本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓領(lǐng)域，具體涉及一種車用渦輪增壓系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

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(guò)渦輪增壓器一端的渦輪機(jī)的廢氣流量調(diào)節(jié)來(lái)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：

1)發(fā)動(dòng)機(jī)加速遲滯問(wèn)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)增壓進(jìn)氣量會(huì)存在時(shí)間差，一般經(jīng)過(guò)改良的渦輪增壓也要至少2秒左右來(lái)增加或者減少發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出。

2)城市工況下頻繁起停問(wèn)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。

3)高速工況下的能量流失問(wèn)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(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓需求，不得不通過(guò)降低增壓效率的方式來(lái)滿足工況需求，造成了能量流失。

4)較低速時(shí)增壓效果不明顯問(wèn)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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型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能滿足 不同工況的增壓需求、起到節(jié)能減排作用的車用渦輪增壓系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種車用渦輪增壓系統(tǒng)，所述增壓系統(tǒng)包括與排氣歧管相連的渦輪機(jī)和與空氣濾清器管道連接增壓器，所述增壓系統(tǒng)包括設(shè)置在渦輪機(jī)和增壓器之間的行星齒輪組、設(shè)置在行星齒輪組和增壓器之間的傳動(dòng)齒輪、電機(jī)以及用于離合行星齒輪或傳動(dòng)齒輪的若干離合器，每個(gè)行星齒輪包括中心的太陽(yáng)輪、中間的若干行星輪以及最外側(cè)的齒圈。

本增壓系統(tǒng)通過(guò)離合器的離合，使得多個(gè)行星齒輪具有多種傳動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)渦輪機(jī)、電機(jī)和增壓器之間的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)渦輪機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、渦輪機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)、電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)充電等多種工作方式，滿足汽車在不同路況及不同車速的需求。

所述的行星齒輪組中設(shè)有3個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)，包括一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)、二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)和三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)的數(shù)量為2，包括一號(hào)電機(jī)和二號(hào)電機(jī)，所述一號(hào)電機(jī)與一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪以及二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈通過(guò)轉(zhuǎn)軸剛性連接且同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述二號(hào)電機(jī)與二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪以及三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪通過(guò)轉(zhuǎn)軸剛性連接且同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪通過(guò)一號(hào)轉(zhuǎn)軸與二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的外齒輪連接，該一號(hào)轉(zhuǎn)軸與所述一號(hào)電機(jī)傳動(dòng)連接；所述一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的若干行星輪上設(shè)置一號(hào)行星架。

所述二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的外齒輪通過(guò)三號(hào)轉(zhuǎn)軸與三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪連接，并在二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的外齒輪與三號(hào)轉(zhuǎn)軸的連接處設(shè)置四號(hào)離合器及三號(hào)離合器；

所述二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的若干行星輪上設(shè)置二號(hào)行星架，所述二號(hào)行星架通過(guò)二號(hào)轉(zhuǎn)軸與一號(hào)行星架和傳動(dòng)齒輪連接；

所述二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪通過(guò)三號(hào)轉(zhuǎn)軸與三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪連接，三號(hào)轉(zhuǎn)軸與所述二號(hào)電機(jī)傳動(dòng)連接。

所述三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的外齒輪的外側(cè)設(shè)置一號(hào)離合器，所述三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的若干行星輪上設(shè)置三號(hào)行星架，所述三號(hào)行星架通過(guò)四號(hào)轉(zhuǎn)軸與增壓器連接。

所述傳動(dòng)齒輪通過(guò)二號(hào)離合器與四號(hào)轉(zhuǎn)軸離合。

所述的渦輪機(jī)通過(guò)減速裝置與一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)的外齒輪連接，所述四號(hào)轉(zhuǎn)軸通過(guò)加速裝置與增壓器連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在：通過(guò)離合器的離合，使得多個(gè)行星齒輪具有多種傳動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)渦輪機(jī)、電機(jī)和增壓器之間的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)渦輪機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、渦輪機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)、電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)充電等多種工作方式，滿足汽車在不同路況及不同車速的需求，能起到很好的節(jié)能減排的作用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的連接示意圖；

圖2為實(shí)施例2中的工作原理示意圖；

圖3為實(shí)施例3中的工作原理示意圖；

圖4為實(shí)施例4中的工作原理示意圖；

圖5為實(shí)施例5中的工作原理示意圖；

圖6為實(shí)施例6中的工作原理示意圖；

圖7為實(shí)施例7中的工作原理示意圖；

圖8為實(shí)施例8中的工作原理示意圖。

其中，1為渦輪機(jī)，2為減速裝置，3為一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)，4為一號(hào)行星架，5為一號(hào)轉(zhuǎn)軸，6為一號(hào)電機(jī)，7為二號(hào)轉(zhuǎn)軸，8為二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)，9為二號(hào)行星架，10為四號(hào)離合器，11為三號(hào)離合器，12為三號(hào)轉(zhuǎn)軸，13為二號(hào)電機(jī)，14為三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)，15為一號(hào)離合器，16為三號(hào)行星架，17為傳動(dòng)齒輪，18為四號(hào)轉(zhuǎn)軸，19為二號(hào)離合器，20為加速裝置，21為增壓器，MG1為一號(hào)電機(jī)，MG2為二號(hào)電機(jī)，PG1為一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)，PG2為二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)，PG3為三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)，C1為一號(hào)離合器，C2為二號(hào)離合器，C3為三號(hào)離合器，C4為四號(hào)離合器，Turbo為渦輪機(jī)，Compressor為增壓器。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種車用渦輪增壓系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，增壓系統(tǒng)包括與排氣歧管相連的渦輪機(jī)1和與空氣濾清器管道連接增壓器21，還包括設(shè)置在渦輪機(jī)1和增壓器21 之間的若干行星齒輪機(jī)構(gòu)、設(shè)置在行星齒輪和增壓器21之間的傳動(dòng)齒輪17、設(shè)置在相鄰行星齒輪機(jī)構(gòu)之間的電機(jī)以及用于離合行星齒輪機(jī)構(gòu)或傳動(dòng)齒輪17的若干離合器，每個(gè)行星齒輪包括中心的太陽(yáng)輪、中間的若干行星輪以及最外側(cè)的外齒輪。

其中，行星齒輪機(jī)構(gòu)的數(shù)量為3，包括一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)3、二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)8和三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)14，電機(jī)的數(shù)量為2，包括一號(hào)電機(jī)6和二號(hào)電機(jī)13，一號(hào)電機(jī)6安裝在一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)3和二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)8之間，二號(hào)電機(jī)13安裝在二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)8和三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)14之間。

一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)3的太陽(yáng)輪通過(guò)一號(hào)轉(zhuǎn)軸5與二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)8的外齒輪連接，該一號(hào)轉(zhuǎn)軸5與一號(hào)電機(jī)6傳動(dòng)連接；一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)3的若干行星輪上設(shè)置一號(hào)行星架4。

二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)8的外齒輪通過(guò)三號(hào)轉(zhuǎn)軸12與三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)14的太陽(yáng)輪連接，并在二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)8的外齒輪與三號(hào)轉(zhuǎn)軸12的連接處設(shè)置四號(hào)離合器10及三號(hào)離合器11；

二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)8的若干行星輪上設(shè)置二號(hào)行星架9，二號(hào)行星架9通過(guò)二號(hào)轉(zhuǎn)軸7與一號(hào)行星架4和傳動(dòng)齒輪17連接；

二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)8的太陽(yáng)輪通過(guò)三號(hào)轉(zhuǎn)軸12與三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)14的太陽(yáng)輪連接，三號(hào)轉(zhuǎn)軸12與二號(hào)電機(jī)13傳動(dòng)連接。

三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)14的外齒輪的外側(cè)設(shè)置一號(hào)離合器15，三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)14的若干行星輪上設(shè)置三號(hào)行星架16，三號(hào)行星架16通過(guò)四號(hào)轉(zhuǎn)軸18與增壓器21連接。

傳動(dòng)齒輪17通過(guò)二號(hào)離合器19與四號(hào)轉(zhuǎn)軸18離合。

渦輪機(jī)1通過(guò)減速裝置2與一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)3的外齒輪連接，四號(hào)轉(zhuǎn)軸18通過(guò)加速裝置20與增壓器21連接。

實(shí)施例2

采用實(shí)施例1的增壓系統(tǒng)，此時(shí)一號(hào)離合器C1接合，二號(hào)離合器C2、三號(hào)離合器C3和四號(hào)離合器C4斷開(kāi)，二號(hào)電機(jī)MG2驅(qū)動(dòng)，渦輪機(jī)Turbo和一號(hào)電機(jī)MG1不產(chǎn)生負(fù)荷，此時(shí)，二號(hào)電機(jī)MG2的動(dòng)力通過(guò)三號(hào)轉(zhuǎn)軸傳輸?shù)饺?hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG3的太陽(yáng)輪上，然后傳輸?shù)饺?hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG3的行星輪中，由于一號(hào)離合器C1接合，所以三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG3的外齒輪固定，動(dòng)力通過(guò)三號(hào)行星架傳輸?shù)剿奶?hào)轉(zhuǎn)軸上，然后傳輸?shù)皆鰤浩鰿ompressor上，原理如圖2所示，該方式 屬于純電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，適用于汽車起步階段。

實(shí)施例3

采用實(shí)施例1的增壓系統(tǒng)，此時(shí)一號(hào)離合器C1接合，二號(hào)離合器C2、三號(hào)離合器C3和四號(hào)離合器C4斷開(kāi)，渦輪機(jī)Turbo和二號(hào)電機(jī)MG2驅(qū)動(dòng)，一號(hào)電機(jī)MG1不產(chǎn)生負(fù)荷，輪室Turbo的動(dòng)力傳輸?shù)揭惶?hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG1的外齒輪上，然后依次通過(guò)一號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG1的行星輪、太陽(yáng)輪和一號(hào)轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)到二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG2的外齒輪上，此時(shí)，一號(hào)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)一號(hào)電機(jī)MG1轉(zhuǎn)動(dòng)，一號(hào)電機(jī)MG1發(fā)電；二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG2的外齒輪帶動(dòng)二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG2的行星輪和太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG2的太陽(yáng)輪通過(guò)三號(hào)轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)到三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG3的太陽(yáng)輪中；另外，一號(hào)行星架會(huì)通過(guò)二號(hào)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)二號(hào)行星架，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)二號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG2的行星輪；二號(hào)電機(jī)MG2的動(dòng)力也通過(guò)三號(hào)轉(zhuǎn)軸將動(dòng)力傳動(dòng)到三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG3的太陽(yáng)輪；由于一號(hào)離合器C1接合，所以三號(hào)行星齒輪機(jī)構(gòu)PG3的外齒輪固定，動(dòng)力通過(guò)三號(hào)行星架傳輸?shù)剿奶?hào)轉(zhuǎn)軸上，然后傳輸?shù)皆鰤浩鰿ompressor上，原理如圖3所示，本方式適合低速工況，渦輪不能完全滿足增壓需求的情況下，高速工況下渦輪多余的能量可以通過(guò)一號(hào)電機(jī)MG1轉(zhuǎn)換成電能。

實(shí)施例4

采用實(shí)施例1的增壓系統(tǒng)，此時(shí)一號(hào)離合器C1和四號(hào)離合器C4接合，二號(hào)離合器C2和三號(hào)離合器C3斷開(kāi)，此時(shí)PG1的太陽(yáng)輪與PG2的齒圈剛性連接，PG2的齒圈與PG2的太陽(yáng)輪剛性連接，渦輪機(jī)Turbo通過(guò)PG1的齒圈驅(qū)動(dòng)PG1的太陽(yáng)輪對(duì)電機(jī)MG1與MG2進(jìn)行動(dòng)力傳輸，由于剛性同速轉(zhuǎn)動(dòng)一號(hào)電機(jī)MG1和二號(hào)電機(jī)MG2可同時(shí)發(fā)電或?qū)ν鈧鬏攧?dòng)力。原理如圖4所示，這樣可以滿足于高速工況下減速或低速工況下加速的發(fā)動(dòng)機(jī)工況需求。

實(shí)施例5

采用實(shí)施例1的增壓系統(tǒng)，一號(hào)離合器C1和二號(hào)離合器C2接合，三號(hào)離合器C3和四號(hào)離合器C4斷開(kāi)。此時(shí)，PG1、PG2、PG3行星架剛性連接，動(dòng)力傳輸路徑為渦輪機(jī)Turbo驅(qū)動(dòng)PG1的齒圈驅(qū)動(dòng)行星架給壓氣機(jī)，另外，一號(hào)行星齒輪PG1的太陽(yáng)輪經(jīng)過(guò)PG2的齒圈對(duì)PG2的太陽(yáng)輪加速，PG2的太陽(yáng)輪與PG3的太陽(yáng)輪剛性連接，加速動(dòng)力通過(guò)PG3行星架傳動(dòng)到壓氣機(jī)Compress上，實(shí)現(xiàn)低速工況向高速工況的平穩(wěn)過(guò)渡，原理如圖5所示。

實(shí)施例6

采用實(shí)施例1的增壓系統(tǒng)，二號(hào)離合器C2接合，一號(hào)離合器C1、三號(hào)離合器C3和四號(hào)離合器C4斷開(kāi)。此時(shí)行星機(jī)構(gòu)共行星架，渦輪機(jī)Turbo通過(guò)PG1的齒圈帶動(dòng)PG1行星架驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，在該模式下兩電機(jī)可串聯(lián)通過(guò)PG2與PG3的太陽(yáng)輪共同提供驅(qū)動(dòng)力，也可以MG1和發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合一起提供動(dòng)力，多余能量可通過(guò)PG3的太陽(yáng)輪驅(qū)動(dòng)MG2進(jìn)行回收，因此適合高速工況下的增壓需求，原理如圖6所示。

實(shí)施例7

采用實(shí)施例1的增壓系統(tǒng)，二號(hào)離合器C2和四號(hào)離合器C4接合，一號(hào)離合器C1和三號(hào)離合器C3斷開(kāi)，一號(hào)行星齒輪PG1、二號(hào)行星齒輪PG2、三號(hào)行星齒輪PG3任意兩個(gè)部件轉(zhuǎn)速相等，根據(jù)n₁+αn₂-(1+α)n₃＝0從PG3倒推速度，即任何兩部件轉(zhuǎn)速相等，則另一個(gè)部件轉(zhuǎn)速也相等，傳動(dòng)比為1，渦輪直接將動(dòng)力傳輸給壓氣機(jī)進(jìn)行增壓。原理如圖7所示，這也是傳統(tǒng)渦輪壓氣機(jī)的工作模式。

實(shí)施例8

采用實(shí)施例1的增壓系統(tǒng)，二號(hào)離合器C2和三號(hào)離合器C3接合，一號(hào)離合器C1和四號(hào)離合器C4斷開(kāi)，此時(shí)，渦輪直接將動(dòng)力傳輸給壓氣機(jī)進(jìn)行增壓，只不過(guò)離合器C2和C3同時(shí)接合，因?yàn)镻G2與PG3的太陽(yáng)輪抱死，因此電機(jī)MG2處于靜止?fàn)顟B(tài)，原理如圖8所示，提高了傳動(dòng)效率。