一种涡轮增压系统及加动力方法和涡轮增压辅助装置.pdf

本发明公开了一种涡轮增压系统及加动力方法和涡轮增压辅助装置，涡轮增压系统包括涡轮增压器，所述涡轮增压器具有进气腔和排气腔，涡轮增压器内设置有进气涡轮和排气涡轮，进气涡轮位于进气腔内，排气涡轮位于排气腔内，进气涡轮和排气涡轮同轴安装，它还包括涡轮增压辅助装置，并且该涡轮增压辅助装置具有：储气筒；进气常闭阀；第一出气管，所述第一出气管的进口与储气筒相连通；第二出气管，所述第二出气管的进口通过进气常闭阀与第一出气管的出口相气路连接，第二出气管的出口与发动机的排气歧管相连接后一起通入进气腔。本发明能够使发动机的动力随着油门踏板的踩下动作而线性增加，减缓其动力提升反应延迟的现象。

权利要求书
1.  一种涡轮增压系统，包括涡轮增压器(3)，所述涡轮增压器(3)具有排气腔和连接进气歧管(11)的进气腔，所述的涡轮增压器(3)内设置有进气涡轮(4)和排气涡轮(6)，进气涡轮(4)位于进气腔内，排气涡轮(6)位于排气腔内，进气涡轮(4)和排气涡轮(6)同轴安装，其特征在于，它还包括涡轮增压辅助装置，并且该涡轮增压辅助装置具有：
储气筒(14)；
进气常闭阀(17)；
第一出气管(19)，所述第一出气管(19)的进口与储气筒(14)相连通；
第二出气管(20)，所述第二出气管(20)的进口通过进气常闭阀(17)与第一出气管(19)的出口相气路连接，第二出气管(20)的出口与发动机(9)的排气歧管(8)相连接后一起通入排气腔；
第一离合驱动装置，所述第一离合驱动装置具有第一传动机构、进气常闭阀开关机构(18)和第一单向离合器(22)，油门踏板(26)通过第一传动机构与进气常闭阀开关机构(18)传动连接，进气常闭阀开关机构(18)与进气常闭阀(17)配合设置，以便进气常闭阀开关机构(18)开关进气常闭阀(17)，所述第一单向离合器(22)设置在第一传动机构中。

2.  根据权利要求1所述的涡轮增压系统，其特征在于：该涡轮增压辅助装置还具有储气常闭阀(15)、第一储气管(12)、第二储气管(13)和第二离合驱动装置，第一储气管(12)的进口与进气歧管(11)相连通，第二储气管(13)的进口通过储气常闭阀(15)与第一储气管(12)的出口相气路连接，第二储气管(13)的出口与所述储气筒(14)相连通，所述第二离合驱动装置具有第二传动机构、储气常闭阀开关机构(16)和第二单向离合器(21)，并且第一单向离合器(22)与第二单向离合器(21)的工作转向相反，油门踏板(26)通过第二传动机构与储气常闭阀开关机构(16)传动连接，储气常闭阀开关机构(16)与储气常闭阀(15)配合设置，所述第二单向离合器(21)设置在第二传动机构中；当放松油门踏板(26)时，第二单向离合器(21)驱动第二传动机构工作，当油门踏板(26)的顺时针转速达到设定值时，储气常闭阀开关机构(16)在油门踏板26的作用下使储气常闭阀(15)接通第一储气管(12)和第二储气管(13)之间的通路；当踩下油门踏板(26)时，第二单向离合器21断开第二传动机构的传动，储气常闭阀(15)断开第一储气管(12)和第二储气管(13)之间的通路；当油门踏板(26)未达到设定的顺时针转速时，储气常闭阀开关机构(16)使储气常闭阀(15)断 开第一储气管(12)和第二储气管(13)之间的通路。

3.  根据权利要求2所述的涡轮增压系统，其特征在于：所述的第一传动机构和/或第二传动机构包括主动带轮(23)、皮带(24)、小转轮(48)和大转轮(47)，主动带轮(23)固定连接在油门踏板(26)的铰接处，主动带轮(23)通过皮带(24)与小转轮(48)传动连接；在第一传动机构中，所述小转轮(48)和大转轮(47)通过第一单向离合器(22)选择性传动连接；在第二传动机构中，所述小转轮(48)和大转轮(47)通过第二单向离合器(21)选择性传动连接。

4.  根据权利要求3所述的涡轮增压系统，其特征在于：所述进气常闭阀开关机构(18)和/或储气常闭阀开关机构(16)具有多个开关子机构，所述开关子机构包括扇形块(41)、滑套(44)、连接弹簧(45)和滑柱(46)，滑柱(46)固定连接在大转轮(47)上，滑套(44)固定连接在扇形块(41)上，滑柱(46)滑配在滑套(44)内，并且所述连接弹簧(45)的两端分别与滑柱(46)与扇形块(41)固定连接。

5.  根据权利要求4所述的涡轮增压系统，其特征在于：所述进气常闭阀(17)具有进气外壳(31)、进气阀芯(32)、进气密封环(33)和回位弹簧(34)，进气阀芯(32)滑配在进气外壳(31)内，并且进气密封环(33)安装在进气阀芯(32)上，进气密封环(33)分别与第二出气管(20)的进口和第一出气管(19)的出口相配合，回位弹簧(34)的两端分别连接进气阀芯(32)的顶端和进气外壳(31)，进气阀芯(32)和进气常闭阀开关机构(18)内的扇形块(41)可抵接配合，并且当进气常闭阀开关机构(18)内的扇形块(41)静止时，进气阀芯(32)的底端与扇形块(41)之间具有间隙。

6.  根据权利要求4所述的涡轮增压系统，其特征在于：所述储气常闭阀(15)具有储气外壳、储气阀芯和储气密封环，储气阀芯滑配在储气外壳内，并且储气密封环安装在储气阀芯上，储气密封环分别与第二储气管(13)的进口和第一储气管(12)的出口相配合，储气阀芯和储气常闭阀开关机构(16)内的扇形块(41)始终抵接配合。

7.  根据权利要求1所述的涡轮增压系统，其特征在于：所述储气筒(14)的出口处设置有出口单向阀(30)。

8.  根据权利要求2至7中任一项所述的涡轮增压系统，其特征在于：所述的第二储气管(13)的出口与所述储气筒(14)相连接的部位设置有进口单向阀(29)。

9.  一种涡轮增压辅助装置，其特征在于：它为如权利要求1至8中任一项所述的涡轮增压系统采用的涡轮增压辅助装置。

10.  一种如权利要求1至8中任一项所述的涡轮增压系统的加动力方法，其特征在于该方法的步骤如下：踩下油门踏板(26)时，并且第一单向离合器(22)接合第一传动机构的传动，当油门踏板的逆时针转速达到设定值时，进气常闭阀开关机构(18)在 油门踏板(26)的作用下使进气常闭阀(17)接通第一出气管(19)和第二出气管(20)之间的通路；存储于储气筒(14)内的压缩气体进入排气歧管(8)中并直接驱动排气涡轮(6)加速，排气涡轮(6)推动进气涡轮(4)加速，提高进气歧管(11)中的气压，使发动机(9)的动力提高。

说明书一种涡轮增压系统及加动力方法和涡轮增压辅助装置
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压系统及加动力方法和涡轮增压辅助装置。
背景技术
目前，随着人们的环保意识增强，节油而动力强的发动机越来越受欢迎，小排量废气涡轮增压发动机成为现今汽车上的主要装备。然而废气涡轮增压器具有时滞效应，由于涡轮增压器的增压作用主要由位于进气道中的进气涡轮来产生，而进气涡轮由位于排气道中的排气涡轮来驱动，排气涡轮的转速由发动机排气压力决定，当驾驶员突然踩动油门加速时，由于此时发动机排气压力不会立即增大，涡轮增压器中的涡轮转速跟不上步调而使增压的压力不能立即增大，发动机的动力不能随着油门踏板的动作而线性增加，其实际过程为当驾驶员突然踩动油门踏板后，随着更多的空气与燃油进入气缸内燃烧后产生更强的排气压力，此排气压力驱动排气涡轮加速，由于进、排气涡轮固定连接，进气涡轮同步加速，从而使进气的增压压力升高，这个过程产生较长的时间延迟，一般为5-8秒；另一方面，当驾驶员突然放松(包括完全松开)油门时，由于上述涡轮转速的反应延迟，使得进、排气涡轮的转速不会随着油门踏板的放松而迅速减速，使得发动机的动力不会随着油门踏板的放松而立即减弱。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种涡轮增压系统，它能够使发动机的动力随着油门踏板的踩下动作而线性增加，减缓其动力提升反应延迟的现象。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种涡轮增压系统，包括涡轮增压器，所述涡轮增压器具有排气腔和连接进气歧管的进气腔，涡轮增压器内设置有进气涡轮和排气涡轮，进气涡轮位于进气腔内，排气涡轮位于排气腔内，进气涡轮和排气涡轮同轴安装，它还包括涡轮增压辅助装置，并且该涡轮增压辅助装置具有：
储气筒；
进气常闭阀；
第一出气管，所述第一出气管的进口与储气筒相连通；
第二出气管，所述第二出气管的进口通过进气常闭阀与第一出气管的出口相气路连接，第二出气管的出口与发动机的排气歧管相连接后一起通入排气腔；
第一离合驱动装置，所述第一离合驱动装置具有第一传动机构、进气常闭阀开关机构和第一单向离合器，油门踏板通过第一传动机构与进气常闭阀开关机构传动连接，进气常闭阀开关机构与进气常闭阀配合设置，以便进气常闭阀开关机构开关进气常闭阀，所述第一单向离合器设置在第一传动机构中；当踩下油门踏板时，第一单向离合器驱动第一传动机构工作，当油门踏板的逆时针转速达到设定值时，进气常闭阀开关机构在油门踏板的作用下使进气常闭阀接通第一出气管和第二出气管之间的通路；当油门踏板未达到设定的逆时针转速时，进气常闭阀开关机构使进气常闭阀断开第一出气管和第二出气管之间的通路；当放松油门踏板时，第一单向离合器断开第一传动机构的传动，进气常闭阀17断开第一出气管和第二出气管之间的通路。
本发明进一步所要解决的技术问题是，同时使得发动机的动力随着油门踏板的放松动作而立即减弱，减缓其减速反应迟缓的现象，该涡轮增压辅助装置还具有储气常闭阀、第一储气管、第二储气管和第二离合驱动装置，第一储气管的进口与进气歧管相连通，第二储气管的进口通过储气常闭阀与第一储气管的出口相气路连接，第二储气管的出口与所述储气筒相连通，所述第二离合驱动装置具有第二传动机构、储气常闭阀开关机构和第二单向离合器，并且第一单向离合器与第二单向离合器的工作转向相反，油门踏板通过第二传动机构与储气常闭阀开关机构传动连接，储气常闭阀开关机构与储气常闭阀配合设置，所述第二单向离合器设置在第二传动机构中；当放松油门踏板时，第二单向离合器驱动第二传动机构工作，当油门踏板的顺时针转速达到设定值时，储气常闭阀开关机构在油门踏板的作用下使储气常闭阀接通第一储气管和第二储气管之间的通路；当踩下油门踏板时，第二单向离合器断开第二传动机构的传动，储气常闭阀断开第一储气管和第二储气管之间的通路；当油门踏板未达到设定的顺时针转速时，储气常闭阀开关机构使储气常闭阀断开第一储气管和第二储气管之间的通路。
进一步提供了一种第一传动机构和/或第二传动机构的具体结构，所述的第一传动机构和/或第二传动机构包括主动带轮、皮带、小转轮和大转轮，主动带轮固定连接在油门踏板的铰接处，主动带轮通过皮带与小转轮传动连接；在第一传动机构中，所述小转轮和大转轮通过第一单向离合器选择性传动连接；在第二传动机构中，所述小转轮和大转轮通过第二单向离合器选择性传动连接。
进一步提供了一种进气常闭阀开关机构和/或储气常闭阀开关机构的具体结构，所述进气常闭阀开关机构和/或储气常闭阀开关机构具有多个开关子机构，所述开关子机构包括扇形块、滑套、连接弹簧和滑柱，滑柱固定连接在大转轮上，滑套固定连接在扇形块上，滑柱滑配在滑套内，并且所述连接弹簧的两端分别与滑柱与扇形块固定连接。
进一步提供了一种进气常闭阀的具体结构，所述进气常闭阀具有进气外壳、进气阀 芯、进气密封环和回位弹簧，进气阀芯滑配在进气外壳内，并且进气密封环安装在进气阀芯上，进气密封环分别与第二出气管的进口和第一出气管的出口相配合，回位弹簧的两端分别连接进气阀芯的顶端和进气外壳，进气阀芯和进气常闭阀开关机构内的扇形块可抵接配合，并且当进气常闭阀开关机构内的扇形块静止时，进气阀芯的底端与扇形块之间具有间隙。
进一步提供了一种储气常闭阀的具体结构，所述储气常闭阀具有储气外壳、储气阀芯和储气密封环，储气阀芯滑配在储气外壳内，并且储气密封环安装在储气阀芯上，储气密封环分别与第二储气管的进口和第一储气管的出口相配合，储气阀芯和储气常闭阀开关机构内的扇形块始终抵接配合。
进一步为了防止在极端情况下，排气歧管中的废气逆向流入储气筒内，储气筒的出口处设置有出口单向阀。
进一步为了防止在极端情况下，储气筒中的压缩气体逆向流动进入进气歧管中，所述的第二储气管的出口与所述储气筒相连接的部位设置有进口单向阀。
本发明还提供了一种涡轮增压辅助装置，它为该涡轮增压系统采用的涡轮增压辅助装置。
本发明还提供了一种涡轮增压系统的加动力方法，该方法的步骤如下：踩下油门踏板时，并且第一单向离合器接合第一传动机构的传动，当油门踏板的逆时针转速达到设定值时，进气常闭阀开关机构在油门踏板的作用下使进气常闭阀接通第一出气管和第二出气管之间的通路；存储于储气筒内的压缩气体进入排气歧管中并直接驱动排气涡轮加速，排气涡轮推动进气涡轮加速，提高进气歧管中的气压，使发动机的动力提高。
采用了上述技术方案后，本发明不仅能够使发动机的动力随着油门踏板的踩下动作而线性增加，减缓其动力提升的反应延迟的现象。同时使得发动机的动力随着油门踏板的放松动作而立即减弱，减缓其减速反应迟缓的现象。
附图说明
图1为本发明的涡轮增压系统的结构示意图；
图2为本发明的进气常闭阀和进气常闭阀开关机构的连接示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2所示，一种涡轮增压系统，包括涡轮增压器3，涡轮增压器3具有排气腔和连接进气歧管11的进气腔，涡轮增压器3内设置有进气涡轮4和排气涡轮6，进气涡轮4位于进气腔内，排气涡轮6位于排气腔内，进气涡轮4和排气涡轮6同轴安装，它 还包括涡轮增压辅助装置，并且该涡轮增压辅助装置具有：
储气筒14；
进气常闭阀17；
第一出气管19，第一出气管19的进口与储气筒14相连通；
第二出气管20，所述第二出气管20的进口通过进气常闭阀17与第一出气管19的出口相气路连接，第二出气管20的出口与发动机9的排气歧管8上邻近排气腔的一端相连接后一起通入排气腔；
第一离合驱动装置，第一离合驱动装置具有第一传动机构、进气常闭阀开关机构18和第一单向离合器22，油门踏板26通过第一传动机构与进气常闭阀开关机构18传动连接，进气常闭阀开关机构18与进气常闭阀17配合设置，第一单向离合器22设置在第一传动机构中；当踩下油门踏板26时，第一单向离合器22驱动第一传动机构工作，当油门踏板的逆时针转速达到设定值时，进气常闭阀开关机构18在油门踏板26的作用下使进气常闭阀17接通第一出气管19和第二出气管20之间的通路；当油门踏板26未达到设定的逆时针转速时，进气常闭阀开关机构18使进气常闭阀17断开第一出气管19和第二出气管20之间的通路；当放松油门踏板26时，第一单向离合器22断开第一传动机构的传动，进气常闭阀17断开第一出气管19和第二出气管20之间的通路。
如图1所示，该涡轮增压辅助装置还具有储气常闭阀15、第一储气管12、第二储气管13和第二离合驱动装置，第一储气管12的进口与进气歧管11相连通，第二储气管13的进口通过储气常闭阀15与第一储气管12的出口相气路连接，第二储气管13的出口与储气筒14相连通，第二离合驱动装置具有第二传动机构、储气常闭阀开关机构16和第二单向离合器21，并且第一单向离合器22与第二单向离合器21的工作转向相反，油门踏板26通过第二传动机构与储气常闭阀开关机构16传动连接，储气常闭阀开关机构16与储气常闭阀15配合设置，所述第二单向离合器21设置在第二传动机构中；当放松油门踏板26时，第二单向离合器21驱动第二传动机构工作，当油门踏板26的顺时针转速达到设定值时，储气常闭阀开关机构16在油门踏板26的作用下使储气常闭阀15接通第一储气管12和第二储气管13之间的通路；当踩下油门踏板26时，第二单向离合器21断开第二传动机构的传动，储气常闭阀15断开第一储气管12和第二储气管13之间的通路；当油门踏板26未达到设定的顺时针转速时，储气常闭阀开关机构16使储气常闭阀15断开第一储气管12和第二储气管13之间的通路。
如图1所示，第一传动机构和/或第二传动机构包括主动带轮23、皮带24、小转轮48和大转轮47，主动带轮23固定连接在油门踏板26的铰接处并随油门踏板26一起绕铰接处转动，主动带轮23通过皮带24与小转轮48传动连接；在第一传动机构中，小 转轮48和大转轮47通过第一单向离合器22选择性传动连接；在第二传动机构中，小转轮48和大转轮47通过第二单向离合器21选择性传动连接。
如图2所示，进气常闭阀开关机构18和/或储气常闭阀开关机构16具有多个开关子机构，所述开关子机构包括扇形块41、滑套44、连接弹簧45和滑柱46，滑柱46固定连接在大转轮47上，滑套44固定连接在扇形块41上，滑柱46滑配在滑套44内，并且所述连接弹簧45的两端分别与滑柱46、扇形块41固定连接。
如图2所示，进气常闭阀17具有进气外壳31、进气阀芯32、进气密封环33和回位弹簧34，进气阀芯32滑配在进气外壳31内，并且进气密封环33安装在进气阀芯32上，进气密封环33分别与第二出气管20的进口和第一出气管19的出口相配合，压缩状态的回位弹簧34的两端分别连接进气阀芯32的顶端和进气外壳31，进气阀芯32和进气常闭阀开关机构18内的扇形块41可抵接配合，并且当进气常闭阀开关机构18内的扇形块41静止时，进气阀芯32的底端与扇形块41之间具有间隙。
储气常闭阀15具有储气外壳、储气阀芯和储气密封环，储气阀芯滑配在储气外壳内，并且储气密封环安装在储气阀芯上，储气密封环分别与第二储气管13的进口和第一储气管12的出口相配合，储气阀芯和储气常闭阀开关机构16内的扇形块41始终抵接配合。储气阀芯利用其自身重力回位。
相对于进气阀芯32依靠回位弹簧34来回位，储气阀芯依靠自身重力回位，使储气阀芯比进气阀芯32更易开启，从而使储气筒14的储气过程比放气过程更频繁，保证储气筒14具有足量的压缩气体。
如图1所示，所述储气筒14的出口处设置有出口单向阀30，用于防止在极端情况下，排气歧管8中的废气逆向流动进入储气筒14中。
如图1所示，第二储气管13的出口与所述储气筒14相连接的部位设置有进口单向阀29，用于防止在极端情况下，储气筒14中的压缩废气逆向流动进入排气歧管8中。
所述的进气阀芯32的外壁上设置有进气定位块35，所述的进气外壳31的内壁上设置有进气限位块36，进气定位块35和进气限位块36相配合用于限定进气阀芯32的下滑动行程，进气定位块35与进气外壳31的内壁滑动密封配合，主要目的是为了防止阀开启时漏气。
所述的储气阀芯的外壁上也设置有储气定位块，所述的储气外壳的内壁上设置有储气限位块，储气定位块和储气限位块相配合用于限定储气阀芯的下滑动行程，储气定位块与储气外壳的内壁滑动密封配合。
进气外壳与储气外壳的顶壁上分别设有平衡内外气压的通气孔50。
本发明的工作方法如下：
(1)驾驶员突然踩动油门踏板26，油门踏板26绕转轴27转动，与转轴27固定连接的主动带轮23逆时针旋转，在第一传动机构中，主动带轮23通过皮带24驱动小转轮48逆时针转动，由于第一单向离合器22的内端与小转轮48连接，其外端与大转轮47连接，小转轮48通过第一单向离合器22驱动大转轮47旋转，大转轮47驱动进气常闭阀开关机构18中的各扇形块41转动，各扇形块41相对大转轮47作离心运动，油门踏板26踩动速度达到设定值时，各扇形块41消除间隙并推动进气常闭阀17中的进气阀芯32向上/外移动，使其中的进气密封环33从封闭两侧管道的位置离开，第一出气管19与第二出气管20相通，原来存储于储气筒14内的压缩气体进入排气歧管8中并直接驱动排气涡轮6加速，排气涡轮6推动进气涡轮4加速，既增加了进气量，又使进气涡轮转速升高、提高其增压效果，提高进气歧管11中的气压，使发动机9的动力能迅速提高，减小了上述的动力提升的时间延迟；当驾驶员减慢油门踏板26的转速至低于设定值或者保持住油门踏板26时，上述过程结束，进气常闭阀17中的进气阀芯32在回位弹簧34作用下回位，进气密封环33封闭两侧管道；另外，该过程中进入排气道中的压缩空气中富含氧气，使尾气中未完全燃烧的有害气体如一氧化碳、碳氢化合物在排气道中与氧气进行化学反应转化为无害气体。
(2)驾驶员放松油门踏板26，油门踏板26绕转轴27反向旋转，在第二传动机构中，主动带轮23顺时针旋转，主动带轮23通过皮带24驱动小转轮48顺时针转动，由于第二单向离合器21的内端与小转轮48连接，其外端与大转轮47连接，小转轮48通过第二单向离合器21驱动大转轮47旋转，大转轮47驱动储气常闭阀开关机构16中的各扇形块41转动，各扇形块41相对于大转轮47作离心运动，当油门踏板26的踩动速度达到设定值时，各扇形块41克服储气阀的重力、推动储气常闭阀16中的储气阀芯向上移动，使其中的储气密封环从封闭两侧管道的位置离开，第一储气管12与第二储气管13相通，进气歧管11中的压缩气体经过单向阀29进入储气筒14中储存，当油门踏板26的转速低于设定值时，上述过程结束，储气阀芯在重力作用下回位，储气密封环封闭两侧的管道。在该过程中，进气歧管11中的空气进入储气筒14中，使进气歧管11中的气压减弱、进气量减少，迅速降低发动机9的动力，减小了由于涡轮转动惯性引起的发动机动力下降的延迟时间。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。