增压发动机排气系统以及增压发动机论文和设计-张光辉

全文摘要

一种增压发动机排气系统以及增压发动机，排气系统包括有增压器涡壳和废气阀门组件，增压器涡壳设置有废气排出通道和与该废气排出通道连通的排气口，废气阀门组件包括驱动件、传动机构和阀门本体，驱动件安装于增压器涡壳，驱动件驱动连接传动机构，传动机构穿过增压器涡壳后伸入废气排出通道中，阀门本体安装在动力输出部上，且阀门位于废气排出通道内，驱动件用于驱使传动机构动作以带动阀门本体相对于增压器涡壳运动，令阀门本体打开或者关闭排气口。增压发动机包括排气系统。通过电控机构来控制阀门本体的开启和关闭，阀门本体的开启和关闭响应及时，精确可靠，开启和关闭动作灵活，不受气压波动的影响，避免因气压波动而引起的敲击声。

主设计要求

1.一种增压发动机排气系统，其特征在于，其包括有：增压器涡壳，所述增压器涡壳设置有废气排出通道以及与该废气排出通道连通的排气口，废气阀门组件，所述废气阀门组件包括驱动件、传动机构以及阀门本体，所述驱动件安装于所述增压器涡壳，所述驱动件驱动连接所述传动机构，所述传动机构的动力输出部穿过所述增压器涡壳后伸入所述废气排出通道中，所述阀门本体安装在所述动力输出部上，且所述阀门位于所述废气排出通道内，所述驱动件用于驱使所述传动机构动作以带动所述阀门本体相对于所述增压器涡壳运动，令所述阀门本体打开或者关闭所述排气口。

设计方案

1.一种增压发动机排气系统，其特征在于，其包括有：

增压器涡壳，所述增压器涡壳设置有废气排出通道以及与该废气排出通道连通的排气口，

废气阀门组件，所述废气阀门组件包括驱动件、传动机构以及阀门本体，所述驱动件安装于所述增压器涡壳，所述驱动件驱动连接所述传动机构，所述传动机构的动力输出部穿过所述增压器涡壳后伸入所述废气排出通道中，所述阀门本体安装在所述动力输出部上，且所述阀门位于所述废气排出通道内，所述驱动件用于驱使所述传动机构动作以带动所述阀门本体相对于所述增压器涡壳运动，令所述阀门本体打开或者关闭所述排气口。

2.根据权利要求1所述的增压发动机排气系统，其特征在于，所述传动机构包括偏心件、传动杆以及摆臂，所述偏心件安装于所述驱动件的输出轴上，所述驱动件驱使所述偏心件绕所述输出轴的轴线转动，所述偏心件远离所述输出轴的端部与所述传动杆铰接，所述传动杆远离所述偏心件的端部与所述摆臂铰接，所述摆臂转动设置于所述增压器涡壳上，所述摆臂伸入所述废气排出通道内，所述阀门本体安装在所述摆臂上，所述阀门本体相对于所述增压器涡壳在设定角度范围内往复翻转以打开或者关闭所述排气口。

3.根据权利要求2所述的增压发动机排气系统，其特征在于，所述传动杆包括第一杆部以及第二杆部，所述第一杆部的一端与所述偏心件铰接，所述第一杆部的另一端与所述第二杆部的一端连接，所述第二杆部的另一端与所述摆臂铰接。

4.根据权利要求2所述的增压发动机排气系统，其特征在于，所述摆臂包括摆动部以及转动部，所述摆动部与所述传动杆远离所述偏心件的端部铰接，所述转动部安装于所述摆动部上，所述摆动部插接在所述增压器涡壳内，所述阀门本体安装于所述转动部上。

5.根据权利要求4所述的增压发动机排气系统，其特征在于，所述废气阀门组件还包括连接臂，所述连接臂的一端安装在所述转动部上，所述连接臂的另一端沿垂直于所述转动部的方向远离所述转动部延伸，所述阀门本体安装在所述连接臂远离所述转动部的端部。

6.根据权利要求1所述的增压发动机排气系统，其特征在于，所述增压发动机排气系统还包括催化器，所述催化器安装在所述增压器涡壳上，所述废气排出通道与所述催化器的净化通道连通。

7.一种增压发动机，其特征在于，包括缸盖、集成式排气歧管以及根据权利要求1－6中任一项所述的增压发动机排气系统，所述集成式排气歧管集成在所述缸盖上，所述集成式排气歧管设置有废气混合腔室以及与该废气混合腔室连通的废气排出口，所述缸盖上的废气出口连通所述废气混合腔室，所述废气排出口连通所述增压器涡壳的废气进口，所述废气排出通道以及所述排气口均连通所述废气进口。

8.根据权利要求7所述的增压发动机，其特征在于，所述集成式排气歧管内设置有水套结构。

9.根据权利要求8所述的增压发动机，其特征在于，所述增压发动机还包括冷却系统，所述冷却系统包括主进水管路以及增压器冷却循环管路，所述增压器冷却循环管路包括增压器进水管路、增压器冷却管路以及增压器回水管路，所述增压器进水管路连通所述增压器冷却管路，所述增压器冷却管路连通所述增压器回水管路，所述主进水管路分别连通所述水套结构的进液端以及增压器进水管路的进液端，所述水套结构的进液端高于所述增压器进水管路的进液端，所述水套结构的出液端连通所述增压器回水管路。

10.根据权利要求9所述的增压发动机，其特征在于，所述增压器冷却循环管路还包括电子水泵，所述电子水泵的出液口连通所述增压器进水管路。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车发动机领域，具体而言，涉及一种增压发动机排气系统以及增压发动机。

背景技术

汽车发动机增压是指将进入发动机气缸的空气或可燃混合气预先进行压缩或压缩后再加以冷却，以提高进入气缸的空气或可燃混合气的密度，从而使充气质量增加，并在供油系统的适当配合下，使更多的燃料很好燃烧，达到提高发动机动力性、提高比功率、改善燃料经济性、降低废气排放和噪声的目的，这样的发动机称为增压发动机。

发明人在研究中发现，传统的增压发动机在工作时至少存在如下缺点：

一般增压发动机的排气系统采用独立的集成式排气歧管、增压器、增压器组件、三元催化器等组成；增压器废气阀门采用气动控制，当发动机转速升高或下降时，排气压力波动时，废气阀门开启也会受到影响，可能出现废气阀门敲击底座的声音。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种增压发动机排气系统，以改善传统的增压发动机排气系统的废气阀门的开启和关闭会受到气压波动影响的问题。

本实用新型的目的在于提供一种增压发动机，以改善传统的增压发动机排气系统的废气阀门的开启和关闭会受到气压波动影响的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

基于上述第一目的，本实用新型提供了一种增压发动机排气系统，其包括有：

增压器涡壳，所述增压器涡壳设置有废气排出通道以及与该废气排出通道连通的排气口，

在本实用新型较佳的实施例中，所述传动机构包括偏心件、传动杆以及摆臂，所述偏心件安装于所述驱动件的输出轴上，所述驱动件驱使所述偏心件绕所述输出轴的轴线转动，所述偏心件远离所述输出轴的端部与所述传动杆铰接，所述传动杆远离所述偏心件的端部与所述摆臂铰接，所述摆臂转动设置于所述增压器涡壳上，所述摆臂伸入所述废气排出通道内，所述阀门本体安装在所述摆臂上，所述阀门本体相对于所述增压器涡壳在设定角度范围内往复翻转以打开或者关闭所述排气口。

在本实用新型较佳的实施例中，所述传动杆包括第一杆部以及第二杆部，所述第一杆部的一端与所述偏心件铰接，所述第一杆部的另一端与所述第二杆部的一端连接，所述第二杆部的另一端与所述摆臂铰接。

在本实用新型较佳的实施例中，所述摆臂包括摆动部以及转动部，所述摆动部与所述传动杆远离所述偏心件的端部铰接，所述转动部安装于所述摆动部上，所述摆动部插接在所述增压器涡壳内，所述阀门本体安装于所述转动部上。

在本实用新型较佳的实施例中，所述废气阀门组件还包括连接臂，所述连接臂的一端安装在所述转动部上，所述连接臂的另一端沿垂直于所述转动部的方向远离所述转动部延伸，所述阀门本体安装在所述连接臂远离所述转动部的端部。

在本实用新型较佳的实施例中，所述增压发动机排气系统还包括催化器，所述催化器安装在所述增压器涡壳上，所述废气排出通道与所述催化器的净化通道连通。

基于上述第二目的，本实用新型提供了一种增压发动机，包括缸盖、集成式排气歧管以及所述的增压发动机排气系统，所述集成式排气歧管集成在所述缸盖上，所述集成式排气歧管设置有废气混合腔室以及与该废气混合腔室连通的废气排出口，所述缸盖上的废气出口连通所述废气混合腔室，所述废气排出口连通所述增压器涡壳的废气进口，所述废气排出通道以及所述排气口均连通所述废气进口。

在本实用新型较佳的实施例中，所述集成式排气歧管内设置有水套结构。

在本实用新型较佳的实施例中，所述增压发动机还包括冷却系统，所述冷却系统包括主进水管路以及增压器冷却循环管路，所述增压器冷却循环管路包括增压器进水管路、增压器冷却管路以及增压器回水管路，所述增压器进水管路连通所述增压器冷却管路，所述增压器冷却管路连通所述增压器回水管路，所述主进水管路分别连通所述水套结构的进液端以及增压器进水管路的进液端，所述水套结构的进液端高于所述增压器进水管路的进液端，所述水套结构的出液端连通所述增压器回水管路。

在本实用新型较佳的实施例中，所述冷却系统还包括电子水泵，所述电子水泵的进液口连通所述主进水管路，所述电子水泵的出液口连通所述增压器进水管路。

本实用新型实施例的有益效果是：

综上所述，本实用新型实施例提供了一种增压发动机排气系统，其结构简单合理，便于制造加工，安装与使用方便，同时，通过电控机构来控制阀门本体的开启和关闭，阀门本体的开启和关闭响应及时，精确可靠，开启和关闭动作灵活，不受气压波动的影响，避免因气压波动而引起的敲击声。具体如下：

本实施例提供的增压发动机排气系统，通过驱动件带动传动机构动作，进而使阀门本体相对于增压器涡壳运动，最终能够实现阀门本体开启和关闭位于增压器涡壳上的排气口的动作。在发动机工作过程中增压器介入后，阀门本体关闭排气口，从发动机集成式排气歧管进入的废气进入到增压器涡轮腔室，带动涡轮转动，通过涡轮转动带动叶轮转动，实现空气的压缩增压。当增压器系统内压力增大至大于所需压力时，此时，启动驱动件，通过传动机构将驱动件的动力传递给阀门本体，阀门本体打开排气口，部分废气直接从排气口排出，实现泄压的目的。此外，当发动机转速较低时，此时排气的压力较小，排气背压大，气体不易从涡壳的废气排出通道排出，此时，可以通过控制驱动件，使增压器涡壳内的阀门本体保持开启状态，进而降低排气背压，使排气更加顺畅。换句话说，阀门本体通过机械结构控制开启和关闭，阀门本体的开启和关闭响应及时，精确可靠，开启和关闭动作灵活。

本实施例提供的增压发动机包括上述的增压发动机排气系统，具有增压发动机排气系统的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的增压发动机排气系统的示意图；

图2为本实用新型实施例的增压发动机排气系统的局部示意图；

图3为本实用新型实施例的增压发动机的立体示意图；

图4为本实用新型实施例的增压发动机的侧向示意图；

图5为本实用新型实施例的增压发动机的局部示意图。

图标：100－增压器涡壳；110－废气排出通道；120－隔板；121－排气通孔；122－排气口；200－废气阀门组件；210－驱动件；220－传动机构；221－偏心件；222－传动杆；2221－第一杆部；2222－第二杆部；2223－第三杆部；223－摆臂；2231－摆动部；2232－转动部；224－连接臂；230－阀门本体；300－催化器；400－卡箍；500－缸盖；600－集成式排气歧管；610－废气排出口；620－水套结构；630－除气管道；700－增压器冷却循环管路；710－增压器进水管路；720－增压器回水管路；730－电子水泵；800－法兰结构。

具体实施方式

鉴于此，发明人设计了一种增压发动机排气系统以及增压发动机，通过电控机构来控制阀门本体230的开启和关闭，阀门本体230的开启和关闭响应及时，精确可靠，开启和关闭动作灵活，不受气压波动的影响，避免阀门本体230引起的敲击声。。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种增压发动机排气系统，该排气系统包括有增压器本体、废气阀门组件200和催化器300。增压器本体包括有增压器涡壳100、涡轮和叶轮，增压器涡壳100设置有涡轮安装腔室、叶轮安装腔室、废气进气通道以及废气排出通道110，涡轮安装腔室与废气排出通道110之间设置有隔板120，隔板120上设置有排气通孔121和排气口122，排气通孔121和排气口122均与涡轮安装腔室连通，废气进气通道与涡轮安装腔室连通，涡轮和叶轮分别安装在涡轮安装腔室和叶轮安装腔室内。废气阀门组件200用于控制排气口122的开启和关闭。催化器300安装在废气排出通道110处，用于净化废气。

请参阅图1和图2，废气阀门组件200包括有驱动件210、传动机构220以及阀门本体230，驱动件210通过传动机构220驱动连接阀门本体230，用于驱使阀门本体230相对于增压器涡壳100上的隔板120运动，在阀门本体230运动过程中可以打开和关闭排气口122。实际安装时，传动机构220的动力输出部的一端伸入到废气排出通道110中，阀门本体230安装在动力输出部上，且位于废气排出通道110中。需要说明的是，废气排出通道110处排出的气体温度高，因此，阀门本体230和动力输出部采用耐高温的材料制成，在此不进行具体限定。

本实施例中可选的，驱动件210可以是电机，进一步的，驱动件210可以是步进电机。电机上安装有插接件，用于连接ECU(Electronic Control Unit电子控制单元)，ECU可通过预控模块信号，精准控制步进电机的工作。例如，插接件和ECU可以通过USB接口结构连接。

可选的，驱动机构包括有偏心件221、传动杆222、摆臂223以及连接臂224。

偏心件221可以是板状，偏心件221套设在驱动件210的输出轴外。

请参阅图4，传动杆222包括第一杆部2221、第二杆部2222和第三杆部2223，传动杆222分为多段加工，降低加工难度。进一步的，第一杆部2221为直杆，在第一杆部2221的一端面设置有第一连接孔，第一连接孔的长度方向沿第一杆部2221的长度方向延伸。第二杆部2222大致呈“Z”型，第二杆部2222具有第一直杆段、弯折段和第二直杆段，第一直杆段安装在折弯段的一端，第二直杆段安装在折弯段的另一端，第一直杆段和第二直杆段的延伸方向相反。第三杆部2223为直杆，在第三杆部2223的一端面设置有第二连接孔，第二连接孔的长度方向沿第三杆部2223的长度方向延伸。第一直杆段插接在第一连接孔内，且第一直杆段和第一杆部2221通过螺母连接，第二直杆段插接在第二连接孔内，第二直杆段和第三杆部2223通过螺母连接。

摆臂223包括板状的摆动部2231以及柱状的转动部2232，转动部2232安装于摆动部2231上，转动部2232的轴线方向垂直于摆动部2231的板面。

连接臂224为长条形。

本实施例提供的废气阀门组件200，驱动件210安装在增压器涡壳100上，可以通过安装架安装固定。第一杆部2221远离第二杆部2222的一端与偏心件221绕第一铰接轴线铰接，第三杆部2223远离第二杆部2222的一端与摆动部2231绕第二铰接轴线铰接，转动部2232插入增压器涡壳100的废气排出通道110内，转动部2232与增压器涡壳100转动连接，连接臂224的一端固定在转动部2232上，连接臂224的另一端安装有阀门本体230，阀门本体230位于废气排出通道110内。第一铰接轴线、第二铰接轴线和转动部2232的转动轴线平行设置。当需要打开排气口122时，驱动件210的输出轴转动设定角度后，带动偏心件221转动对应角度，拉动传动杆222运动，传动杆222和摆动部2231的铰接位置处转动一定角度，摆动部2231转动带动转动部2232转动一定角度，最后通过连接臂224将扭矩传递给阀门本体230，阀门本体230相对于隔板120向外翻转一定角度，进而打开排气口122，需要关闭时，驱动件210的输出轴反向转动对应的角度即可。

请参阅图3或者图4，催化器300利用卡箍400安装在增压器涡壳100上，废气排出通道110与催化器300的净化通道连通，废气排出时进过催化器300，不易污染环境，更加环保。此外，由于催化器300直接安装在废气排出通道110的端口处，废气携带的热量能够快速加热催化器300，达到催化剂反应温度，降低排放污染。

本实施例提供的增压发动机排气系统，当增压器系统内压力增大至大于所需压力时，此时，ECU控制驱动件210工作，通过传动机构220将驱动件210的动力传递给阀门本体230，阀门本体230打开排气口122，部分废气直接从排气口122排出，实现泄压的目的。此外，当发动机转速较低时，此时排气的压力较小，排气背压大，气体不易从涡壳的废气排出通道110排出，此时，可以通过控制驱动件210，使增压器涡壳内的阀门本体230保持开启状态，进而降低排气背压，使排气更加顺畅。换句话说，阀门本体230通过机械结构控制开启和关闭，阀门本体230的开启和关闭响应及时，精确可靠，开启和关闭动作灵活。

ECU控制驱动件210的工作过程为，驱动件210与ECU连接，可接收ECU内部增压预控模块信号。根据扭矩模型的扭矩需求换算成所需求进气量，需求进气量换算成节气门体前的目标压力；再通过目标压力和增压器的基本增压压力对比，如果目标压力大于增压器的基本增压压力，此时ECU控制驱动件210，推动阀门本体230开启，以降低增压器的增压压力。具体开度可由增压预控模块根据压力需求计算废气阀门开度。能够保证发动机在快速增压情况下，实际压力能够快速跟随目标压力，并能迅速收敛，精准控制，不会出现实际增压压力跟随慢或较大超调现象。

实施例

请参阅图3－图5，本实施例提供了一种增压发动机，包括缸盖500、集成式排气歧管600、冷却系统以及根据上述实施例提供的增压发动机排气系统。

请参阅图5，集成式排气歧管600集成在缸盖500上，集成式排气歧管600设置有水套结构620、废气混合腔室以及与该废气混合腔室连通的废气排出口610，缸盖500上的废气出口连通废气混合腔室，集成式排气歧管600具有废气排出口610的端面设置有法兰结构800，增压器涡壳100的废气进口所在端面设置有法兰结构800，集成式排气歧管600和增压器涡壳100通过螺栓固定连接，令废气排出口610连通增压器涡壳100的废气进口，废气排出通道110以及排气口122均连通废气进口。将集成式排气歧管600直接集成在缸盖500上，不需要设置单独的集成式排气歧管600，发动机零部件数量减少，发动机的总重量减小。同时，在集成式排气歧管600上设置有水套结构620，发动机燃烧腔室排出的废气从废气出口排入增压器涡壳的同时，废气携带的热量能够提高冷却液的温度，缩短暖机的时间。

可选的，水套结构620设置为贯穿集成式排气歧管600的通孔结构。

请参阅图3和图4，冷却系统包括有主进水管路以及增压器冷却循环管路700，增压器冷却循环管路700包括增压器进水管路710、增压器冷却管路、增压器回水管路720以及电子水泵730。

增压器进水管路710连通增压器冷却管路，增压器冷却管路连通增压器回水管路720，主进水管路分别连通水套结构620的进液端以及增压器进水管路710的进液端，电子水泵730设置在增压器进水管路710上，电子水泵730的进液口连通主进水管路，电子水泵730的出液口连通增压器进水管路710。水套结构620的进液端高于增压器进水管路710的进液端，水套结构620的出液端连通增压器回水管路720。

这样的结构设计，当发动机高负荷运转后停机时，增压器温度较高，此时通过ECU控制模块，启动电子水泵730工作，可以开启增压器冷却循环，保证增压器的冷却。传统的增压器冷却依靠机械水泵，机械水泵由发动机曲轴皮带轮驱动，当发动机突然停机后，增压器温度较高，冷却液停止循环，对增压器的冷却较差。

此外，冷却液从主进水管路分流后形成流动进入到增压器冷却管路的第一支流以及进入到集成式排气歧管600的水套结构620内的第二支流，第一支流内的冷却液能够对增压器进行降温，由于第二支流的进液口的高度高于第一支流的进液口的高度，冷却液中携带的气泡在分流时直接进入到第二支流内，然后汇入到增压器回水管路720，最终排入膨胀水壶，气泡不易进入到第一支流，进而有效降低了零部件发生气蚀的风险。

需要说明的是，水套结构620的出液口通过除气管道630与增压器回水管连通，携带有气泡的冷却液从水套结构620处流动进入到除气管道630，再流入到增压器回水管路720，最后排入膨胀水壶，避免发生气蚀现象。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。

设计图

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