涡旋式机械增压器、发动机和汽车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种涡旋式机械增压器、发动机和汽车。
【背景技术】
[0002]在现有汽车领域，发动机增压器技术是指将空气预先压缩后再导入气缸，以期提高空气密度、增加进气量的一项技术。由于进气量增加，可相应地增加循环供油量，从而可以增加发动机输出功率。发动机增压技术是当前实现发动机高效、小型化的主流技术，在车辆上得到广泛应用。
[0003]当前发动机增压技术包括机械增压和涡轮增压。其中机械增压相比涡轮增压，具有瞬态响应好、工作温度低、保养要求低，使用寿命长等特点，被广泛应用于各种排量的发动机上，例如机械增压发动机或机械-涡轮双增压发动机。
[0004]现有的机械增压器包括离心式机械增压器、螺旋式机械增压器和罗茨式机械增压器，现代发动机多采用罗茨式增压器，但因其具有较大的结构尺寸，因此多应用于中、大排量的发动机上，限制了其应用范围。此外，罗茨式机械增压器的工作原理为:机械增压器直接由发动机的曲轴带动，当发动机运转时，机械增压器也开始工作。在发动机工作时，空气从发动机进气系统进入机械增压器的进气口，并经机械增压器压缩后通过出气口导出至气缸中。因此，机械增压器是通过消耗发动机功率来工作的，造成其增压压力不高，导致发动机输出功率的增加不高，通常还低于涡轮增压器所能达到的增压压力。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是，现有机械增压器具有较大结构尺寸，应用场合受限，而且增压压力不高，造成发动机输出功率增加不高。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种涡旋式机械增压器，该涡旋式增压器包括:
[0007]偏心主轴，包括同轴的第一轴和第二轴、两端分别连接第一轴和第二轴的第三轴，所述第三轴与第一轴平行且不同轴；
[0008]分别套设在所述第一轴和第二轴上的两定盘，所述第一轴和第二轴能够分别相对两定盘转动，所述两定盘沿轴向相互面对的两端面对接而形成有一腔室；
[0009]套设在所述第三轴上且位于所述腔室中的转盘，所述第三轴能够带动转盘在所述腔室中相对两定盘围绕第一轴中轴线公转；
[0010]所述转盘的轴向两端中，至少一端设有绕第三轴中轴线涡旋的第一涡旋体；
[0011 ] 沿轴向方向，每个所述第一涡旋体所在侧的定盘朝向转盘的一端设有绕第一轴中轴线涡旋的第二涡旋体，所述第一涡旋体和第二涡旋体沿轴向方向相互啮合，在所述第一涡旋体、第二涡旋体、转盘和第二涡旋体所在定盘之间围成若干空腔；
[0012]设有所述第二涡旋体的定盘中设有进气道和出气道，所述进气道连通所述若干空腔中沿径向最远离第一轴中轴线的空腔、且具有位于定盘外表面的进气口，所述出气道连通若干空腔中沿径向最靠近第一轴中轴线的空腔、且具有位于定盘外表面的出气口。
[0013]可选地，所述转盘沿轴向的两端均设有第一涡旋体，两所述第一涡旋体为同一涡旋体沿轴向的两端部。
[0014]可选地，在所述两定盘中，其中至少一定盘中设有所述进气道。
[0015]可选地，具有所述第二涡旋体的定盘沿轴向背向另一定盘的端面设置有气体冷却机构。
[0016]可选地，所述气体冷却机构为:中冷器；或者，分布在端面上的若干散热翅片。
[0017]可选地，所述第二涡旋体所在定盘端面中具有凹槽，所述第二涡旋体位于凹槽中，沿轴向方向，所述凹槽与另一定盘围成所述腔室。
[0018]可选地，所述转盘包括本体、从所述本体沿径向向外延伸的第一限位部，所述第一涡旋体与本体连接；
[0019]所述凹槽具有对应第一限位部的延伸区域，在所述延伸区域的周向两侧具有两第二限位部，所述两第二限位部对第一限位部周向限位。
[0020]可选地，沿轴向方向，每个所述第一限位部沿和两定盘通过防自转机构连接。
[0021]可选地，所述防自转机构为:曲柄销式防自转机构、圆柱销或十字环。
[0022]可选地，所述第一轴和第一轴上的定盘之间、所述第二轴和第二轴上的定盘之间、所述第三轴和转盘之间套装有浮动轴承、轴瓦或滚针轴承。
[0023]可选地，在所述偏心主轴和/或定盘中设有连通偏心主轴外周面的油道。
[0024]可选地，所述第一轴和第一轴上的定盘之间、所述第二轴和第二轴上的定盘之间套装有浮动轴承；
[0025]在所述第一轴上的浮动轴承的轴向两侧分别设有两第一限位件，所述两第一限位件对浮动轴承轴向限位；
[0026]在所述第二轴上的浮动轴承的轴向两侧分别设有两第二限位件，所述两第二限位件对浮动轴承轴向限位。
[0027]可选地，所述第三轴和转盘之间套装有浮动轴承；
[0028]在所述第三轴上的浮动轴承的轴向两侧分别设有两第三限位件，所述两第三限位件对浮动轴承轴向限位。
[0029]可选地，在所述两定盘沿轴向相互背对的两端面分别设有两端盖，所述两端盖沿轴向分别盖设在两定盘上。
[0030]可选地，在所述第三轴沿轴向一侧，在所述端盖与定盘之间、和/或在所述浮动轴承和第三轴轴向相对的另一侧的偏心主轴与定盘之间设有环绕偏心主轴的第一密封圈；且，
[0031]在所述第三轴沿轴向另一侧，在所述端盖与定盘之间、和/或浮动轴承和第三轴轴向相对的另一侧与定盘之间设有环绕偏心主轴的第二密封圈。
[0032]可选地，在所述第一涡旋体的涡旋线沿轴向背向转盘的端面、在所述第二涡旋体的涡旋线沿轴向朝向转盘的端面设有密封条。
[0033]可选地，在每个定盘沿轴向背向另一定盘的端面设有一环形槽，所述环形槽环绕偏心主轴；
[0034]对应每个环形槽的位置，在偏心主轴上固定安装有一个平衡重，每个平衡重能够随偏心主轴在环形槽中转动。
[0035]可选地，所述第一涡旋体和第二涡旋体为单涡旋线涡旋体或多涡旋线涡旋体，所述多涡旋线涡旋体包括至少两个涡旋线。
[0036]本发明还提供一种发动机，该发动机包括上述任一涡旋式机械增压器；
[0037]所述第一轴具有沿轴向背向第二轴伸出定盘外的端部，所述端部与曲轴为传动连接，所述曲轴通过所述传动连接驱使偏心主轴转动并带动转盘公转。
[0038]可选地，还包括涡轮增压器，所述涡旋式机械增压器的出气口和涡轮增压器的进气口连通。
[0039]本发明还提供一种汽车，该汽车包括上述任一发动机。
[0040]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0041]第一涡旋体能够和第二涡旋体相互啮合，在第一涡旋体、第二涡旋体、转盘和定盘之间围成若干空腔，其中进气道连通若干空腔中最远离第一轴中轴线的空腔且具有位于定盘外表面的进气口，出气道连通若干空腔中最靠近第一轴中轴线的空腔且具有位于定盘外表面的出气口。使用本方案的涡旋式机械增压器，进气道通过进气口与发动机的进气系统连通，出气道通过出气口连通至气缸中。空气依次通过发动机进气系统、进气道和腔室进入第一涡旋体和第二涡旋体相互啮合而形成的最外侧空腔中。涡旋式机械增压器通过第一轴与曲轴传动连接，曲轴通过传动连接带动第一轴自转，由于第三轴与第一轴和第二轴不同轴，当第一轴自转时，第三轴带动转盘和第一涡旋体绕第一轴的中轴线在腔室中公转。第一涡旋体在公转过程中，根据涡旋压缩原理，随着第一涡旋体公转，由于第二涡旋体静止，对应最外侧空腔的第一涡旋体和第二涡旋体的两啮合位置沿第二涡旋体的涡旋方向逐渐向第一轴中轴线移动，在移动过程中，最外侧空腔的容积逐渐减小，其中的空气逐步向第一轴中轴线移动并被逐步压缩，至该最外侧空腔逐步成为沿径向最靠近第一轴中轴线的空腔，最外侧空腔中的空气被逐步压缩至最靠近第一轴中轴线的空腔而进入出气道，之后通过出气口输送至气缸中。在转盘往复公转过程中，空气被持续地压缩增压后并导出至气缸中，以实现发动机增压的目的。
[0042]首先，本发明的涡旋式机械增压器整体结构尺寸特别是轴向尺寸非常小，涡旋式机械增压器可应用到各种排量的发动机上，应用范围不受限制。
[0043]其次，第一涡旋体和第二涡旋体相互啮合而形成的若干空腔，可分为数对沿径向对称的空腔，这样每个空气压缩过程均对应有两个径向对称的最外侧空腔中空气同时被压缩并导出至出气道，涡旋式增压器对空气的压缩效率较现有的机械增压器高，获得相同的增压压力和增压空气流量时消耗的发动机功率更小，相应地发动机的输出功率得到提升，提升燃油经济性。
[0044]最后，第一涡旋体和第二涡旋体相互啮合而围成多对径向对称的空腔，沿径向对称的两空腔中，其中一空腔中的空气沿径向各向的压力与另一空腔中的空气沿径向各向的压力相互抵消，使得涡旋式机械增压器工作时平稳，基本不会出现晃动，振动噪声非常小，极大提高了整车的舒适性。
【附图说明】
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