描述：
当发动机负荷和转速较低时，由于废气能量不足以驱动压气机叶轮进行增压，此时离合器Ⅰ6断开，离合器Ⅱ8闭合，动力由发动机曲轴1输出，通过主动带轮2、传动带3、从动带轮4、离合器Ⅱ8、齿轮组9传递至压气机叶轮7，由曲轴压气机增压机构增压，从而消除涡轮增压发动机低速时的涡轮迟滞效应。此时由于发动机转速较低，为使压气机叶轮7达到较高的转速，可通过合理设计主动带轮2与从动带轮4的半径比，以及齿轮组9的传动比，使压气机叶轮7达到一个合理的转速。
当发动机负荷和转速升高以后，废气能量有所增强，离合器Ⅰ6闭合，此时两个离合器均处于结合状态，由废气和曲轴同时带动压气机叶轮7转动，从而实现发动机增压效果。这是一个过渡状态，避免了由于发动机废气能量不足影响增压效果。
当发动机负荷和转速较高时，废气能量较高，发动机无法再为压气机叶轮7提供动力，此时离合器Ⅰ6结合，离合器Ⅱ8断开，由废气直接驱动涡轮叶轮5为发动机增压。此时，本实用新型和单独的废气涡轮增压器工作状况相同。
当发动机负荷很高时，废气能量很高，而涡轮叶轮5所能承受的载荷有限，此时为了保护涡轮叶轮5，废气旁通阀打开，使部分废气从旁路流出，避免废气能量过高造成的涡轮叶轮5的损坏。
Claims (4)
1.一种发动机复合增压系统，它包括废气涡轮增压机构、曲轴压气机增压机构和智能化控制机构，其特征是，该复合增压系统分别设置了与废气涡轮增压机构匹配的离合器Ⅰ（6）及与曲轴压气机增压机构匹配的离合器Ⅱ（8），所述废气涡轮增压机构与曲轴压气机增压机构共用同一压气机叶轮（7）。
2.根据权利要求1所述的一种发动机复合增压系统，其特征是，所述废气涡轮增压机构包括涡轮叶轮（5）、离合器Ⅰ（6）和压气机叶轮（7），所述涡轮叶轮（5）与发动机排气系统连接，所述离合器Ⅰ（6）布置在涡轮叶轮（5）与压气机叶轮（7）之间，所述压气机叶轮（7）与发动机进气系统连接。
3.根据权利要求2所述的一种发动机复合增压系统，其特征是，所述曲轴压气机增压机构包括发动机曲轴（1）、主动带轮（2）、传动带（3）、从动带轮（4）、离合器Ⅱ（8）、齿轮组（9）和压气机叶轮（7），所述发动机曲轴（1）与主动带轮（2）紧固装配，所述主动带轮（2）、传动带（3）及从动带轮（4）组成带传动单元，所述离合器Ⅱ（8）布置在从动带轮（4）与齿轮组（9）之间，所述齿轮组（9）与压气机叶轮（7）轴连接，所述压气机叶轮（7）与发动机进气系统连接。
4.根据权利要求3所述的一种发动机复合增压系统，其特征是，所述智能化控制机构的ECU设有分别与进气道压力感应及传输元件、发动机转速感应及传输元件连接的信号输入接口， 在ECU上还分别设有与离合器Ⅰ（6）、离合器Ⅱ（8）连接的信号输出接口。
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