一种涡轮增压汽油发动机的制作方法

本发明涉及发动机领域，特别涉及涡轮增压汽油发动机。

背景技术：

汽油发动机是一种依靠汽油与空气混合形成的可燃混合物在气缸内部燃烧释放热能，再由曲柄连杆机构，将热能转化为机械能的一种火花点火式内燃机。主要由机体组及曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给与喷射系统、进排气系统、润滑系统、冷却系统、电子控制系统等部分组成。

1) 目前小排量自然吸气发动机设计时发动机的最佳使用区域为中高转速范围,无法满足城镇市场要求,客户抱怨发动机燃油经济性较差，动力不足。

2) 传统的发动机采用的是拉索式节气门，无法实现发动机全范围转速的最佳扭矩的输出，而且对发动机空燃比无法精确控制，导致燃烧不充分，燃油经济性差，排放不满足国Ⅴ标准。

3) 传统的发动机采用的是非可变气门正时，面对不同的工况，发动机配气相位无法根据实际工况需要进行调节，发动机经济性和动力性差，排放水平低。

4) 传统的发动机采用的是独立式水泵，水泵故障率高，密封不严，发动机发生漏液，容易引起客户抱怨，并且使发动机整体结构不紧凑。

5) 传统的发动机采用的是未涂层的挺柱，耐磨性差，摩擦损耗高，导致发动机运行过程中噪声大，油耗高；在发动机更高的载荷、冲击和更严酷的工作环境下容易失效。

6) 传统直列四缸发动机采用八平衡块铸铁曲轴，成本较高，质量偏重，发动机油耗偏高。

7) 传统自然吸气发动机进气效率低，高原补偿性差，油耗高。

技术实现要素：

本发明提供一种涡轮增压汽油发动机，旨在解决发动机燃油经济性较差及动力不足的问题。

本发明提供一种涡轮增压汽油发动机，包括双可变气门正时系统（DVVT）、涡轮增压器总成，所述汽油发动机为四缸四冲程的小排量汽油发动机，所述双可变气门正时系统包括凸轮轴相位执行器、凸轮轴链轮、曲轴链轮、正时链条，所述凸轮轴相位执行器与凸轮轴链轮连接，所述凸轮轴链轮通过正时链条、曲轴链轮与曲轴连接，所述涡轮增压器总成为低惯量涡轮增压器。

作为本发明的进一步改进，所述双可变气门正时系统包括DVVT控制油道和主油道，所述凸轮轴链轮包括进气凸轮轴链轮和排气凸轮轴链轮，所述凸轮轴相位执行器包括进气执行器和排气执行器，所述进气凸轮轴通过凸轮轴链轮、DVVT控制油道与进气执行器连接，所述排气凸轮轴通过凸轮轴链轮、DVVT控制油道与排气执行器连接。

作为本发明的进一步改进，所述双可变气门正时系统包括进气凸轮轴和排气凸轮轴，所述进气凸轮轴与进气凸轮轴链轮连接，所述排气凸轮轴与排气凸轮轴链轮连接。

作为本发明的进一步改进，所述双可变气门正时系统包括正时链条进气侧导轨和正时链条排气侧导轨，所述正时链条进气侧导轨连接在正时链条靠近进气凸轮轴链轮的一侧，所述正时链条排气侧导轨连接在正时链条靠近排气凸轮轴链轮的一侧。

作为本发明的进一步改进，所述涡轮增压器总成包括压气机单元、废气收集单元、曲轴箱呼吸管、废气旁通阀执行器，所述废气旁通阀执行器分别与压气机单元、废气收集单元连接，所述压气机单元设有压气机进气口、压气机出气口，所述废气收集单元设有排气出口、排气入口，所述曲轴箱呼吸管连接在压气机进气口处。

作为本发明的进一步改进，该涡轮增压汽油发动机包括进气歧管总成，所述进气歧管总成包括进气歧管和进气歧管密封圈，所述进气歧管为低阻力的塑料材质，所述进气歧管密封圈设置在进气歧管的管口处。

作为本发明的进一步改进，该涡轮增压汽油发动机还包括模块化前端盖和曲轴，所述模块化前端盖包括机油泵和水泵，所述机油泵和水泵集成连接在模块化前端盖内，所述机油泵的泵口处设有油封，所述机油泵与曲轴连接，所述水泵的一端设有进水口。

作为本发明的进一步改进，所述曲轴为低惯量轻化量曲轴，所述曲轴的曲柄上设有四个平衡块。

作为本发明的进一步改进，该涡轮增压汽油发动机还包括挺柱，所述挺柱顶面涂有DLC涂层。

作为本发明的进一步改进，该涡轮增压汽油发动机还包括电子节流阀体，所述电子节流阀体包括进气壳体、直流伺服电机、线束接插头、齿轮传动回位机构，所述直流伺服电机、线束接插头、齿轮传动回位机构连接在进气壳体上，所述线束接插头两端口分别与直流伺服电机、ECU连接，所述直流伺服电机与齿轮传动回位机构连接并驱动其运动。

本发明的有益效果是：本发明采用了双可变气门正时系统以及低惯量涡轮增压器，能使发动机在整个转速范围内都有充足的进气，大大提高了发动机的充气效率，显著提高发动机低速扭矩并维持发动机高速时的高功率输出，大大改善了发动机的动力性能，对油耗也有明显的改善效果。随着充气效率的提高，增压发动机的高原补偿性能远远优于自然吸气发动机，发动机燃油经济性得到改善。

附图说明

图1是本发明中低阻力塑料进气歧管的结构示意图；

图2是本发明中低惯量废气涡轮增压器的结构示意图；

图3是本发明中模块化前端盖的结构示意图；

图4是本发明中低惯量轻量化曲轴的结构示意图；

图5是本发明中DLC涂层挺柱的结构示意图；

图6是本发明中DLC涂层的构成图；

图7是本发明中电子节流阀体的结构正视图；

图8是本发明中电子节流阀体的结构侧视图；

图9是本发明中DVVT系统的第一结构图；

图10是本发明中DVVT系统的第二结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例一：

如图1和图2所示，该涡轮增压汽油发动机，包括进气歧管总成1、涡轮增压器总成2，汽油发动机为四缸四冲程的小排量汽油发动机，进气歧管总成1包括进气歧管11和进气歧管密封圈12，进气歧管11为低阻力的塑料材质，进气歧管密封圈12设置在进气歧管11的管口处，涡轮增压器总成2为低惯量涡轮增压器。

涡轮增压器总成2包括压气机单元21、废气收集单元22、曲轴箱呼吸管23、废气旁通阀执行器24，废气旁通阀执行器24分别与压气机单元21、废气收集单元22连接，压气机单元21设有压气机进气口211、压气机出气口212，废气收集单元22设有排气出口222、排气入口221，曲轴箱呼吸管23连接在压气机进气口211处。

采用低阻力塑料进气歧管11，内表面光滑，气流的流动阻力小，提高了发动机的进气效率；采用低惯量废气涡轮增压，得益于低惯量小型化涡轮增压器，涡轮增压器总成2响应快速，发动机在1000转/分钟时增压器开始介入工作，1500转/分钟时，发动机扭矩明显提升，车辆动力性增加。2000转/分钟至整个发动机转速范围内都有充足的进气，大大提高了发动机的充气效率，显著提高发动机低速扭矩并维持发动机高速时的高功率输出，大大改善了发动机的动力性能，对油耗也有明显的改善效果。随着充气效率的提高，增压发动机的高原补偿性能远远优于自然吸气发动机，即使高原使用也会感受到发动机发出的澎湃动力。

实施例二：

如图3和图4所示，该涡轮增压汽油发动机，还包括模块化前端盖3和曲轴4，模块化前端盖3包括机油泵31和水泵32，机油泵31和水泵32集成连接在模块化前端盖3内，机油泵31的泵口处设有油封33，机油泵31与曲轴4连接，水泵32的一端设有进水口34。曲轴4为低惯量轻化量曲轴，曲轴4的曲柄41上设有四个平衡块42。模块化前端盖3还设有增压器冷却进水管35和发动机悬置安装孔36。

采用模块化前端盖，此前端盖集成发动机机油泵和水泵，提高水泵的寿命，使发动机的布置更为紧凑。采用低惯量轻量化曲轴，应用4平衡块结构，能有效地降低曲轴的质量，减轻发动机的重量，并且还能减小曲轴运转时的转动惯量，降低发动机的振动，提高发动机的NVH性能。

实施例三：

如图5和图6所示，该涡轮增压汽油发动机还包括挺柱7，挺柱7顶面涂有DLC涂层71。

采用DLC涂层挺柱，类金刚石涂层(Diamond-like Carbon)或简称DLC涂层，是含有金刚石结构（sp³键）和石墨结构（sp²键）的亚稳非晶态物质，碳原子主要以sp³和sp²杂化键结合。类金刚石涂层（DLC涂层）是一种非晶态膜，基本上可分为含氢类金刚石（a-C:H）涂层和无氢类金刚石涂层两种。含氢DLC涂层中的氢含量在20at.% ~ 50at.%之间，sp³成分小于70%。DLC涂层由PAVCD a-C:H 72、PVD Cr+CrN 73、基体74三层构成。

发动机在工作条件下，DLC涂层挺柱能达到低摩擦损耗、高耐磨性、高硬度的要求，并具有极强的与金属材料粘结的性能，可以承受更高的载荷、冲击和更严酷的工作环境。

（1）提高耐磨性，与未带涂层的挺柱相比耐磨性提高10-20倍；

（2）减少摩擦损耗（减少配气机构摩擦损失25-45%，降低能源消耗2%~3%）；

（3）提高工作面硬度，涂层顶面显微硬度达到2100HV0.002以上。

另一方面，在硬度与耐磨性方面，类金刚石涂层挺柱也有明显的优势。在相同的摩擦条件下，经过相同的时间，未涂层的挺柱磨损比涂层挺柱要严重。

实施例四：

如图7和图8所示，该涡轮增压汽油发动机还包括电子节流阀体5，电子节流阀体5包括进气壳体51、直流伺服电机52、线束接插头53、齿轮传动回位机构54，直流伺服电机52、线束接插头53、齿轮传动回位机构54连接在进气壳体51上，线束接插头53两端口分别与直流伺服电机52、ECU连接，直流伺服电机52与齿轮传动回位机构54连接并驱动其运动。电子节流阀体5还设有铝碟阀55。

采用电子节气门系统，由ECU对各种工况信息和传感器信号做出判断并处理，接着计算出最佳的节气门开度，再由直流伺服电机式节气门中的直流伺服电机控制节气门达到相应的油门开启角度，以达到精确控制节气门开度。电子节气门系统在各种情况下对空燃比进行精确控制，使燃烧更加充分，同时也降低了废气的产生，改善了发动机的排放性能。

实施例五：

如图9和图10所示，涡轮增压汽油发动机还包括双可变气门正时（DVVT）系统6，双可变气门正时（DVVT）系统6包括凸轮轴相位执行器61、凸轮轴链轮62、曲轴链轮63、正时链条64，凸轮轴相位执行器61通过控制油道与凸轮轴链轮63连接，凸轮轴链轮62通过正时链条64与曲轴链轮63连接。

双可变气门正时（DVVT）系统6还包括DVVT控制油道65和主油道66，凸轮轴链轮62包括进气凸轮轴链轮621和排气凸轮轴链轮622，凸轮轴相位执行器61包括进气执行器611和排气执行器612，进气凸轮轴链轮621与DVVT控制油道65及进气相位执行器611连接，排气凸轮轴链轮622通过DVVT控制油道65与排气相位执行器612连接。

双可变气门正时（DVVT）系统6还包括进气凸轮轴67和排气凸轮轴68，进气凸轮轴67与进气凸轮轴链轮621连接，排气凸轮轴68与排气凸轮轴链轮622连接。

双可变气门正时（DVVT）系统6还包括正时链条进气侧导轨691和正时链条排气侧导轨692，正时链条进气侧导轨691连接在正时链条64靠近进气凸轮轴链轮621的一侧，正时链条排气侧导轨692连接在正时链条64靠近排气凸轮轴链轮622的一侧。

涡轮增压器总成2包括压气机单元21、废气收集单元22、曲轴箱呼吸管23、废气旁通阀执行器24，废气旁通阀执行器24分别与压气机单元21、废气收集单元22连接，压气机单元21设有压气机进气口211、压气机出气口212，废气收集单元22设有排气出口221、排气入口222，曲轴箱呼吸管23连接在压气机进气口211处。

可变气门正时技术（VVT）可随着车辆运行工况改变配气相位，使得发动机的性能获得大幅提升。同时可变气门正时技术在降低发动机排放和燃油消耗率方面有更好的效果，可取代外部废气再循环EGR系统。采用可变气门正时技术之后，发动机的动力性和燃油经济性方面都得到了有效提高。

本发明的汽油发动机为1.5L的四缸四冲程废气涡轮增压汽油发动机，1.5L排量增压发动机的性能完全达到了设计标准，发动机最大净功率/转速为102kW/5500rpm，最大净扭矩/转速为220N.m/(2000~3800)rpm，升功率高达75kW/L，升扭矩高达158N.m/L，和同排量自然吸气发动机相比，分别提高了约27%和53%，发动机经济性和动力性明显提高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。