一種渦輪增壓汽油發動機的製作方法

2024-02-15 17:51:15

本實用新型涉及發動機領域，特別涉及渦輪增壓汽油發動機。

背景技術：

汽油發動機是一種依靠汽油與空氣混合形成的可燃混合物在氣缸內部燃燒釋放熱能，再由曲柄連杆機構，將熱能轉化為機械能的一種火花點火式內燃機。主要由機體組及曲柄連杆機構、配氣機構、燃油供給與噴射系統、進排氣系統、潤滑系統、冷卻系統、電子控制系統等部分組成。

1) 目前小排量自然吸氣發動機設計時發動機的最佳使用區域為中高轉速範圍,無法滿足城鎮市場要求,客戶抱怨發動機燃油經濟性較差，動力不足。

2) 傳統的發動機採用的是拉索式節氣門，無法實現發動機全範圍轉速的最佳扭矩的輸出，而且對發動機空燃比無法精確控制，導致燃燒不充分，燃油經濟性差，排放不滿足國Ⅴ標準。

3) 傳統的發動機採用的是非可變氣門正時，面對不同的工況，發動機配氣相位無法根據實際工況需要進行調節，發動機經濟性和動力性差，排放水平低。

4) 傳統的發動機採用的是獨立式水泵，水泵故障率高，密封不嚴，發動機發生漏液，容易引起客戶抱怨，並且使發動機整體結構不緊湊。

5) 傳統的發動機採用的是未塗層的挺柱，耐磨性差，摩擦損耗高，導致發動機運行過程中噪聲大，油耗高；在發動機更高的載荷、衝擊和更嚴酷的工作環境下容易失效。

6) 傳統直列四缸發動機採用八平衡塊鑄鐵曲軸，成本較高，質量偏重，發動機油耗偏高。

7) 傳統自然吸氣發動機進氣效率低，高原補償性差，油耗高。

技術實現要素：

本實用新型提供一種渦輪增壓汽油發動機，旨在解決發動機燃油經濟性較差及動力不足的問題。

本實用新型提供一種渦輪增壓汽油發動機，包括雙可變氣門正時系統（DVVT）、渦輪增壓器總成，所述汽油發動機為四缸四衝程的小排量汽油發動機，所述雙可變氣門正時系統包括凸輪軸相位執行器、凸輪軸鏈輪、曲軸鏈輪、正時鏈條，所述凸輪軸相位執行器與凸輪軸鏈輪連接，所述凸輪軸鏈輪通過正時鏈條、曲軸鏈輪與曲軸連接，所述渦輪增壓器總成為低慣量渦輪增壓器。

作為本實用新型的進一步改進，所述雙可變氣門正時系統包括DVVT控制油道和主油道，所述凸輪軸鏈輪包括進氣凸輪軸鏈輪和排氣凸輪軸鏈輪，所述凸輪軸相位執行器包括進氣執行器和排氣執行器，所述進氣凸輪軸通過凸輪軸鏈輪、DVVT控制油道與進氣執行器連接，所述排氣凸輪軸通過凸輪軸鏈輪、DVVT控制油道與排氣執行器連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述雙可變氣門正時系統包括進氣凸輪軸和排氣凸輪軸，所述進氣凸輪軸與進氣凸輪軸鏈輪連接，所述排氣凸輪軸與排氣凸輪軸鏈輪連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述雙可變氣門正時系統包括正時鏈條進氣側導軌和正時鏈條排氣側導軌，所述正時鏈條進氣側導軌連接在正時鏈條靠近進氣凸輪軸鏈輪的一側，所述正時鏈條排氣側導軌連接在正時鏈條靠近排氣凸輪軸鏈輪的一側。

作為本實用新型的進一步改進，所述渦輪增壓器總成包括壓氣機單元、廢氣收集單元、曲軸箱呼吸管、廢氣旁通閥執行器，所述廢氣旁通閥執行器分別與壓氣機單元、廢氣收集單元連接，所述壓氣機單元設有壓氣機進氣口、壓氣機出氣口，所述廢氣收集單元設有排氣出口、排氣入口，所述曲軸箱呼吸管連接在壓氣機進氣口處。

作為本實用新型的進一步改進，該渦輪增壓汽油發動機包括進氣歧管總成，所述進氣歧管總成包括進氣歧管和進氣歧管密封圈，所述進氣歧管為低阻力的塑料材質，所述進氣歧管密封圈設置在進氣歧管的管口處。

作為本實用新型的進一步改進，該渦輪增壓汽油發動機還包括模塊化前端蓋和曲軸，所述模塊化前端蓋包括機油泵和水泵，所述機油泵和水泵集成連接在模塊化前端蓋內，所述機油泵的泵口處設有油封，所述機油泵與曲軸連接，所述水泵的一端設有進水口。

作為本實用新型的進一步改進，所述曲軸為低慣量輕化量曲軸，所述曲軸的曲柄上設有四個平衡塊。

作為本實用新型的進一步改進，該渦輪增壓汽油發動機還包括挺柱，所述挺柱頂面塗有DLC塗層。

作為本實用新型的進一步改進，該渦輪增壓汽油發動機還包括電子節流閥體，所述電子節流閥體包括進氣殼體、直流伺服電機、線束接插頭、齒輪傳動回位機構，所述直流伺服電機、線束接插頭、齒輪傳動回位機構連接在進氣殼體上，所述線束接插頭兩埠分別與直流伺服電機、ECU連接，所述直流伺服電機與齒輪傳動回位機構連接並驅動其運動。

本實用新型的有益效果是：本實用新型採用了雙可變氣門正時系統以及低慣量渦輪增壓器，能使發動機在整個轉速範圍內都有充足的進氣，大大提高了發動機的充氣效率，顯著提高發動機低速扭矩並維持發動機高速時的高功率輸出，大大改善了發動機的動力性能，對油耗也有明顯的改善效果。隨著充氣效率的提高，增壓發動機的高原補償性能遠遠優於自然吸氣發動機，發動機燃油經濟性得到改善。

附圖說明

圖1是本實用新型中低阻力塑料進氣歧管的結構示意圖；

圖2是本實用新型中低慣量廢氣渦輪增壓器的結構示意圖；

圖3是本實用新型中模塊化前端蓋的結構示意圖；

圖4是本實用新型中低慣量輕量化曲軸的結構示意圖；

圖5是本實用新型中DLC塗層挺柱的結構示意圖；

圖6是本實用新型中DLC塗層的構成圖；

圖7是本實用新型中電子節流閥體的結構正視圖；

圖8是本實用新型中電子節流閥體的結構側視圖；

圖9是本實用新型中DVVT系統的第一結構圖；

圖10是本實用新型中DVVT系統的第二結構圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。

實施例一：

如圖1和圖2所示，該渦輪增壓汽油發動機，包括進氣歧管總成1、渦輪增壓器總成2，汽油發動機為四缸四衝程的小排量汽油發動機，進氣歧管總成1包括進氣歧管11和進氣歧管密封圈12，進氣歧管11為低阻力的塑料材質，進氣歧管密封圈12設置在進氣歧管11的管口處，渦輪增壓器總成2為低慣量渦輪增壓器。

渦輪增壓器總成2包括壓氣機單元21、廢氣收集單元22、曲軸箱呼吸管23、廢氣旁通閥執行器24，廢氣旁通閥執行器24分別與壓氣機單元21、廢氣收集單元22連接，壓氣機單元21設有壓氣機進氣口211、壓氣機出氣口212，廢氣收集單元22設有排氣出口222、排氣入口221，曲軸箱呼吸管23連接在壓氣機進氣口211處。

採用低阻力塑料進氣歧管11，內表面光滑，氣流的流動阻力小，提高了發動機的進氣效率；採用低慣量廢氣渦輪增壓，得益於低慣量小型化渦輪增壓器，渦輪增壓器總成2響應快速，發動機在1000轉/分鐘時增壓器開始介入工作，1500轉/分鐘時，發動機扭矩明顯提升，車輛動力性增加。2000轉/分鐘至整個發動機轉速範圍內都有充足的進氣，大大提高了發動機的充氣效率，顯著提高發動機低速扭矩並維持發動機高速時的高功率輸出，大大改善了發動機的動力性能，對油耗也有明顯的改善效果。隨著充氣效率的提高，增壓發動機的高原補償性能遠遠優於自然吸氣發動機，即使高原使用也會感受到發動機發出的澎湃動力。

實施例二：

如圖3和圖4所示，該渦輪增壓汽油發動機，還包括模塊化前端蓋3和曲軸4，模塊化前端蓋3包括機油泵31和水泵32，機油泵31和水泵32集成連接在模塊化前端蓋3內，機油泵31的泵口處設有油封33，機油泵31與曲軸4連接，水泵32的一端設有進水口34。曲軸4為低慣量輕化量曲軸，曲軸4的曲柄41上設有四個平衡塊42。模塊化前端蓋3還設有增壓器冷卻進水管35和發動機懸置安裝孔36。

採用模塊化前端蓋，此前端蓋集成發動機機油泵和水泵，提高水泵的壽命，使發動機的布置更為緊湊。採用低慣量輕量化曲軸，應用4平衡塊結構，能有效地降低曲軸的質量，減輕發動機的重量，並且還能減小曲軸運轉時的轉動慣量，降低發動機的振動，提高發動機的NVH性能。

實施例三：

如圖5和圖6所示，該渦輪增壓汽油發動機還包括挺柱7，挺柱7頂面塗有DLC塗層71。

採用DLC塗層挺柱，類金剛石塗層(Diamond-like Carbon)或簡稱DLC塗層，是含有金剛石結構（sp3鍵）和石墨結構（sp2鍵）的亞穩非晶態物質，碳原子主要以sp3和sp2雜化鍵結合。類金剛石塗層（DLC塗層）是一種非晶態膜，基本上可分為含氫類金剛石（a-C:H）塗層和無氫類金剛石塗層兩種。含氫DLC塗層中的氫含量在20at.% ~ 50at.%之間，sp3成分小於70%。DLC塗層由PAVCD a-C:H 72、PVD Cr+CrN 73、基體74三層構成。

發動機在工作條件下，DLC塗層挺柱能達到低摩擦損耗、高耐磨性、高硬度的要求，並具有極強的與金屬材料粘結的性能，可以承受更高的載荷、衝擊和更嚴酷的工作環境。

（1）提高耐磨性，與未帶塗層的挺柱相比耐磨性提高10-20倍；

（2）減少摩擦損耗（減少配氣機構摩擦損失25-45%，降低能源消耗2%~3%）；

（3）提高工作面硬度，塗層頂面顯微硬度達到2100HV0.002以上。

另一方面，在硬度與耐磨性方面，類金剛石塗層挺柱也有明顯的優勢。在相同的摩擦條件下，經過相同的時間，未塗層的挺柱磨損比塗層挺柱要嚴重。

實施例四：

如圖7和圖8所示，該渦輪增壓汽油發動機還包括電子節流閥體5，電子節流閥體5包括進氣殼體51、直流伺服電機52、線束接插頭53、齒輪傳動回位機構54，直流伺服電機52、線束接插頭53、齒輪傳動回位機構54連接在進氣殼體51上，線束接插頭53兩埠分別與直流伺服電機52、ECU連接，直流伺服電機52與齒輪傳動回位機構54連接並驅動其運動。電子節流閥體5還設有鋁碟閥55。

採用電子節氣門系統，由ECU對各種工況信息和傳感器信號做出判斷並處理，接著計算出最佳的節氣門開度，再由直流伺服電機式節氣門中的直流伺服電機控制節氣門達到相應的油門開啟角度，以達到精確控制節氣門開度。電子節氣門系統在各種情況下對空燃比進行精確控制，使燃燒更加充分，同時也降低了廢氣的產生，改善了發動機的排放性能。

實施例五：

如圖9和圖10所示，渦輪增壓汽油發動機還包括雙可變氣門正時（DVVT）系統6，雙可變氣門正時（DVVT）系統6包括凸輪軸相位執行器61、凸輪軸鏈輪62、曲軸鏈輪63、正時鏈條64，凸輪軸相位執行器61通過控制油道與凸輪軸鏈輪63連接，凸輪軸鏈輪62通過正時鏈條64與曲軸鏈輪63連接。

雙可變氣門正時（DVVT）系統6還包括DVVT控制油道65和主油道66，凸輪軸鏈輪62包括進氣凸輪軸鏈輪621和排氣凸輪軸鏈輪622，凸輪軸相位執行器61包括進氣執行器611和排氣執行器612，進氣凸輪軸鏈輪621與DVVT控制油道65及進氣相位執行器611連接，排氣凸輪軸鏈輪622通過DVVT控制油道65與排氣相位執行器612連接。

雙可變氣門正時（DVVT）系統6還包括進氣凸輪軸67和排氣凸輪軸68，進氣凸輪軸67與進氣凸輪軸鏈輪621連接，排氣凸輪軸68與排氣凸輪軸鏈輪622連接。

雙可變氣門正時（DVVT）系統6還包括正時鏈條進氣側導軌691和正時鏈條排氣側導軌692，正時鏈條進氣側導軌691連接在正時鏈條64靠近進氣凸輪軸鏈輪621的一側，正時鏈條排氣側導軌692連接在正時鏈條64靠近排氣凸輪軸鏈輪622的一側。

渦輪增壓器總成2包括壓氣機單元21、廢氣收集單元22、曲軸箱呼吸管23、廢氣旁通閥執行器24，廢氣旁通閥執行器24分別與壓氣機單元21、廢氣收集單元22連接，壓氣機單元21設有壓氣機進氣口211、壓氣機出氣口212，廢氣收集單元22設有排氣出口221、排氣入口222，曲軸箱呼吸管23連接在壓氣機進氣口211處。

可變氣門正時技術（VVT）可隨著車輛運行工況改變配氣相位，使得發動機的性能獲得大幅提升。同時可變氣門正時技術在降低發動機排放和燃油消耗率方面有更好的效果，可取代外部廢氣再循環EGR系統。採用可變氣門正時技術之後，發動機的動力性和燃油經濟性方面都得到了有效提高。

本實用新型的汽油發動機為1.5L的四缸四衝程廢氣渦輪增壓汽油發動機，1.5L排量增壓發動機的性能完全達到了設計標準，發動機最大淨功率/轉速為102kW/5500rpm，最大淨扭矩/轉速為220N.m/(2000~3800)rpm，升功率高達75kW/L，升扭矩高達158N.m/L，和同排量自然吸氣發動機相比，分別提高了約27%和53%，發動機經濟性和動力性明顯提高。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。