渦輪增壓系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種渦輪增壓系統，包括排氣室及進氣室，所述排氣室包括設置在發動機排氣路徑上的排氣腔、設置在所述排氣腔中的渦輪及設置在所述渦輪旋轉中心處的渦輪軸，所述進氣室包括設置在發動機進氣路徑上的進氣腔、設置在所述進氣腔中的葉輪及設置在所述葉輪旋轉中心處的葉輪軸，還包括設置在所述渦輪軸與所述葉輪軸之間并用于接合或斷開所述渦輪軸與所述葉輪軸之間的動力傳遞的第一離合裝置、電機、用于將所述電機的動力傳遞至葉輪以驅動葉輪旋轉的動力傳輸裝置、用于給所述電機提供電力的動力電池，以及所述電機的電機輸出軸上設有用于接合或斷開電機和動力傳輸裝置的第二離合裝置。
【專利說明】渦輪增壓系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于渦輪增壓【技術領域】，特別是涉及一種渦輪增壓系統。
[0002]【背景技術】汽車發動機增壓是指將進入發動機氣缸的空氣或可燃混合氣預先進行壓縮或壓縮后再加以冷卻，以提高進入氣缸的空氣或可燃混合氣的密度，從而使空氣質量增加，并在供油系統的適當配合下，使更多的燃料很好的燃燒，達到提高發動機動力性、提高比功率、改善燃料經濟性、降低廢氣排放和噪聲的目的。汽車發動機增壓按增壓的工作原理可分為機械驅動式增壓系統、排氣渦輪增壓系統、氣波增壓系統、復合式增壓系統等。
[0003]目前車輛使用的排氣渦輪增壓系統都是通過發動機排出的廢氣驅動排氣室內的渦輪旋轉，渦輪旋轉帶動與其同軸的葉輪旋轉，對進氣道中經過空氣濾清器的新鮮空氣進行壓縮，提高進氣量，從而提高發動機的功率和扭矩，另外由于渦輪增壓器是利用發動機本身的排氣能量來驅動，不直接消耗發動機的功率。
[0004]但是，當車輛處于低速時，發動機排氣無法提供充足的動力驅動渦輪旋轉，造成低速葉輪無法對發動機進氣進行增壓，另外由于葉輪的阻礙，此時，發動機進氣量比同排量的自然吸氣發動機進氣量還少。因此，現有的渦輪增壓系統在低速工況不僅不能實現進氣增壓，而且還造成進氣阻力過大，從而降低了發動機的動力性和經濟性。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是針對現有的渦輪增壓系統在低速工況不僅不能實現進氣增壓，而且還造成進氣阻力過大，導致發動機的動力性和經濟性降低的缺陷，提供一種渦輪增壓系統。
[0006]本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案如下:
[0007]提供一種渦輪增壓系統，包括排氣室及進氣室，所述排氣室包括設置在發動機排氣路徑上的排氣腔、設置在所述排氣腔中的渦輪及設置在所述渦輪旋轉中心處的渦輪軸，所述進氣室包括設置在發動機進氣路徑上的進氣腔、設置在所述進氣腔中的葉輪及設置在所述葉輪旋轉中心處的葉輪軸，還包括設置在所述渦輪軸與所述葉輪軸之間并用于接合或斷開所述渦輪軸與所述葉輪軸之間的動力傳遞的第一離合裝置、電機、用于將所述電機的動力傳遞至葉輪以驅動葉輪旋轉的動力傳輸裝置、用于給所述電機提供電力的動力電池，以及所述電機的電機輸出軸上設有用于接合或斷開電機和動力傳輸裝置的第二離合裝置。
[0008]進一步地，所述排氣腔具有與發動機的排氣歧管連通的廢氣入口及與發動機的排氣管連通的廢氣出口 ；所述進氣腔具有與發動機的濾清器連通的空氣入口及與發動機的進氣歧管連通的空氣出口。
[0009]進一步地，所述渦輪軸與所述葉輪軸同軸設置。
[0010]進一步地，所述第一離合裝置為離合器、液力耦合器或液力變矩器。
[0011]進一步地，所述第一離合裝置為雙向傳動離合器，所述渦輪增壓系統還包括控制所述雙向傳動離合器接合或斷開的控制系統。
[0012]進一步地，所述第一離合裝置為單向傳動的超越離合器。[0013]進一步地，所述動力傳輸裝置包括設置在所述電機輸出軸上的主動齒輪及設置在所述葉輪軸上且與所述主動齒輪嚙合的從動齒輪。
[0014]進一步地，所述動力傳輸裝置包括設置在所述電機輸出軸上的主皮帶輪、設置在所述葉輪軸上的副皮帶輪及連接所述主皮帶輪及副皮帶輪的皮帶。
[0015]進一步地，所述動力傳輸裝置包括設置在所述電機輸出軸上的主鏈輪、設置在所述葉輪軸上的副鏈輪及連接所述主鏈輪及副鏈輪的鏈條。
[0016]進一步地，所述第二離合裝置為雙向傳動離合器或單向傳動的超越離合器。
[0017]根據本實用新型的渦輪增壓系統，在所述渦輪軸與所述葉輪軸之間設置有用于接合或斷開所述渦輪軸與所述葉輪軸之間的動力傳遞的第一離合裝置，并且設置有在低速工況時，能夠驅動葉輪旋轉的電機，該渦輪增壓系統在低速工況時，第一離合裝置斷開所述渦輪軸與所述葉輪軸之間的動力傳遞，第二離合裝置接合電機與動力傳輸裝置，由電機驅動葉輪實現進氣增壓，從而很好的解決現有渦輪增壓系統低速扭矩特性不好的問題，并且，在低速工況下，葉輪旋轉引導空氣進入，進氣阻力較小，從而提升了發動機的動力性和經濟性；而且，在高速工況下，第二離合裝置斷開電機與動力傳輸裝置，防止帶動電機空轉，從而實現了能源的節約。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型一實施例提供的渦輪增壓系統的結構圖；
[0019]圖2是根據本實用新型一實施例的渦輪增壓系統在發動機處于低速運轉工況時的工作原理圖；
[0020]圖3是根據本實用新型一實施例的渦輪增壓系統在發動機處于高速運轉工況時的工作原理圖。
[0021]說明書附圖中的附圖標記如下:
[0022]1、排氣室；11、排氣腔；12、渦輪；13、渦輪軸；2、進氣室；21、進氣腔；22、葉輪；23、
葉輪軸；3、第一離合裝置；4、電機；41、電機輸出軸；5、動力傳輸裝置；51、主動齒輪；52、從動齒輪；6、動力電池；7、第二離合裝置。
【具體實施方式】
[0023]為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。請一并參照圖1，本實用新型一實施例提供的渦輪增壓系統，包括排氣室1、進氣室2、第一離合裝置3、電機4、動力傳輸裝置5、動力電池6，所述排氣室I包括設置在發動機排氣路徑上的排氣腔11、設置在所述排氣腔11中的渦輪12及設置在所述渦輪12旋轉中心處的渦輪軸13，發動機排氣壓力足夠大時，發動機排氣會推動渦輪12以及渦輪軸13旋轉；所述進氣室2包括設置在發動機進氣路徑上的進氣腔21、設置在所述進氣腔21中的葉輪22及設置在所述葉輪22旋轉中心處的葉輪軸23，葉輪22旋轉會壓縮進入進氣腔21中的空氣，實現發動機進氣增壓；所述第一離合裝置3設置在所述渦輪軸13與所述葉輪軸23之間并用于接合或斷開所述渦輪軸13與所述葉輪軸23之間的動力傳遞，所述動力傳輸裝置5用于將所述電機4的動力傳遞至葉輪22以驅動葉輪22旋轉，所述動力電池6用于給所述電機4提供電力。所述電機的電機輸出軸上設有用于接合或斷開電機和動力傳輸裝置的第二離合裝置7。所述第二離合裝置7為雙向傳動離合器或單向傳動的超越離合器。本實施例中，所述第二離合裝置7可為雙向傳動離合器，也可是單向傳動的超越離合器。若第二離合裝置7為雙向傳動離合器，則所述渦輪增壓系統還需要包括控制所述雙向傳動離合器接合或斷開的控制系統。
[0024]所述渦輪軸13與排氣腔11的外壁之間、所述葉輪軸23與進氣腔21的外壁之間分別通過滾動軸承支撐，這樣設置的優點在于:可以將渦輪軸13和葉輪軸23在運動過程中產生的徑向竄動力，通過滾動軸承傳遞出去，具有減震的功能。
[0025]本實施例中，所述排氣腔11具有與發動機的排氣歧管連通的廢氣入口 111及與發動機的排氣管連通的廢氣出口 112，以將排氣腔11設置在發動機排氣路徑上；所述進氣腔21具有與發動機的濾清器連通的空氣入口 211及與發動機的進氣歧管連通的空氣出口212，以將進氣腔21設置在發動機進氣路徑上。
[0026]本實施例中，所述渦輪軸13與所述葉輪軸23同軸設置。
[0027]本實施例中，所述第一離合裝置3可以為離合器、液力耦合器或液力變矩器。優選為離合器，結構簡單，成本低。
[0028]本實施例中，所述第一離合裝置3可為雙向傳動離合器，也可是單向傳動的超越離合器。若第一離合裝置3為雙向傳動離合器，則所述渦輪增壓系統還需要包括控制所述雙向傳動離合器接合或斷開的控制系統。
[0029]控制系統可以有多種形式，例如，所述控制系統包括用于檢測渦輪軸轉速的轉速傳感器、與所述轉速傳感器電連接的控制芯片以及與所述控制芯片電連接的驅動單元，所述控制芯片在轉速傳感器檢測到的轉速大于預設值時(即發動機處于高速運轉工況時)，發出控制指令，控制驅動單元動作，以推動離合器接合。上述驅動單元為氣缸、液壓缸或步進電機。再例如，控制系統也可為帶有控制芯片的驅動單元(液壓缸、氣缸或電機等)，控制芯片與發動機自身的轉速傳感器電連接，并在發動機處于高速運轉工況時，發出控制指令，控制驅動單元動作，以推動離合器接合。
[0030]當然，更為優選地，所述第一離合裝置3采用單向傳動的超越離合器。這樣不需要控制系統，結構更為簡單。超越離合器允許渦輪軸13至葉輪軸23的動力傳遞，不允許葉輪軸23至渦輪軸13的動力傳遞。
[0031]本實施例中，如圖1所示，所述動力傳輸裝置5包括設置在所述電機輸出軸41上的主動齒輪51及設置在所述葉輪軸23上且與所述主動齒輪51嚙合的從動齒輪52。采用主動齒輪與從動齒輪的齒輪傳動副，其結構簡單，零部件少。
[0032]當然，在其它實施例中，所述動力傳輸裝置也可以是皮帶傳動裝置，其包括設置在所述電機輸出軸上的主皮帶輪、設置在所述葉輪軸上的副皮帶輪及連接所述主皮帶輪及副皮帶輪的皮帶。
[0033]當然，在其它實施例中，所述動力傳輸裝置也可以是鏈條傳動裝置，其包括設置在所述電機輸出軸上的主鏈輪、設置在所述葉輪軸上的副鏈輪及連接所述主鏈輪及副鏈輪的鏈條。
[0034]本實施例中，所述動力電池為充電電池(二次電池)，可以是鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰電池等，用于存儲電能并給電機4提供電力。[0035]本實施例中,所述電機4為電動機。所述電機4與動力電池6相連,動力電池6的輸出電壓為電動機的工作電壓，給電機4提供電能。
[0036]上述實施例提供的渦輪增壓系統其工作過程如下:
[0037]當發動機處于低速運轉工況，如圖2所示，廢氣提供的動力無法驅動渦輪12運轉，此時，第二離合器7為接合狀態，動力電池6為電機4提供電能，電機4帶動電機輸出軸41旋轉，通過電機輸出軸41上的主動齒輪51與葉輪軸23上的從動齒輪52的嚙合，將動力傳遞至葉輪軸23帶動葉輪軸23旋轉，從而帶動葉輪22旋轉，起到發動進氣增壓的作用，同時為了節約能源，通過控制系統控制雙向傳動離合器3斷開(如果離合器為超越離合器，則不需要相應的控制系統)，防止渦輪12和渦輪軸13運轉損耗能量，發動機低速運轉工況動力傳遞的方向如圖2中箭頭所示。
[0038]當發動機處于高速運轉工況，如圖3所示，廢氣提供的動力足以推動渦輪12及葉輪22，可以滿足進氣增壓要求，所以，該工況直接由廢氣提供動力驅動葉輪22工作。第二離合器7為斷開狀態，通過控制系統控制雙向傳動離合器3接合(如果離合器為超越離合器，則不需要相應的控制系統)，渦輪12在廢氣的作用下運轉，通過渦輪軸13、離合器3、葉輪軸23帶動葉輪22旋轉，從而對發動機進氣進行壓縮實現增壓作用，發動機高速運轉工況動力傳遞的方向如圖3中箭頭所示。在整個工作過程中，第一離合器3和第二離合器7的控制接合或斷開的方式基本一致，可以互相借鑒。
[0039]根據本實用新型的上述實施例的渦輪增壓系統，在所述渦輪軸與所述葉輪軸之間設置有用于接合或斷開所述渦輪軸與所述葉輪軸之間的動力傳遞的第一離合裝置，并且設置有在低速工況時，能夠驅動葉輪旋轉的電機，該渦輪增壓系統在低速工況時，第一離合裝置斷開所述渦輪軸與所述葉輪軸之間的動力傳遞，第二離合裝置接合電機與動力傳輸裝置，由電機驅動葉輪實現進氣增壓，從而很好的解決現有渦輪增壓系統低速扭矩特性不好的問題，并且，在低速工況下，葉輪旋轉引導空氣進入，進氣阻力較小，從而提升了發動機的動力性和經濟性；而且，在高速工況下，第二離合裝置斷開電機與動力傳輸裝置，防止帶動電機空轉，從而實現了能源的節約。
[0040]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種渦輪增壓系統，包括排氣室及進氣室，所述排氣室包括設置在發動機排氣路徑上的排氣腔、設置在所述排氣腔中的渦輪及設置在所述渦輪旋轉中心處的渦輪軸，所述進氣室包括設置在發動機進氣路徑上的進氣腔、設置在所述進氣腔中的葉輪及設置在所述葉輪旋轉中心處的葉輪軸，其特征在于，還包括:設置在所述渦輪軸與所述葉輪軸之間并用于接合或斷開所述渦輪軸與所述葉輪軸之間的動力傳遞的第一離合裝置、電機、用于將所述電機的動力傳遞至葉輪以驅動葉輪旋轉的動力傳輸裝置、用于給所述電機提供電力的動力電池，以及所述電機的電機輸出軸上設有用于接合或斷開電機和動力傳輸裝置的第二離合>j-U ρ?α裝直。
2.根據權利要求1所述的渦輪增壓系統，其特征在于，所述排氣腔具有與發動機的排氣歧管連通的廢氣入口及與發動機的排氣管連通的廢氣出口 ；所述進氣腔具有與發動機的濾清器連通的空氣入口及與發動機的進氣歧管連通的空氣出口。
3.根據權利要求1所述的渦輪增壓系統，其特征在于，所述渦輪軸與所述葉輪軸同軸設置。
4.根據權利要求1所述的渦輪增壓系統，其特征在于，所述第一離合裝置為離合器、液力耦合器或液力變矩器。
5.根據權利要求4所述的渦輪增壓系統，其特征在于，所述第一離合裝置為雙向傳動離合器，所述渦輪增壓系統還包括控制所述雙向傳動離合器接合或斷開的控制系統。
6.根據權利要求4所述的渦輪增壓系統，其特征在于，所述第一離合裝置為單向傳動的超越離合器。`
7.根據權利要求1所述的渦輪增壓系統，其特征在于，所述動力傳輸裝置包括設置在所述電機輸出軸上的主動齒輪及設置在所述葉輪軸上且與所述主動齒輪嚙合的從動齒輪。
8.根據權利要求1所述的渦輪增壓系統，其特征在于，所述動力傳輸裝置包括設置在所述電機輸出軸上的主皮帶輪、設置在所述葉輪軸上的副皮帶輪及連接所述主皮帶輪及副皮帶輪的皮帶。
9.根據權利要求1所述的渦輪增壓系統，其特征在于，所述動力傳輸裝置包括設置在所述電機輸出軸上的主鏈輪、設置在所述葉輪軸上的副鏈輪及連接所述主鏈輪及副鏈輪的鏈條。
10.根據權利要求1所述的渦輪增壓系統，其特征在于，所述第二離合裝置為雙向傳動離合器或單向傳動的超越離合器。
【文檔編號】F02B37/00GK203614211SQ201320663953
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】倪超, 廖銀生, 趙高明, 劉春梅 申請人:惠州比亞迪電池有限公司