一種新型車用渦輪增壓系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓領(lǐng)域，尤其是涉及一種新型車用渦輪增壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車渦輪增壓技術(shù)有助于提升發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率和熱效率，并被廣泛運(yùn)用于車用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品之上。目前這種增壓技術(shù)往往通過渦輪增壓器一端的渦輪機(jī)的廢氣流量調(diào)節(jié)來控制同軸的增壓器向內(nèi)燃機(jī)輸送增壓空氣量，但隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化，這種控制方法難以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量或滿足發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣需求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
[0003]I)發(fā)動(dòng)機(jī)加速遲滯問題:由于葉輪的慣性作用對(duì)油門瞬間變化反應(yīng)遲緩的缺陷，從駕駛員操作油門加速到渦輪增壓器做出反應(yīng)增加進(jìn)氣量會(huì)存在時(shí)間差，一般經(jīng)過改良的渦輪增壓也要至少2秒左右來增加或者減少發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出。
[0004]2)城市工況下頻繁起停問題:受城市工況交通信號(hào)燈以及道路交通流量等因素影響，發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁起停并在較低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，該情況下不適合傳統(tǒng)渦輪增壓器發(fā)揮進(jìn)氣增壓作用。以斯巴魯翼豹的渦輪增壓器舉例，它的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速是在3500轉(zhuǎn)左右，最明顯的動(dòng)力輸出點(diǎn)則是在4000r/min左右，而一般城市工況發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速在2000_3000r/min之間，汽車起步時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在800-1000r/min之間，顯然不能有效驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器。
[0005]3)高速工況下的能量流失問題:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高速工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流速和溫度都比較高，渦輪增壓器可提供的增壓能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓需求，不得不通過降低增壓效率的方式來滿足工況需求，造成了能量流失。
[0006]4)較低速時(shí)增壓效果不明顯問題:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在較低速運(yùn)行時(shí)，廢氣能量小，增壓器增壓效果不明顯，加之維修費(fèi)用高，性價(jià)比降低。
[0007]基于以上研宄背景，本文提出了基于行星齒輪機(jī)構(gòu)的渦輪增壓系統(tǒng)，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)渦輪增壓的缺陷問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種新型車用渦輪增壓系統(tǒng)，本發(fā)明的系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況需求提供合適的進(jìn)氣增壓控制策略，合理地為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓的同時(shí)進(jìn)行廢氣能量的回收，適用于汽車在不同工況下的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓控制，合理利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量，具有節(jié)能效果。
[0009]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0010]一種新型車用渦輪增壓系統(tǒng)，包括渦輪與壓氣機(jī)，所述的渦輪設(shè)置在渦輪室內(nèi)，渦輪室的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連，渦輪室的排氣口接在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管上，所述的壓氣機(jī)的進(jìn)氣口與空氣濾清器管道相連，壓氣機(jī)的排氣口接在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管上；還包括電機(jī)與行星齒輪機(jī)構(gòu)，所述的行星齒輪機(jī)構(gòu)由齒圈、行星輪、太陽輪及行星架組成，所述的太陽輪設(shè)在齒圈的中心，所述的行星輪嚙合在太陽輪與齒圈之間，所述的行星輪安裝在行星架上，所述的渦輪和壓氣機(jī)通過一套行星齒輪機(jī)構(gòu)聯(lián)接，同時(shí)將行星齒輪機(jī)構(gòu)外接電機(jī)進(jìn)行增壓調(diào)節(jié)。其中行星齒輪機(jī)構(gòu)與渦輪、壓氣機(jī)以及電機(jī)的連接方式共包括以下八種技術(shù)方案。
[0011]方案一:所述的太陽輪與電機(jī)連接，所述的齒圈與渦輪連接，所述的行星架與壓氣機(jī)連接。該方案可以采用以下四種模式進(jìn)行。
[0012]模式1:動(dòng)力從齒圈和太陽輪輸入，由行星架輸出。即渦輪和電機(jī)共同帶動(dòng)壓氣機(jī)工作，該模式適用于加速工況。
[0013]模式2:齒圈固定，動(dòng)力從太陽輪輸入，由行星架輸出。即電機(jī)單獨(dú)帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。該模式適用于起動(dòng)和怠速工況。但由于該模式為降速傳動(dòng)，可在電機(jī)前加裝增速器。
[0014]模式3:動(dòng)力從齒圈輸入，由太陽輪和行星架輸出。即渦輪在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，多余的能量由電機(jī)回收發(fā)電，該模式適用于高速工況。
[0015]模式4:將齒圈和太陽輪結(jié)合為一體，以渦輪的轉(zhuǎn)速作為動(dòng)力輸入，由連接行星架的壓氣機(jī)輸出，傳動(dòng)比為I。即該模式與傳統(tǒng)渦輪增壓方式相同。
[0016]方案二:所述的太陽輪與壓氣機(jī)連接，所述的齒圈與渦輪連接，所述的行星架與電機(jī)連接。該方案可以采用以下四種模式進(jìn)行。
[0017]模式1:動(dòng)力從齒圈和行星架輸入，由太陽輪輸出。即渦輪和電機(jī)共同帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。該模式適用于加速工況。
[0018]模式2:齒圈固定，動(dòng)力從行星架輸入，由太陽輪輸出。即電機(jī)單獨(dú)帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。該模式適用于起動(dòng)和怠速工況。
[0019]模式3:動(dòng)力從齒圈輸入，由太陽輪和行星架輸出。即渦輪在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，多余的能量由電機(jī)回收發(fā)電。該模式適用于高速工況。
[0020]模式4:將齒圈和行星架結(jié)合為一體，以渦輪的轉(zhuǎn)速作為動(dòng)力輸入，由連接太陽輪的壓氣機(jī)輸出，傳動(dòng)比為I。即該模式與傳統(tǒng)渦輪增壓方式相同。
[0021]方案三:所述的太陽輪與電機(jī)連接，所述的齒圈與壓氣機(jī)連接，所述的行星架與渦輪連接。該方案可以采用以下四種模式進(jìn)行。
[0022]模式1:動(dòng)力從行星架和太陽輪輸入，由齒圈輸出。即渦輪和電機(jī)共同帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。該模式適用于加速工況。
[0023]模式2:行星架固定，動(dòng)力從太陽輪輸入，由齒圈輸出。即電機(jī)單獨(dú)帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。該模式適用于起動(dòng)和怠速工況。但由于該模式為降速傳動(dòng)，可在電機(jī)前加裝增速器。
[0024]模式3:動(dòng)力從行星架輸入，由齒圈和太陽輪輸出。即渦輪在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，多余的能量由電機(jī)回收發(fā)電。該模式適用于高速工況。
[0025]模式4:將太陽輪和行星架結(jié)合為一體，以渦輪的轉(zhuǎn)速作為動(dòng)力輸入，由連接齒圈的壓氣機(jī)輸出，傳動(dòng)比為I。即該模式與傳統(tǒng)渦輪增壓方式相同。
[0026]方案四:所述的太陽輪與渦輪連接，所述的齒圈與壓氣機(jī)連接，所述的行星架與電機(jī)連接。該方案可以采用以下四種模式進(jìn)行。
[0027]模式1:動(dòng)力從太陽輪和行星架輸入，由齒圈輸出。即渦輪和電機(jī)共同帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。該模式適用于加速工況。
[0028]模式2:太陽輪固定，動(dòng)力從行星架輸入，由齒圈輸出。即電機(jī)單獨(dú)帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。該模式適用于起動(dòng)和怠速工況。
[0029]模式3:動(dòng)力從太陽輪輸入，由行星架和齒圈輸出。即渦輪在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，多余的能量由電機(jī)回收發(fā)電。該模式適用于高速工況。
[0030]模式4:將太陽輪和行星架結(jié)合為一體，以渦輪的轉(zhuǎn)速作為動(dòng)力輸入，由連接齒圈的壓氣機(jī)輸出，傳動(dòng)比為I。即該模式與傳統(tǒng)渦輪增壓方式相同。
[0031]方案五:所述的太陽輪與壓氣機(jī)連接，所述的齒圈與電機(jī)連接，所述的行星架與渦輪連接。該方案可以采用以下四種模式進(jìn)行。
[0032]模式1:動(dòng)力從行星架和齒圈輸入，由太陽輪輸出。即渦輪和電機(jī)共同帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。該模式適用于加速工況。
[0033]模式2:行星架固定，動(dòng)力從齒圈輸入，由太陽輪輸出。即電機(jī)單獨(dú)帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。該模式適用于起動(dòng)和怠速工況。
[0034]模式3:動(dòng)力從行星架輸入，由太陽輪和齒圈輸出。即渦輪在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，多余的能量由電機(jī)回收發(fā)電。該模式適用于高速工況。
[0035]模式4:將齒圈和行星架結(jié)合為一體，以渦輪的轉(zhuǎn)速作為動(dòng)力輸入，由連接太陽輪的壓氣機(jī)輸出，傳動(dòng)比為I。即該模式與傳統(tǒng)渦輪增壓方式相同。
[0036]方案六:所述的太陽輪與渦輪連接，所述的齒圈與電機(jī)連接，所述的行星架與壓氣機(jī)連接。該方案可以采用以下四種模式進(jìn)行。
[0037]模式1:動(dòng)力從齒圈和太陽輪輸入，由行星架輸出。即渦輪和電機(jī)共同帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。該模式適用于加速工況。
[0038]模式2:太陽輪固定，動(dòng)力從齒圈輸入，行星架輸出。即電機(jī)單獨(dú)帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。該模式適用于起動(dòng)和怠速工況。但由于該模式為降速傳動(dòng)，可在電機(jī)前加裝增速器。
[0039]模式3:動(dòng)力從太陽輪輸入，由齒圈和行星架輸出。即渦輪在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，多余的能量由電機(jī)回收發(fā)電。該模式適用于高速工況。
[0040]模式4:將齒圈和太陽輪結(jié)合為一體，以渦輪的轉(zhuǎn)速作為動(dòng)力輸入，由連接行星架的壓氣機(jī)輸出，傳動(dòng)比為I。即該模式與傳統(tǒng)渦輪增壓方式相同。
[0041]方案七:所述的渦輪與壓氣機(jī)通過傳動(dòng)軸連接，該傳動(dòng)軸與太陽輪做成一體，所述的齒圈與電機(jī)連接。同時(shí)設(shè)計(jì)使行星架、太陽輪自由結(jié)合或分離。該方案可以采用以下三種模式進(jìn)行。
[0042]模式1:行星齒輪機(jī)構(gòu)各組件無一固定且互不結(jié)合，不傳輸動(dòng)力，渦輪直接同軸驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)增壓。該模式與傳統(tǒng)增壓模式相同。
[0043]模式2: