離心式增壓器及使用離心式增壓器的發動機增壓系統的製作方法

2024-03-20 07:48:05 1

離心式增壓器及使用離心式增壓器的發動機增壓系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種離心式增壓器及使用離心式增壓器的發動機增壓系統，所述離心式增壓器包括：驅動皮帶輪，所述驅動皮帶輪連接從而接收來自發動機的旋轉動力；電子阻隔待供應至所述驅動皮帶輪的所述旋轉動力或者將所述旋轉動力供應至所述驅動皮帶輪；增速裝置，所述增速裝置增加所述驅動皮帶輪的旋轉速度；以及壓縮器，所述壓縮器包括葉輪和葉輪殼體，所述葉輪接收通過所述增速裝置增速的旋轉動力並且流動和壓縮外部空氣。
【專利說明】離心式增壓器及使用離心式增壓器的發動機增壓系統
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年3月15日提交的韓國專利申請第10-2013-0027957號的優先權，該申請的全部內容結合於此用於通過該引用的所有目的。

【技術領域】
[0003]本發明涉及使用電子離合器的離心式增壓器及使用所述離心式增壓器的發動機的增速裝置和增壓系統。

【背景技術】
[0004]通常地，在引入外部空氣之後，車輛將空氣與燃料混合從而向發動機供應混合物，並且發動機將燃料和空氣的混合物燃燒從而獲得驅動車輛所需的動力。
[0005]在通過驅動發動機產生動力的過程中，當必須供應足夠的外部空氣用於燃燒時，獲得所需的發動機輸出功率。因此，為了提升發動機的輸出功率，已經將用於通過壓縮助燃空氣從而供應助燃空氣的增壓器或渦輪增壓器應用於車輛。
[0006]增壓器使用從發動機排出的氣體的壓力壓縮供應至發動機的空氣。
[0007]近年來，為了根據油價升高而減少燃料消耗和響應排放氣體的限制，小型發動機(增壓發動機)逐漸增多並應用於車輛。
[0008]渦輪增壓器特別應用於汽油發動機從而以較小排放量產生較高扭矩，並且顯著提升高速和上坡能力，車輛駕駛性能由於在低速加速時發生的渦輪遲滯而劣化。
[0009]為了避免上述渦輪遲滯，並且改進加速響應性，使用發動機的動力來驅動壓縮器從而壓縮和供應吸入的空氣的增壓器近來已應用於車輛。
[0010]由於增壓器的結構比渦輪增壓器的結構更簡單，並且根據發動機的旋轉而旋轉，因此增壓器的優點在於響應性極佳，並且容易維修和管理。
[0011]在增壓器中，容積式增壓器的優點為在發動機的低速和中速下車輛加速響應性極佳，但缺點在於體積較大，製造成本較高，並且在車輛正常速度行駛條件下發動機低負載運行的過程中發生動力損失。
[0012]在增壓器中，離心式增壓器的優點在於加速響應性較高並且製造成本較低，但是缺點在於在發動機低負載運行的過程中發生動力損失並且僅在大於三萬rpm的高速區域下才能保證運行效率。
[0013]公開於本發明的背景部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般【背景技術】的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。


【發明內容】

[0014]本發明的各個方面提供離心式增壓器和使用所述離心式增壓器的發動機的增壓系統，其優點在於通過減少驅動損失而改進燃料消耗，在加速過程中通過充分增壓而改進加速響應性，並且通過簡化結構而降低製造成本。
[0015]在本發明的一個方面中，一種離心式增壓器可以包括:驅動皮帶輪，所述驅動皮帶輪構造成接收來自發動機的旋轉動力；電子離合器，所述電子離合器構造成阻隔所述發動機待供應至所述驅動皮帶輪的所述旋轉動力或者將所述旋轉動力供應至所述驅動皮帶輪；增速裝置，所述增速裝置聯接至所述驅動皮帶輪並且增加所述驅動皮帶輪的旋轉速度；以及壓縮器，所述壓縮器包括葉輪和葉輪殼體，所述葉輪接合至所述增速裝置並且接收通過所述增速裝置增速的旋轉動力並且流動和壓縮外部空氣，而所述葉輪殼體將所述葉輪包括其中。
[0016]所述增速裝置可以具有在5至10範圍內的齒輪齒數比。
[0017]所述驅動皮帶輪的直徑設定為使得當所述發動機皮帶輪旋轉一圈時所述驅動皮帶輪旋轉1.5次至3次。
[0018]通過皮帶輪比和齒輪齒數比使得所述壓縮器的所述葉輪的速度增加從而可以具有在10至25範圍內的總增速比，並且所述壓縮器的所述葉輪旋轉。
[0019]所述增速裝置可以包括:驅動齒輪，所述驅動齒輪安裝在連接至所述驅動皮帶輪的驅動軸處；和從動齒輪，所述從動齒輪安裝在從動軸處並且與所述驅動齒輪嚙合。
[0020]所述驅動齒輪和所述從動齒輪可以包括螺旋齒輪。
[0021]多個葉輪以預定角度沿周向設置在基板上並且沿徑向延伸，並且所述葉輪的出口角的角度可在0°至10°範圍內。
[0022]當所述發動機低於預定速度和低於預定負載運行時，所述電子離合器鬆開，當所述發動機低於預定速度並高於所述預定負載運行時，所述電子離合器連接，並且當所述發動機高於預定速度運行時，所述電子離合器鬆開。
[0023]一種發動機的增壓系統可以包括:所述離心式增壓器；和渦輪增壓器，所述渦輪增壓器使用從所述發動機排出的空氣的壓力將所述外部空氣壓縮和供應至所述發動機。
[0024]所述發動機與自動變速器安裝在一起。
[0025]根據本發明的示例性實施方案的離心式增壓器和使用所述離心式增壓器的發動機的增壓系統，通過應用使用高比率的螺旋齒輪的增速裝置，在2，OOOrpm至3，OOOrpm的運行區域(其為發動機的實際運行區域)中提供足夠增壓壓力，從而提升發動機的輸出功率。
[0026]此外，通過應用電子離合器，在發動機的低負載運行中阻隔了至增壓器的動力，從而避免了動力損失，因此改善了燃料消耗。在發動機的高速運行的過程中，可以阻隔動力從而避免了增壓器的損壞或破損。
[0027]此外，壓縮器葉片的出口角為10°或更低從而可以改進增壓壓力。
[0028]此外，離心式增壓器和發動機的增壓系統可以以低成本製造從而具有簡單的結構，並且可以減少驅動噪聲。
[0029]通過納入本文的附圖以及隨後與附圖一起用於說明本發明的某些原理的具體描述，本發明的方法和裝置所具有的其它特徵和優點將更為具體地變得清楚或得以闡明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為顯示使用根據本發明的示例性實施方案的離心式增壓器的發動機的增壓系統的不意圖。
[0031]圖2為顯示根據本發明的示例性實施方案的離心式增壓器的局部剖開的橫截面圖。
[0032]圖3為顯示根據本發明的示例性實施方案的離心式增壓器的壓縮器葉輪的立體圖。
[0033]應當了解，所附附圖並非按比例地繪製，顯示了說明本發明的基本原理的各種特徵的略微簡化的畫法。本文所公開的本發明的具體設計特徵(包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀)將部分地由具體所要應用和使用的環境來確定。
[0034]在這些圖中，貫穿附圖的多幅圖，附圖標記表示本發明的相同或等同的部件。

【具體實施方式】
[0035]下面將詳細參考本發明的各個實施方案，這些實施方案的實例被顯示在附圖中並描述如下。儘管本發明將與示例性實施方案相結合進行描述，應當理解本說明書並非旨在將本發明限制為那些示例性實施方案。相反，本發明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發明的精神和範圍之內的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它實施方案。
[0036]下面將參考附圖對本發明的示例性實施方案進行詳細描述。
[0037]參考圖1，使外部空氣流動的進氣通道20連接至發動機的形成燃燒室的汽缸10，並且冷卻和供應壓縮空氣的中間冷卻器30安裝在進氣通道20處。
[0038]通過進氣通道20流動、壓縮和供應外部空氣的增壓器40連接至中間冷卻器30，繞過增壓器40的旁通通道50在增壓器40的前端和後端處形成，並且旁通閥60安裝在旁通通道50處從而打開和關閉旁通通道50。
[0039]增壓器40可以連接至動力傳動裝置例如皮帶(未示出)使得增壓器40可以接收來自發動機的旋轉動力從而被驅動。
[0040]增壓器40和渦輪增壓器構成發動機的增壓系統。在該情況下，渦輪增壓器根據從發動機排出的氣體的壓力而運行，從而流動、壓縮和供應外部空氣至發動機。
[0041]參考圖2，增壓器40包括葉輪殼體41，所述葉輪殼體41具有用於流動外部空氣的入口 41a和用於排出壓縮空氣的出口 41b。
[0042]葉輪42與從動軸43整體安裝在殼體41中。
[0043]葉輪殼體41、葉輪42和從動軸43構成壓縮器。
[0044]從動齒輪44安裝在從動軸43處，並且從動齒輪44與驅動齒輪45嚙合。
[0045]從動齒輪44和驅動齒輪45構成齒輪式增速裝置。
[0046]從動齒輪44和驅動齒輪45可以分別通過螺旋齒輪構成。
[0047]從動齒輪44和驅動齒輪45具有合適的齒輪齒數比。
[0048]例如，從動齒輪44和驅動齒輪45的齒輪齒可使得從動齒輪44的齒輪齒與驅動齒輪45的齒輪齒的齒輪齒數比為1:10。同時,從動齒輪44和驅動齒輪45的齒輪齒可以使得從動齒輪44的齒輪齒與驅動齒輪45的齒輪齒的齒輪齒數比為1:5?15。
[0049]亦即，當驅動齒輪45旋轉一圈時，形成齒輪齒數比使得從動齒輪44旋轉5次至15次。
[0050]驅動齒輪45可旋轉地安裝在驅動軸46處。
[0051]用作驅動皮帶輪的皮帶輪47安裝在驅動軸45的前部，並且皮帶輪47可以連接至發動機皮帶輪從而通過皮帶(未示出)接收來自發動機的旋轉動力。
[0052]皮帶輪47可以包括已知的電子離合器。
[0053]在電子離合器中，當施加控制信號時，離合器分離或連接，皮帶輪47可以通過電子離合器選擇性接收來自發動機的旋轉動力。
[0054]例如，當發動機以低速和低負載運行時，控制器將控制信號施加至電子離合器從而使電子離合器鬆開。因此，發動機不將動力傳遞至增壓器，並且避免了由於增壓器而造成的發動機的動力損失，因此改進了燃料消耗。
[0055]同時，當發動機以低速和高負載運行時，控制器阻隔施加至電子離合器的控制信號從而連接電子離合器。因此，發動機的動力傳遞至增壓器從而運行增壓器，並且通過增壓器的運行使壓縮空氣被增壓至發動機，從而可以改進發動機的驅動力並且可以避免渦輪遲滯。
[0056]此外，當發動機以高速(例如3，OOOrpm或更高的速度)運行時，控制器將控制信號施加至電子離合器從而使電子離合器鬆開。因此，發動機的動力不會傳遞至增壓器，並且增壓器不會由於高速旋轉(約60，OOOrpm或更高)而損壞或破損。
[0057]皮帶輪47的直徑可以設定為使得當發動機皮帶輪旋轉一圈時皮帶輪47旋轉1.5至3次。
[0058]因此，當發動機皮帶輪旋轉一圈時，葉輪42通過皮帶輪47的增速比和齒輪齒數比以增加的速度旋轉約8圈至45圈。
[0059]優選地，葉輪42的速度增加至10倍至25倍。
[0060]由於上述較高增速可以產生增壓器的足夠的增壓壓力。
[0061]特別地，當根據本發明的示例性實施方案的增壓器應用至具有自動變速器的車輛時，在加速過程中發動機的速度增加至約2，400rpm。在該情況下，當增壓器以比發動機的旋轉速度高約20倍的旋轉速度驅動時，增壓壓力可以增加至合適的水平從而避免渦輪遲滯並且改進發動機的輸出功率和響應性。
[0062]參考圖3，多個葉輪42設置在連接至從動軸43的具有圓盤形狀的基板42a上，同時彼此沿周向隔開並且沿徑向延伸。
[0063]葉輪42的出口角的角度可在0°至10°範圍內。
[0064]如果葉輪42的出口角減小，增壓壓力增加但是效率劣化。當葉輪42的出口角增大時，增壓壓力減小但是效率增加。
[0065]葉輪42的出口角的角度可在0°至10°範圍內使得增壓壓力增加至最高程度。
[0066]為了方便解釋和精確限定所附權利要求，術語「上」、「下」、「內」和「外」被用於參考附圖中所顯示的這些特徵的位置來描述示例性實施方案的特徵。
[0067]前面對本發明具體示例性實施方案所呈現的描述是出於說明和描述的目的。前面的描述並不旨在成為窮舉的，也並不旨在把本發明限制為所公開的精確形式，顯然，根據上述教導很多改變和變化都是可能的。前面的描述並不旨在成為窮舉的，也並不旨在把本發明限制為所公開的精確形式，顯然，根據上述教導及其各種選擇形式和修改形式，很多改變和變化都是可能的。本發明的範圍意在由所附權利要求書及其等價形式所限定。
【權利要求】
1.一種離心式增壓器，包括: 驅動皮帶輪，所述驅動皮帶輪構造成接收來自發動機的旋轉動力； 電子離合器，所述電子離合器構造成阻隔所述發動機待供應至所述驅動皮帶輪的旋轉動力或者將旋轉動力供應至所述驅動皮帶輪； 增速裝置，所述增速裝置聯接至所述驅動皮帶輪並且增加所述驅動皮帶輪的旋轉速度；以及 壓縮器，所述壓縮器包括: 葉輪，所述葉輪接合至所述增速裝置並且接收通過所述增速裝置增速的旋轉動力並且流動和壓縮外部空氣；和 葉輪殼體，所述葉輪殼體將所述葉輪包括在其中。
2.根據權利要求1所述的離心式增速器，其中所述增速裝置的齒輪齒數比在5至10的範圍內。
3.根據權利要求2所述的離心式增速器，其中所述驅動皮帶輪的直徑設定為使得當所述發動機皮帶輪旋轉一圈時所述驅動皮帶輪旋轉1.5次至3次。
4.根據權利要求1所述的離心式增速器，其中通過皮帶輪比和齒輪齒數比使得所述壓縮器的所述葉輪的速度增加從而具有在10至25範圍內的總增速比，並且所述壓縮器的所述葉輪旋轉。
5.根據權利要求1所述的離心式增速器，其中所述增速裝置包括: 驅動齒輪，所述驅動齒輪安裝在連接至所述驅動皮帶輪的驅動軸處；和 從動齒輪，所述從動齒輪安裝在從動軸處並且與所述驅動齒輪嚙合。
6.根據權利要求5所述的離心式增速器，其中所述驅動齒輪和所述從動齒輪包括螺旋齒輪。
7.根據權利要求1所述的離心式增速器，其中多個葉輪以預定角度沿周向設置在基板上並且沿徑向延伸，並且所述葉輪的出口角的角度在0°至10°範圍內。
8.根據權利要求1所述的離心式增速器，其中當所述發動機低於預定速度並低於預定負載運行時，所述電子離合器鬆開，當所述發動機低於預定速度而高於所述預定負載運行時，所述電子離合器連接，並且當所述發動機高於預定速度運行時，所述電子離合器鬆開。
9.一種發動機的增壓系統，包括: 權利要求1所述的離心式增壓器；和 渦輪增壓器，所述渦輪增壓器使用從所述發動機排出的空氣的壓力將所述外部空氣壓縮並供應至所述發動機。
10.根據權利要求9所述的發動機的增壓系統，其中所述發動機與自動變速器安裝在一起。
【文檔編號】F02B39/12GK104074602SQ201310744859
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年3月15日
【發明者】孫晉鬱, 孔鎮國, 李柱憲, 李炳碩, 金榮男, 車貞和 申請人:現代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社