CN206571573U - 一种车用涡轮增压*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车用涡轮增压***，所述增压***包括与排气歧管相连的涡轮机和与空气滤清器管道连接增压器，所述增压***包括设置在涡轮机和增压器之间的行星齿轮组、设置在行星齿轮组和增压器之间的传动齿轮、电机以及用于离合行星齿轮或传动齿轮的若干离合器，每个行星齿轮包括中心的太阳轮、中间的若干行星轮以及最外侧的齿圈。与现有技术相比，本实用新型可根据发动机工况需求提供更灵活合适的进气增压控制策略，合理地为发动机进气增压的同时进行废气能量的回收。

Description

一种车用涡轮增压***

技术领域

本实用新型涉及发动机涡轮增压领域，具体涉及一种车用涡轮增压***。

背景技术

汽车涡轮增压技术有助于提升发动机的充气效率和热效率，并被广泛运用于车用发动机产品之上。目前这种增压技术往往通过涡轮增压器一端的涡轮机的废气流量调节来控制同轴的增压器向内燃机输送增压空气量，但随着发动机工况变化，这种控制方法难以充分利用发动机废气能量或满足发动机进气需求，主要体现在以下几个方面：

1)发动机加速迟滞问题：由于叶轮的惯性作用对油门瞬间变化反应迟缓的缺陷，从驾驶员操作油门加速到涡轮增压器做出反应增压进气量会存在时间差，一般经过改良的涡轮增压也要至少2秒左右来增加或者减少发动机动力输出。

2)城市工况下频繁起停问题：受城市工况交通信号灯以及道路交通流量等因素影响，发动机频繁起停并在较低转速下运行，该情况下不适合传统涡轮增压器发挥进气增压作用。以斯巴鲁翼豹的涡轮增压器举例，它的启动转速是在3500转左右，最明显的动力输出点则是在4000r/min左右，而一般城市工况发动机实际转速在2000-3000r/min之间,汽车起步时发动机转速在800-1000r/min之间。

3)高速工况下的能量流失问题：当发动机工作在高速工况下，发动机废气流速和温度都比较高，涡轮增压器可提供的增压能力远远超过发动机进气增压需求，不得不通过降低增压效率的方式来满足工况需求，造成了能量流失。

4)较低速时增压效果不明显问题：当发动机在较低速运行时，废气能量小，增压器增压效果不明显，加之维修费用高，性价比降低。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能满足 不同工况的增压需求、起到节能减排作用的车用涡轮增压***。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种车用涡轮增压***，所述增压***包括与排气歧管相连的涡轮机和与空气滤清器管道连接增压器，所述增压***包括设置在涡轮机和增压器之间的行星齿轮组、设置在行星齿轮组和增压器之间的传动齿轮、电机以及用于离合行星齿轮或传动齿轮的若干离合器，每个行星齿轮包括中心的太阳轮、中间的若干行星轮以及最外侧的齿圈。

本增压***通过离合器的离合，使得多个行星齿轮具有多种传动状态，实现涡轮机、电机和增压器之间的协同工作，实现涡轮机单独驱动、涡轮机和电机共同驱动、电机单独驱动、电机充电等多种工作方式，满足汽车在不同路况及不同车速的需求。

所述的行星齿轮组中设有3个行星齿轮机构，包括一号行星齿轮机构、二号行星齿轮机构和三号行星齿轮机构，所述电机的数量为2，包括一号电机和二号电机，所述一号电机与一号行星齿轮机构的太阳轮以及二号行星齿轮机构的齿圈通过转轴刚性连接且同步转动，所述二号电机与二号行星齿轮机构的太阳轮以及三号行星齿轮机构的太阳轮通过转轴刚性连接且同步转动。

所述一号行星齿轮机构的太阳轮通过一号转轴与二号行星齿轮机构的外齿轮连接，该一号转轴与所述一号电机传动连接；所述一号行星齿轮机构的若干行星轮上设置一号行星架。

所述二号行星齿轮机构的外齿轮通过三号转轴与三号行星齿轮机构的太阳轮连接，并在二号行星齿轮机构的外齿轮与三号转轴的连接处设置四号离合器及三号离合器；

所述二号行星齿轮机构的若干行星轮上设置二号行星架，所述二号行星架通过二号转轴与一号行星架和传动齿轮连接；

所述二号行星齿轮机构的太阳轮通过三号转轴与三号行星齿轮机构的太阳轮连接，三号转轴与所述二号电机传动连接。

所述三号行星齿轮机构的外齿轮的外侧设置一号离合器，所述三号行星齿轮机构的若干行星轮上设置三号行星架，所述三号行星架通过四号转轴与增压器连接。

所述传动齿轮通过二号离合器与四号转轴离合。

所述的涡轮机通过减速装置与一号行星齿轮机构的外齿轮连接，所述四号转轴通过加速装置与增压器连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：通过离合器的离合，使得多个行星齿轮具有多种传动状态，实现涡轮机、电机和增压器之间的协同工作，实现涡轮机单独驱动、涡轮机和电机共同驱动、电机单独驱动、电机充电等多种工作方式，满足汽车在不同路况及不同车速的需求，能起到很好的节能减排的作用。

附图说明

图1为本实用新型的连接示意图；

图2为实施例2中的工作原理示意图；

图3为实施例3中的工作原理示意图；

图4为实施例4中的工作原理示意图；

图5为实施例5中的工作原理示意图；

图6为实施例6中的工作原理示意图；

图7为实施例7中的工作原理示意图；

图8为实施例8中的工作原理示意图。

其中，1为涡轮机，2为减速装置，3为一号行星齿轮机构，4为一号行星架，5为一号转轴，6为一号电机，7为二号转轴，8为二号行星齿轮机构，9为二号行星架，10为四号离合器，11为三号离合器，12为三号转轴，13为二号电机，14为三号行星齿轮机构，15为一号离合器，16为三号行星架，17为传动齿轮，18为四号转轴，19为二号离合器，20为加速装置，21为增压器，MG1为一号电机，MG2为二号电机，PG1为一号行星齿轮机构，PG2为二号行星齿轮机构，PG3为三号行星齿轮机构，C1为一号离合器，C2为二号离合器，C3为三号离合器，C4为四号离合器，Turbo为涡轮机，Compressor为增压器。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种车用涡轮增压***，其结构如图1所示，增压***包括与排气歧管相连的涡轮机1和与空气滤清器管道连接增压器21，还包括设置在涡轮机1和增压器21 之间的若干行星齿轮机构、设置在行星齿轮和增压器21之间的传动齿轮17、设置在相邻行星齿轮机构之间的电机以及用于离合行星齿轮机构或传动齿轮17的若干离合器，每个行星齿轮包括中心的太阳轮、中间的若干行星轮以及最外侧的外齿轮。

其中，行星齿轮机构的数量为3，包括一号行星齿轮机构3、二号行星齿轮机构8和三号行星齿轮机构14，电机的数量为2，包括一号电机6和二号电机13，一号电机6安装在一号行星齿轮机构3和二号行星齿轮机构8之间，二号电机13安装在二号行星齿轮机构8和三号行星齿轮机构14之间。

一号行星齿轮机构3的太阳轮通过一号转轴5与二号行星齿轮机构8的外齿轮连接，该一号转轴5与一号电机6传动连接；一号行星齿轮机构3的若干行星轮上设置一号行星架4。

二号行星齿轮机构8的外齿轮通过三号转轴12与三号行星齿轮机构14的太阳轮连接，并在二号行星齿轮机构8的外齿轮与三号转轴12的连接处设置四号离合器10及三号离合器11；

二号行星齿轮机构8的若干行星轮上设置二号行星架9，二号行星架9通过二号转轴7与一号行星架4和传动齿轮17连接；

二号行星齿轮机构8的太阳轮通过三号转轴12与三号行星齿轮机构14的太阳轮连接，三号转轴12与二号电机13传动连接。

三号行星齿轮机构14的外齿轮的外侧设置一号离合器15，三号行星齿轮机构14的若干行星轮上设置三号行星架16，三号行星架16通过四号转轴18与增压器21连接。

传动齿轮17通过二号离合器19与四号转轴18离合。

涡轮机1通过减速装置2与一号行星齿轮机构3的外齿轮连接，四号转轴18通过加速装置20与增压器21连接。

实施例2

采用实施例1的增压***，此时一号离合器C1接合，二号离合器C2、三号离合器C3和四号离合器C4断开，二号电机MG2驱动，涡轮机Turbo和一号电机MG1不产生负荷，此时，二号电机MG2的动力通过三号转轴传输到三号行星齿轮机构PG3的太阳轮上，然后传输到三号行星齿轮机构PG3的行星轮中，由于一号离合器C1接合，所以三号行星齿轮机构PG3的外齿轮固定，动力通过三号行星架传输到四号转轴上，然后传输到增压器Compressor上，原理如图2所示，该方式 属于纯电动方式驱动，适用于汽车起步阶段。

实施例3

采用实施例1的增压***，此时一号离合器C1接合，二号离合器C2、三号离合器C3和四号离合器C4断开，涡轮机Turbo和二号电机MG2驱动，一号电机MG1不产生负荷，轮室Turbo的动力传输到一号行星齿轮机构PG1的外齿轮上，然后依次通过一号行星齿轮机构PG1的行星轮、太阳轮和一号转轴传动到二号行星齿轮机构PG2的外齿轮上，此时，一号转轴带动一号电机MG1转动，一号电机MG1发电；二号行星齿轮机构PG2的外齿轮带动二号行星齿轮机构PG2的行星轮和太阳轮转动，二号行星齿轮机构PG2的太阳轮通过三号转轴传动到三号行星齿轮机构PG3的太阳轮中；另外，一号行星架会通过二号转轴带动二号行星架，进一步驱动二号行星齿轮机构PG2的行星轮；二号电机MG2的动力也通过三号转轴将动力传动到三号行星齿轮机构PG3的太阳轮；由于一号离合器C1接合，所以三号行星齿轮机构PG3的外齿轮固定，动力通过三号行星架传输到四号转轴上，然后传输到增压器Compressor上，原理如图3所示，本方式适合低速工况，涡轮不能完全满足增压需求的情况下，高速工况下涡轮多余的能量可以通过一号电机MG1转换成电能。

实施例4

采用实施例1的增压***，此时一号离合器C1和四号离合器C4接合，二号离合器C2和三号离合器C3断开，此时PG1的太阳轮与PG2的齿圈刚性连接，PG2的齿圈与PG2的太阳轮刚性连接，涡轮机Turbo通过PG1的齿圈驱动PG1的太阳轮对电机MG1与MG2进行动力传输，由于刚性同速转动一号电机MG1和二号电机MG2可同时发电或对外传输动力。原理如图4所示，这样可以满足于高速工况下减速或低速工况下加速的发动机工况需求。

实施例5

采用实施例1的增压***，一号离合器C1和二号离合器C2接合，三号离合器C3和四号离合器C4断开。此时，PG1、PG2、PG3行星架刚性连接，动力传输路径为涡轮机Turbo驱动PG1的齿圈驱动行星架给压气机，另外，一号行星齿轮PG1的太阳轮经过PG2的齿圈对PG2的太阳轮加速，PG2的太阳轮与PG3的太阳轮刚性连接，加速动力通过PG3行星架传动到压气机Compress上，实现低速工况向高速工况的平稳过渡，原理如图5所示。

实施例6

采用实施例1的增压***，二号离合器C2接合，一号离合器C1、三号离合器C3和四号离合器C4断开。此时行星机构共行星架，涡轮机Turbo通过PG1的齿圈带动PG1行星架驱动压气机，在该模式下两电机可串联通过PG2与PG3的太阳轮共同提供驱动力，也可以MG1和发动机联合一起提供动力，多余能量可通过PG3的太阳轮驱动MG2进行回收，因此适合高速工况下的增压需求，原理如图6所示。

实施例7

采用实施例1的增压***，二号离合器C2和四号离合器C4接合，一号离合器C1和三号离合器C3断开，一号行星齿轮PG1、二号行星齿轮PG2、三号行星齿轮PG3任意两个部件转速相等，根据n₁+αn₂-(1+α)n₃＝0从PG3倒推速度，即任何两部件转速相等，则另一个部件转速也相等，传动比为1，涡轮直接将动力传输给压气机进行增压。原理如图7所示，这也是传统涡轮压气机的工作模式。

实施例8

采用实施例1的增压***，二号离合器C2和三号离合器C3接合，一号离合器C1和四号离合器C4断开，此时，涡轮直接将动力传输给压气机进行增压，只不过离合器C2和C3同时接合，因为PG2与PG3的太阳轮抱死，因此电机MG2处于静止状态，原理如图8所示，提高了传动效率。

Claims (7)

1.一种车用涡轮增压***，所述增压***包括与排气歧管相连的涡轮机和与空气滤清器管道连接增压器，其特征在于，所述增压***包括设置在涡轮机和增压器之间的行星齿轮组、设置在行星齿轮组和增压器之间的传动齿轮、电机以及用于离合行星齿轮或传动齿轮的若干离合器。

2.根据权利要求1所述的一种车用涡轮增压***，其特征在于，所述的行星齿轮组中设有3个行星齿轮机构，包括一号行星齿轮机构、二号行星齿轮机构和三号行星齿轮机构，所述电机的数量为2，包括一号电机和二号电机，所述一号电机与一号行星齿轮机构的太阳轮以及二号行星齿轮机构的齿圈通过转轴刚性连接且同步转动，所述二号电机与二号行星齿轮机构的太阳轮以及三号行星齿轮机构的太阳轮通过转轴刚性连接且同步转动。

3.根据权利要求2所述的一种车用涡轮增压***，其特征在于，所述一号行星齿轮机构的太阳轮通过一号转轴与二号行星齿轮机构的外齿轮连接，该一号转轴与所述一号电机传动连接；所述一号行星齿轮机构的若干行星轮上设置一号行星架。

4.根据权利要求3所述的一种车用涡轮增压***，其特征在于，所述二号行星齿轮机构的外齿轮通过三号转轴与三号行星齿轮机构的太阳轮连接，并在二号行星齿轮机构的外齿轮与三号转轴的连接处设置四号离合器及三号离合器；

所述二号行星齿轮机构的若干行星轮上设置二号行星架，所述二号行星架通过二号转轴与一号行星架和传动齿轮连接；

所述二号行星齿轮机构的太阳轮通过三号转轴与三号行星齿轮机构的太阳轮连接，三号转轴与所述二号电机传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种车用涡轮增压***，其特征在于，所述三号行星齿轮机构的外齿轮的外侧设置一号离合器，所述三号行星齿轮机构的若干行星轮上设置三号行星架，所述三号行星架通过四号转轴与增压器连接。

6.根据权利要求5所述的一种车用涡轮增压***，其特征在于，所述传动齿轮通过二号离合器与四号转轴离合。

7.根据权利要求5所述的一种车用涡轮增压***，其特征在于，所述的涡轮机通过减速装置与一号行星齿轮机构的外齿轮连接，所述四号转轴通过加速装置与增压器连接。