CN107060994A - 发动机涡轮增压装置 - Google Patents

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罗纯军
沈坤平
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Abstract

本发明公开了一种发动机发动机涡轮增压装置，包括涡轮、叶轮、电动发电机、蓄电池和动力传递组件；所述涡轮位于发动机排气歧管内；所述叶轮位于发动机进气歧管内；所述动力传递组件包括行星齿轮机构；所述行星齿轮机构的行星架传动连接于涡轮轴，所述行星齿轮机构的太阳轮传动连接于叶轮轴，所述行星齿轮机构的外圈用于接收所述电动发电机输出的动力或者驱动电动发电机发电，所述蓄电池用于向所述电动发电机供电或者储存由电动发电机产生的电能，本发明的发动机涡轮增压装置当发动机在低转速下运行时，电动发电机和涡轮同时为叶轮提供动力使其保持高速转动，以此提高涡轮增压发动机在低转速下运行的输出功率。

Description

发动机涡轮增压装置
技术领域
本发明涉及一种发动机增压装置，特别是一种发动机涡轮增压装置。
背景技术
现有发动机为提高输出功率，通常采用涡轮增压技术，利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，从而使由空气滤清器管道送来的空气增压进入气缸，显著提高气缸的充气系数。但是现有涡轮增压发动机在低转速运行时，由于排气管内废气流速较低，导致涡轮转速过低，不但无法增加气缸中的进气量，而且由于进气管中涡轮的阻碍，降低了气缸的充气系数，使涡轮增压发动机在低转速下输出功率较低。
因此，为解决以上问题，需要一种低转速下仍能提高发动机气缸进气量从而提高涡轮增压发动机在低转速下输出功率的发动机涡轮增压装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种使涡轮增压发动机在低转速下仍能提高气缸充气量的发动机涡轮增压装置。
本发明的发动机涡轮增压装置，包括涡轮、叶轮、电动发电机、蓄电池和动力传递组件；涡轮位于发动机排气歧管内；叶轮位于发动机进气歧管内；动力传递组件包括行星齿轮机构；行星齿轮机构的行星架传动连接于涡轮轴，行星齿轮机构的太阳轮传动连接于叶轮轴，行星齿轮机构的外圈用于接收电动发电机输出的动力或者驱动电动发电机发电，蓄电池用于向电动发电机供电或者储存由电动发电机产生的电能；
进一步，动力传递组件还包括用于对行星齿轮机构的行星架进行制动的第一制动器；
进一步，涡轮轴与行星齿轮机构的行星架之间设有用于控制二者接合或断开的离合器；
进一步，动力传递组件还包括与电动发电机的输出轴传动连接的中间轴；行星齿轮机构的外圈的内圆和外圆分别对应设有内齿圈和外齿圈；内齿圈用于与行星齿轮机构的行星轮啮合，外齿圈与传动配合于中间轴的中间齿轮相互啮合；
进一步，动力传递组件还包括用于对中间轴进行制动的第二制动器；
本发明的发动机涡轮增压装置还包括控制***；控制***包括控制器、涡轮转速传感器和叶轮转速传感器；涡轮转速传感器和叶轮转速传感器信号连接于控制器的信号输入端；控制器用于控制离合器、第一制动器和第二制动器动作。
本发明的有益效果是：本发明的发动机涡轮增压装置，当发动机在低转速下运行时，发动机排气气流流速较小，涡轮转速较低，此时，电动发电机输出转矩并驱动行星齿轮机构的外圈转动，涡轮的转动通过涡轮轴传递至行星齿轮机构的太阳轮，此时，涡轮的转动动力与电动发电机输出的转动动力经过行星齿轮机构的耦合后驱动叶轮轴转动，从而提高发动机的进气量；当发动机转速提高后，通过第二制动器将行星齿轮机构的外圈固定，此时，涡轮的转动通过行星齿轮机构进行减速增矩后单独驱动叶轮转动，而电动发电机停止工作；当发动机高转速行驶时，电动发电机在控制器的控制下处于发电模式，涡轮轴的转动通过行星齿轮机构将动力分配至叶轮轴和电动发电机，此时涡轮的动力在驱动叶轮转动的同时驱动电动发电机发电，从而很好的解决现有涡轮增压***低速扭矩特性不好的问题，并且，在低速工况下，叶轮旋转引导空气进入，进气阻力较小，从而提升了发动机的动力性和经济性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图。如图所示，本实施例中的发动机涡轮增压装置，包括涡轮8、叶轮2、电动发电机10、蓄电池11和动力传递组件；涡轮8位于发动机排气歧管9内；叶轮2位于发动机进气歧管1内；动力传递组件包括行星齿轮机构；行星齿轮机构的行星架5传动连接于涡轮8轴，行星齿轮机构的太阳轮3传动连接于叶轮2轴，行星齿轮机构的外圈4用于接收电动发电机10输出的动力或者驱动电动发电机10发电，蓄电池11用于向电动发电机10供电或者储存由电动发电机10产生的电能；当发动机在低转速下运行时，发动机排气气流流速较小，涡轮8转速较低，此时，电动发电机10输出转矩并驱动行星齿轮机构的外圈4转动，涡轮8的转动通过涡轮8轴传递至行星齿轮机构的太阳轮3，此时，涡轮8的转动动力与电动发电机10输出的转动动力经过行星齿轮机构的耦合后驱动叶轮2轴转动，从而提高发动机的进气量；当发动机转速提高后，通过第二制动器13将行星齿轮机构的外圈4固定，此时，涡轮8的转动通过行星齿轮机构进行减速增矩后单独驱动叶轮2转动，而电动发电机10停止工作；当发动机高转速行驶时，电动发电机10在控制器的控制下处于发电模式，涡轮8轴的转动通过行星齿轮机构将动力分配至叶轮2轴和电动发电机10，此时涡轮8的动力在驱动叶轮2转动的同时驱动电动发电机10发电，从而很好的解决现有涡轮增压***低速扭矩特性不好的问题，并且，在低速工况下，叶轮2旋转引导空气进入，进气阻力较小，从而提升了发动机的动力性和经济性。
本实施例中，动力传递组件还包括用于对行星齿轮机构的行星架5进行制动的第一制动器6，当需要由电动发电机10单独驱动叶轮2转动时，通过第一制动器6固定行星齿轮机构的行星架5，电动发电机10的动力通过外圈4输入，通过太阳轮3输出至叶轮2。
本实施例中，涡轮8轴与行星齿轮机构的行星架5之间设有用于控制二者接合或断开的离合器7；当通过涡轮8单独驱动或其与电动发电机10共同驱动叶轮2转动时，离合器7接合，当通过电动发电机10单独驱动叶轮2转动时，离合器7分离。
本实施例中，动力传递组件还包括与电动发电机10的输出轴传动连接的中间轴；行星齿轮机构的外圈4的内圆和外圆分别对应设有内齿圈和外齿圈；内齿圈用于与行星齿轮机构的行星轮啮合，外齿圈与传动配合于中间轴的中间齿轮12相互啮合。
本实施例中，动力传递组件还包括用于对中间轴进行制动的第二制动器13；当通过涡轮8单独驱动叶轮2转动时，第二制动器13固定中间轴的转动，此时，行星齿轮机构的外圈4保持固定。
本发明的发动机涡轮增压装置还包括控制***；控制***包括控制器、涡轮8转速传感器和叶轮2转速传感器；涡轮8转速传感器和叶轮2转速传感器分别对应设置在涡轮8轴和叶轮2轴上，涡轮8转速传感器和叶轮2转速传感器信号连接于控制器的信号输入端；控制器用于控制离合器7、第一制动器6和第二制动器13动作，另外，控制器还可接收曲轴转速传感器的信号，控制器根据曲轴转速、涡轮8转速和叶轮2转速判断发动机的工况，并根据发动机的工况控制离合器7、第一制动器6和第二制动器13动作。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种发动机涡轮增压装置，其特征在于：包括涡轮、叶轮、电动发电机、蓄电池和动力传递组件；所述涡轮位于发动机排气歧管内；所述叶轮位于发动机进气歧管内；所述动力传递组件包括行星齿轮机构；所述行星齿轮机构的行星架传动连接于涡轮轴，所述行星齿轮机构的太阳轮传动连接于叶轮轴，所述行星齿轮机构的外圈用于接收所述电动发电机输出的动力或者驱动电动发电机发电，所述蓄电池用于向所述电动发电机供电或者储存由电动发电机产生的电能。
2.根据权利要求1所述的发动机涡轮增压装置，其特征在于：所述动力传递组件还包括用于对所述行星齿轮机构的行星架进行制动的第一制动器。
3.根据权利要求2所述的发动机涡轮增压装置，其特征在于：所述涡轮轴与行星齿轮机构的行星架之间设有用于控制二者接合或断开的离合器。
4.根据权利要求3所述的发动机涡轮增压装置，其特征在于：所述动力传递组件还包括与所述电动发电机的输出轴传动连接的中间轴；所述行星齿轮机构的外圈的内圆和外圆分别对应设有内齿圈和外齿圈；所述内齿圈用于与行星齿轮机构的行星轮啮合，所述外齿圈与传动配合于所述中间轴的中间齿轮相互啮合。
5.根据权利要求4所述的发动机涡轮增压装置，其特征在于：所述动力传递组件还包括用于对所述中间轴进行制动的第二制动器。
6.根据权利要求5所述的发动机涡轮增压装置，其特征在于：还包括控制***；所述控制***包括控制器、涡轮转速传感器和叶轮转速传感器；所述涡轮转速传感器和叶轮转速传感器信号连接于所述控制器的信号输入端；所述控制器用于控制所述离合器、第一制动器和第二制动器动作。
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