基于辊子传动改善涡轮增压器性能装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于辊子传动改善涡轮增压器性能装置, 属于车辆进气结构技术及涡轮增压器零部件安全，车辆动力性领域。

背景技术：

随着汽车产量的逐年增长，能源紧张局势日益增长，改善发动机性能的装置也逐渐增加，其中的涡轮增压器就是其中一种改善汽车性能的装置。装有涡轮增压器的发动机后，其最大功率与未装涡轮增压器的时候相比可以增加40%甚至更高，也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够输出更大的功率，从另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。然而经过增压之后，发动机的工作压力和温度都大大提高，同时在高功况情况下涡轮增压器转速过高，对涡轮增压器的性能及安全性大打折扣，同时涡轮增压器在起动、低速情况下急加速会产生迟滞现象，种种负面影响大大抑制了涡轮增压器的推广及应用。因此对于上述高工况下降低涡轮增压器转速，保证涡轮增压器正常运行以及改善涡轮增压器的迟滞现象是非常有必要的。

技术实现要素：

本实用新型提出一种基于辊子传动改善涡轮增压器性能装置。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是，一种基于辊子传动改善涡轮增压器性能装置，包括ECU、节气门位置传感器、曲轴转速传感器，涡轮增压器、辊子、发电机、蓄电池、用以驱动车轮的电动机，发动机的进气管于涡轮增压器的压气端之前设置有电动增压机，涡轮增压器的中间轴与辊子连接传动，发电机通过传动轴与辊子的中部连接传动，蓄电池为电动机、电动增压机提供驱动能源，发电机为蓄电池进行充电，节气门位置传感器、曲轴转速传感器分别置于发动机节气门处和发动机曲轴上，电动增压机、电动机、节气门位置传感器、曲轴转速传感器与ECU电性连接。

进一步的，涡轮增压器的中间轴的中间部位设置有凸起，凸起上加工有间隔均匀的小孔A，小孔A内设置有刚性弹簧、刚性轴销，刚性弹簧一端连接小孔A内底部，另一端连接刚性轴销，辊子的外周设置有与中间轴相配合的凹槽，凹槽与凸起相接触，凹槽中部圆周均部有小孔B，刚性弹簧不受力时，刚性轴销位于小孔A内，车辆处于高负荷或全负荷工况时，中间轴高速旋转，刚性弹簧受离心力达到最大伸长量，刚性轴销前端部由小孔A伸出插入小孔B内。

进一步的，凸起与辊子的凹槽装配留有装配间隙。

进一步的，各个小孔A的轴线共面，孔A的轴线与小孔B的轴线共面，小孔A轴心线处于中间轴的径向。

进一步的，凸起为半椭圆状。

进一步的， 所述涡轮增压器包括设置在发动机的进气管内的压气机、设置在发动机的排气管内的涡轮，涡轮与压气机经中间轴连接传动。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：结构简单、设计合理，有效降低涡轮增压器危险的高速运转，同时还能将动能转换成蓄电池的电能，有效提高燃油利用率，有效降低高、全负荷工况下涡轮增压器的转速，通过辊子传动，在高工况下降低涡轮增压器的高速运转，同时将多余的动能通过发电机储存于蓄电池中，储存的能量用于驱动压气机及电动机，用于改善涡轮增压器的迟滞现象，大大改善了涡轮增压器的运行性能。

附图说明

下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。

图1是硬件系统框图；

图2是中间轴与辊子的机械关系图

图3是测控系统的结构图；

图4是起动、低速、低速急加速工况时能量转换驱动；

图5是中等工况能量转换驱动图；

图6是高、全负荷工况能量转换驱动图。

图中：

1-电动增压机；2-压气机端；3-中间轴；4-涡轮端；5-辊子；6-驱动轮；7-电动机；8-发电机；9-电池组；10-节气门位置传感器；11-曲轴转速传感器；12- ECU；13-传动轴；14-小孔A；15-轴销；16-刚性弹簧；17-小孔B。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1-6所示，一种基于辊子传动改善涡轮增压器性能装置，包括ECU、节气门位置传感器、曲轴转速传感器，涡轮增压器、辊子、发电机、蓄电池、用以驱动车轮的电动机，发动机的进气管于涡轮增压器的压气端之前设置有电动增压机，涡轮增压器的中间轴与辊子连接传动，发电机通过传动轴与辊子的中部连接传动，用于将辊子的动能转化成发电机的动能，蓄电池为电动机、电动增压机提供驱动能源，蓄电池用来存储发电机所发的电，用作储能装置，发电机为蓄电池进行充电，节气门位置传感器、曲轴转速传感器分别置于发动机节气门处和发动机曲轴上，电动增压机、电动机、节气门位置传感器、曲轴转速传感器与ECU电性连接。ECU 根据节气门位置传感器、曲轴转速传感器的输入信号判断当前车辆的运行工况以及当前是否有急加速工况，实时发送输出信号给电动增压和电动机使之做出相应动作，以改善涡轮增压器当前性能。

在本实施例中，涡轮增压器的中间轴的中间部位（满足涡轮增压器运转时的动平衡）设置有凸起，凸起上加工有间隔均匀的小孔A，小孔A内设置有刚性弹簧、刚性轴销，刚性弹簧一端连接小孔A内底部，另一端连接刚性轴销，辊子的外周设置有与中间轴相配合的凹槽，凹槽与凸起相接触，所述中间轴的半椭圆状凸起部位与辊子的凹槽部位相互装配，两者之前的摩擦力非常的小（辊子传动摩擦阻力小），凹槽中部圆周均部有小孔B，刚性弹簧不受力时，刚性轴销位于小孔A内，车辆处于高负荷或全负荷工况时，中间轴高速旋转，刚性弹簧受离心力达到最大伸长量，刚性轴销前端部由小孔A伸出插入小孔B内，刚性弹簧的最短长度与刚性轴销长度之和小于小孔A的深度，刚性弹簧的最大长度与刚性轴销长度之和大于小孔A的深度。

在本实施例中，凸起与辊子的凹槽装配留有装配间隙，辊子传动（传动阻力非常小），同时由于辊子的体型较大（惯性阻力大）车辆刚启动中间轴转速较低，不足以带动辊子；辊子与中间轴转动时能够相互制约对方的轴向运动，继而保证了两者的旋转运动的稳定进行。小孔A与小孔B的间距相等，轴销的尺寸略小与小孔A，轴销尺寸能与小孔B装配。

在本实施例中，发电机的输入端通过中间轴与辊子相连接，在汽车处于高工况下，高速运转的中间轴转速非常大，导致中间轴的小孔A的内部轴销的离心力很大，客服刚性弹簧的收缩力向外伸出，然后与辊子的凹槽内部装配的小孔B相啮合，驱动辊子转动，动力再通过传动轴传递给发动机。

在本实施例中，电动增压机与电动机并联于蓄电池下，在车辆刚启动或低工况下时，电动机将动力传递给车轮，弥补动力不足，电动增压机运转弥补发电机进气不足（车辆低速、刚启动排量较少涡轮增压器的进排气阻力远大于增压优势效果），因此在刚起动、低速、低速急加速工况下，电动机和电动增压机的驱动能有效改善涡轮增压器迟滞现象。

在本实施例中，各个小孔A的轴线共面，孔A的轴线与小孔B的轴线共面，小孔A轴心线处于中间轴的径向。

在本实施例中，凸起为半椭圆状。

在本实施例中，所述涡轮增压器包括设置在发动机的进气管内的压气机、设置在发动机的排气管内的涡轮，涡轮与压气机经中间轴连接传动。

使用时：

ECU 实时监测节气门位置传感器和曲轴转速传感器传来的信号得出当前发动机所处工况（起动、低速、中等负荷、高负荷、全负荷、急加速工况），ECU 根据节气门位置传感器、曲轴转速传感器的输入信号判断当前车辆的运行工况实时发送输出信号给电动增压和电动机使之做出相应动作；

若ECU测得当前车辆处于启动、低负荷工况、低速急加速工况时，此时发动机刚启动排气量不高，涡轮增压器的运转速度较低，此时中间轴的离心力视为零，轴销在刚性弹簧的弹性牵引下始终处于小孔A的内部，同时发动机的反电动势较大，辊子的加速阻力较大（辊子5体型较大），中间轴与辊子的摩擦力非常小，所以此时中间轴与辊子产生相对运动，辊子视为禁止不动，同时涡轮增压器的转速极低，此时涡轮增压器的排气阻力远大于涡轮增压器的增压效果（无增压现象），迟滞现象较严重，因此ECU驱动电动增压机转动增大起动时发动机的进气量，同时ECU驱动电动机带动车轮转动，增大起动时的动力性；

若ECU 测得当前车辆处于中等负荷工况时，此时涡轮增压器的转速处于正常运转，此时中间轴的转速较高，轴销产生相应的离心力，但是在刚性弹簧的约束下轴销并未伸出小孔A（轴销的装配距离小孔A的外部有一定的长度），中间轴与辊子间的摩擦力和动液压力的共同作用能够克服发动机的反电动势，给蓄电池充电，但此时的充电量较低，涡轮增压器的动能转化成蓄电池的电能较少；

若ECU 测得当前车辆处于高负荷或全负荷工况时，此时涡轮增压器处于超高速运转，涡轮增压器长期处于这种状态运转对其机械性能的安全性、可靠性将会大打折扣，因此对其降速处理非常有必要，此时轴销的离心力达到最大，此时刚性弹簧的伸长量也达到最大，轴销前端伸出小孔A，插入小孔B内，此时轴销与小孔B相互啮合，直接驱动辊子转动，同时中间轴与辊子的摩擦力和动液压力达到最大（中间轴是处于润滑油液中，辊子与之装配，两者中间有密封的润滑油液），克服发电机的反电动势与辊子的加速阻力，此时的能量转换达到最大，将涡轮增压器的动能大部分转化成蓄电池的电能，此时涡轮增压器的转速能够有效的降低，达到了降低涡轮增压器的最大转速，使其运转在安全范围，此时电动机带动车轮转动满足车辆动力性要求，电动增压机此时不工作，避免增加进气流量使得压气机端的转速又升高。

本装置采用辊子传动机构，使得中间轴与辊子的机械应力较均匀分散于辊子上，使得辊子的疲劳强度增强，磨损较小，小转速时辊子对涡轮增压器的转速几乎没有负面限制。本装置能有效降低涡轮增压器危险的高速运转，同时还能将动能转换成蓄电池的电能，有效提高燃油利用率。本装置通过节气门开度传感器和曲轴转速传感器实时监测车辆的运行工况，精确反馈给ECU 同时做出响应指令，达到改善涡轮增压器的迟滞现象，高转速时，轴销与小孔啮合，中间轴与辊子直接传动，能有效降低高、全负荷工况下涡轮增压器的转速，保证汽车零部件的安全性。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。