本实用新型涉及一种发动机，特别是涉及一种小排量三缸涡轮增压发动机。
背景技术：
汽油发动机是一种以汽油为燃料，通过火花点火，在气缸内部与空气的可燃混合物燃烧的化学能转变为热能，然后又将热能转变为机械能并输出的机械，相关技术具有如下问题：
1.目前小排量(排量小于1.6升)的汽油发动机多采用直列四缸布置型式，小排量四缸发动机，整机尺寸大难以适应混合动力发动车布置要求，整机匹配适应性差，而传统的四缸发动机，各零部件结构分散，体积较大，重量较重，不利于整机的轻量化设计；
2.与同排量的三缸发动机相比，四缸发动机泵气损失及摩擦损失大，动力性能差，主要运动部件未采用低摩擦技术，机械损失大；
3.燃油经济性低，排放性能降低，无法满足目前汽车的高动力低油耗使用需要及国家日益严格的排放法规要求。
技术实现要素：
本实用新型是为了解决现有技术中的不足而完成的，本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、布局合理，提高动力性，使发动机的扭矩和功率进一步提高，提高排放性能和燃油经济性，满足高动力低油耗使用的需要及国家日益严格的排放法规要求，达到国5法规，并具备升级国6法规潜力。对此，本实用新型提供设计一种燃烧系统、涡轮增压系统和双可变正时系统等多种技术方案组合的小排量三缸涡轮增压发动机。
本实用新型提供的一种小排量三缸涡轮增压发动机，包括机体组、燃烧系统、涡轮增压系统和双可变正时系统，所述燃烧系统、涡轮增压系统和双可变正时系统分别固定在所述机体组上，所述燃烧系统包括进气道、排气道和燃烧室，所述进气道和排气道分别与燃烧室连通，所述进气道通过进气歧管和中冷系统与所述涡轮增压系统连通，所述排气道通过排气歧管与所述涡轮增压系统连通。
本实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机还可以是：
所述涡轮增压系统包括压气系统、涡轮系统和废气旁通系统，所述压气系统与所述涡轮系统连接，所述废气旁通系统分别与所述压气系统和所述涡轮系统连接，所述压气系统通过所述中冷系统和所述进气歧管与所述进气道连通，所述涡轮系统通过所述排气歧管与所述排气道连通。
所述双可变正时系统包括凸轮轴、凸轮轴相位执行器、凸轮轴相位执行器电磁阀和油路，所述油路集成在所述机体组上，所述凸轮轴相位执行器电磁阀通过所述油路与所述凸轮轴相位执行器连接，所述凸轮轴相位执行器与所述凸轮轴固定，所述凸轮轴通过挺柱与气门连接，所述挺柱顶面设有类金刚石碳涂层。
还包括曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构设置在所述机体组上，所述曲柄连杆机构包括活塞连杆组件、曲轴和双质量飞轮装置，所述活塞连杆组件与所述曲轴连接，所述曲轴的后端与所述双质量飞轮装置连接，所述活塞连杆组件包括活塞、活塞销以及连杆，所述活塞一端设有固定所述活塞销的固定部，所述固定部通过所述活塞销与所述连杆上端小头连接，所述连杆下端大头与所述曲轴连接。
所述固定部设有第一减重空腔，和/或所述活塞销上设有第二减重空腔。
所述连杆下端大头通过连杆轴瓦与所述曲轴相连，所述连杆轴瓦为无油槽轴瓦，所述连杆轴瓦内表面呈微波纹形状。
所述曲轴与所述机体组之间设有上轴瓦和下轴瓦，所述上轴瓦设有油槽，所述油槽圆周角度为170°。
所述下轴瓦为无油槽轴瓦，所述上轴瓦和所述下轴瓦内表面均呈微波纹形状。
还包括机油冷却系统，所述机油冷却系统为集成模块，所述机油冷却系统固定在所述机体组排气侧上，所述机油冷却系统包括机油冷却器、机油冷却支架和机油滤清器，所述机油冷却器集成在所述机油冷却器支架上，所述机油滤清器集成在所述机油冷却器支架右端，所述机油冷却器支架集成有冷却液水道和润滑油道。
还包括前端盖系统，所述前端盖系统为集成模块，所述前端盖系统固定在所述机体组前端，所述前端盖系统包括发动机前盖、机油泵、水泵室及水泵进水口，所述机油泵集成在前端盖系统下部，所述水泵室集成在前端盖系统右侧，所述水泵进水口与所述水泵室连通。
本实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机，包括机体组、燃烧系统、涡轮增压系统和双可变正时系统，所述燃烧系统、涡轮增压系统和双可变正时系统分别固定在所述机体组上，所述燃烧系统包括进气道、排气道和燃烧室，所述进气道和排气道分别与燃烧室连通，所述进气道通过进气歧管和中冷系统与所述涡轮增压系统连通，所述排气道通过排气歧管与所述涡轮增压系统连通。这样，所述燃烧系统为高效燃烧系统，所述涡轮增压系统为低惯量涡轮增压系统，所述燃烧系统包括进气道、排气道和燃烧室，所述进气道采用高滚流比进气道，所述排气道采用高效排气道，所述燃烧室采用高压缩比燃烧室，集成先进的低惯量涡轮增压系统、高效燃烧系统及双可变正时系统等技术，有效提高充量系数及进气道滚流强度，实现缸体内气流组织最优，抑制爆震，提升燃烧效率从而提升发动机动力性能、燃油经济性及排放性能，满足高动力低油耗需求及国家日益严格的排放要求。本实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机，相对于现有技术而言具有如下有益效果：
1.使1.0L三缸涡轮增压发动机最大扭矩170Nm，功率71kW，扭矩远超过1.5L自然吸气发动机水平，升扭矩达到170Nm/L、升功率达到71kW/L；
2.低惯量涡轮增压系统显著改善涡轮迟滞现象并提高低速扭矩，发动机在1000转/分钟时增压系统开始介入，发动机扭矩明显提升，发动机1400转/分钟时可达到1.5L自然吸气发动机最大扭矩水平(145Nm)，2000转/分钟时可达到最大扭矩；
3.排放性能提高，满足国5法规，并具备升级国6法规潜力；
4.燃油经济性提高，相对1.5L自然吸气发动机，显著提高动力性的同时百公里综合油耗降低5％；
附图说明
图1是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机排气侧示意图。
图2是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机进气侧示意图。
图3是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机燃烧系统示意图。
图4是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机涡轮增压系统意图。
图5是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机双可变正时系统示意图。
图6是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机挺柱示意图。
图7是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机活塞连杆示意图。
图8是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机曲轴示意图。
图9是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机双质量飞轮示意图。
图10是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机轴瓦微波纹表面示意图。
图11是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机上轴瓦示意图。
图12是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机上轴瓦油槽示意图。
图13是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机前机油冷却器示意图。
图14是本实用新型小排量三缸涡轮增压发动机前端盖示意图。
图号说明
10…缸体 11…缸盖 2…燃烧系统
20…燃烧室 21…进气道 22…排气道
23…进气歧管 24…排气歧管 25…进气门
26…排气门 3…涡轮增压系统 30…压气机
31…压气进气口 32…压气出气口 33…涡轮机
34…涡轮进气口 35…涡轮出气口 36…废气旁通阀
37…废气旁通控制器 38…废气旁通执行器
4…双可变正时系统 41…凸轮轴相位执行器 42…油路
43…凸轮轴相位执行器电磁阀 411…转子
412…定子 44…挺柱 441…挺柱顶面
50…曲轴 51…活塞 511…固定部
512…第一减重空腔 52…活塞销 521…第二减重空腔
53…连杆 531…小头 54…双质量飞轮装置
541…第一质量飞轮 542…第二质量飞轮 55…上轴瓦
551…油槽 56…微波纹形状 6…机油冷却系统
60…机油冷却器 61…机油冷却支架 62…机油滤清器
7…前端盖系统 70…发动机前盖 71…机油泵
72…水泵室 73…水泵进水口
具体实施方式
下面结合附图的图1至图14对本实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机进一步详细说明。
本实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机，包括机体组、燃烧系统2、涡轮增压系统3和双可变正时系统4，所述燃烧系统2、涡轮增压系统3和双可变正时系统4分别固定在所述机体组上，所述燃烧系统2包括进气道21、排气道22和燃烧室20，所述进气道21和排气道22分别与燃烧室20连通，所述进气道21通过进气歧管23和中冷系统与所述涡轮增压系统3连通，所述排气道22通过排气歧管24与所述涡轮增压系统3连通。具体而言，所述燃烧系统2为高效燃烧系统，所述涡轮增压系统3为低惯量涡轮增压系统，所述燃烧系统2包括进气道21、排气道22和燃烧室20，所述进气道21采用高滚流比进气道，所述排气道22采用高效排气道，所述燃烧室20采用高压缩比燃烧室，集成先进的低惯量涡轮增压系统3、高效燃烧系统2及双可变正时系统4等技术，有效提高充量系数及进气道21滚流强度，实现缸体10内气流组织最优，抑制爆震，提升燃烧效率从而提升发动机动力性能、燃油经济性及排放性能，满足高动力低油耗需求及国家日益严格的排放要求。本实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机，相对于现有技术的有益效果是：
1.使1.0L三缸涡轮增压发动机最大扭矩170Nm，功率71kW，扭矩远超过1.5L自然吸气发动机水平，升扭矩达到170Nm/L、升功率达到71kW/L；
2.低惯量涡轮增压系统显著改善涡轮迟滞现象并提高低速扭矩，发动机在1000转/分钟时增压系统开始介入，发动机扭矩明显提升，发动机1400转/分钟时可达到1.5L自然吸气发动机最大扭矩水平(145Nm)，2000转/分钟时可达到最大扭矩；
3.排放性能提高，满足国5法规，并具备升级国6法规潜力；
4.燃油经济性提高，相对1.5L自然吸气发动机，显著提高动力性的同时百公里综合油耗降低5％；
没有进行说明的部件为汽油发动机通用部件，在此不再累赘。
本实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机，请参考图1至图14所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述涡轮增压系统3包括压气系统、涡轮系统和废气旁通系统，所述压气系统与所述涡轮系统连接，所述废气旁通系统分别与所述压气系统与所述涡轮系统连接，所述压气系统通过所述中冷系统和所述进气歧管23与所述进气道21连通，所述涡轮系统通过所述排气歧管24与所述排气道22连通。这样，所述压气系统包括压气机30、压气进气口31和压气出气口32，所述压气进气口31和所述压气出气口32分别与所述压气机30连通，所述涡轮系统包括：涡轮机33、涡轮进气口34，涡轮出气口35，所述涡轮出气口35与所述涡轮进气口34分别与所述涡轮机33连通，燃烧系统2的排气道22通过排气歧管24与涡轮进气口34连接，发动机废气从涡轮进气口34进入，推动低惯量涡轮做功，废气通过涡轮出气口35进入排气后处理系统，涡轮回收废气能量后，通过同轴传动推动压气机30叶轮转动，将从压气进气口31的新鲜空气增压后从压气出气口32排出，进入中冷系统，降温后，进一步提高进气充量的密度，以获得更高的充量系数，再通过进气歧管23进入进气道21，进一步提高燃烧效率，配合以上技术方案，发动机在1000转/分钟时涡轮增压系统3的压气系统开始介入，发动机扭转明显提升，发动机1400转/分钟时可达到1.5L自然吸气发动机最大扭矩水平(145Nm)，2000转/分钟时可达到最大扭矩，由于转子系统惯量低，响应快速，有效提高系统响应性满足转速扭矩驱动，显著提高发动机低速扭矩并维持发动机高速的高功率输出，车辆动力性大幅度提升，废气旁通系统包括废气旁通阀36、废气旁通控制器37和废气旁通执行器38，所述废气旁通控制器37分别与所述废气旁通阀36和废气旁通执行器38连接，所述废气旁通阀36固定在所述涡轮出气口35内，所述废气旁通执行器38固定在所述压气机30后上方，所述废气旁通控制器37固定在压气机30后下方，所述废气旁通控制器37和废气旁通执行器38通过发动机控制单元调节废气旁通阀36的开度，从而控制增压压力，防止出现增压压力过大。
实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机，请参考图1至图14所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述双可变正时系统4包括凸轮轴、凸轮轴相位执行器41、凸轮轴相位执行器电磁阀43和油路42，所述油路42集成在所述机体组上，所述凸轮轴相位执行器电磁阀43通过所述油路42与所述凸轮轴相位执行器41连接，所述凸轮轴相位执行器41与所述凸轮轴固定，所述凸轮轴通过挺柱与气门连接，所述挺柱顶面设有类金刚石碳涂层。这样，所述凸轮轴相位执行器电磁阀43通过所述油路42与所述凸轮轴相位执行器41相连，所述凸轮轴相位执行器41包括转子411和定子412，所述转子411与所述凸轮轴固定，所述定子412与所述凸轮轴相位执行器41相连，在所述定子412与所述转子411之间分隔两个油腔，凸轮轴相位执行器电磁阀43控制凸轮轴相位执行器41来控制进入两个油腔的机油压力来控制转子411相对于定子412转动的角度，从而实现凸轮轴相位可变，双可变正时系统4可同时调节所述进气门25和所述排气门26的开启关闭时刻，满足发动机在不同转速下对配气相位的不同要求，提高发动机的充气效率，实现发动机的节能减排，所述凸轮轴通过挺柱44与气门连接，所述挺柱44可以是机械挺柱，所述挺柱顶面441为类金刚石碳涂层，挺柱顶面441设有应用类金刚石碳涂层，类金刚石碳涂层具有优异的耐磨性、高硬度、低摩擦系数等特性，相对于非涂层挺柱，耐磨性提高10-20倍，涂层表面显微硬度达到2100HV0.002以上，同时可有效减少配气机构摩擦损失，使用涂层挺柱后，凸轮轴驱动扭矩平均降低6％左右。
实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机，请参考图1至图14所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：还包括曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构设置在所述机体组上，所述曲柄连杆机构包括活塞连杆组件、曲轴50和双质量飞轮装置54，所述活塞连杆组件与所述曲轴50连接，所述曲轴50的后端与所述双质量飞轮装置54连接，所述活塞连杆组件包括活塞51、活塞销52以及连杆53，所述活塞51一端设有固定所述活塞销52的固定部511，所述固定部511通过所述活塞销52与所述连杆53上端小头531连接，所述连杆53下端大头与所述曲轴50连接。这样，所述活塞51顶部与所述机体组中的缸体10和缸盖11共同组成所述燃烧室20，燃烧室20燃烧做功，推动活塞51上下运动，活塞51通过连杆53带动曲轴50运动，从而驱动双质量飞轮装置54运动，所述活塞51一端设有固定活塞销52的固定部511，所述活塞51采用不对称轻量化设计，进一步减少活塞51的重量，优化活塞51结构，所述连杆53上端小头531可以设计成楔形，进一步减轻连杆53的重量，通过上述轻量化设计的活塞连杆组件降低发动机整个往复运动系统零件的质量和往复惯量，进而降低发动机油耗，提升发动机的NVH性能。所述曲轴50可以是非调制钢材料，进一步提高节能节材性能，进一步减轻重量，提高轻量化性能的同时绿色环保，且曲轴50的加工处理工艺采用“圆角滚压和轴径感应淬火”技术处理，保证曲轴50的可靠性的同时进一步提高结构的紧凑性及轻量化，进而降低发动机油耗，提升发动机的NVH性能。所述双质量飞轮装置54包括第一质量飞轮541和第二质量飞轮542，所述第一质量飞轮541与第二质量飞轮542之间设置有弹性减振元件，所述第一质量飞轮541通过螺栓与所述曲轴50连接，所述第一质量飞轮541与离合器连接，所述离合器包括一个不带减振器的刚性离合器盘，发动机的扭矩从第一质量飞轮541通过弹性减振元件传递到第二质量飞轮542，同时第二质量飞轮542与变速器的分离和结合由不带减振器的刚性离合器盘来完成，有效隔离发动机扭矩，大幅度提高发动机的NVH性能，所述双质量飞轮装置54与上述曲柄连杆机构优化设计结合，使三缸发动机在不使用平衡轴的情况下，节约空间的同时其NVH性能接近于四缸无平衡轴发动机的水平，提高发动机结构的紧凑化、轻量化，进而降低发动机油耗，提升发动机的NVH性能。在前面技术方案的基础上进一步优选的技术方案为：所述固定部511设有第一减重空腔512，和/或所述活塞销52上设有第二减重空腔521。这样，所述固定部511设有第一减重空腔512，和/或所述活塞销52上设有第二减重空腔521，所述第二减重空腔521可以是圆锥形，进一步减轻活塞51和活塞销52的重量，通过上述轻量化设计的活塞连杆组件大大降低发动机整个往复运动系统零件的质量和往复惯量，进而降低发动机油耗，提升发动机的NVH性能。在前面技术方案的基础上还可以是：所述连杆53下端大头通过连杆轴瓦与所述曲轴50相连，所述连杆轴瓦为无油槽551轴瓦，所述连杆轴瓦内表面呈微波纹形状56。这样，进一步利于形成稳定的油膜润滑层，降低摩擦，减少对机油泵71机油流量的需求，进一步降低机械损失，提高发动机动力性。在前面技术方案的基础上还可以是：所述曲轴50与所述机体组之间设有上轴瓦55和下轴瓦，所述上轴瓦55设有油槽551，所述油槽551圆周角度为170°。这样，所述油槽551圆周角从上轴瓦一端起点到另一端终点夹角为170°，保障上轴瓦55与曲轴50间润滑的同时减少机油泄漏量。在前面技术方案的基础上进一步优选的技术方案为：所述下轴瓦为无油槽轴瓦，所述上轴瓦55和所述下轴瓦内表面均呈微波纹形状56。这样，更利于形成稳定的油膜润滑层，降低摩擦，减少对机油泵71机油流量的需求，进一步降低机械损失，提高发动机动力性。
实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机，请参考图1至图14所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：还包括机油冷却系统6，所述机油冷却系统6为集成模块，所述机油冷却系统6固定在所述机体组排气侧上，所述机油冷却系统6包括机油冷却器60、机油冷却支架61和机油滤清器62，所述机油冷却器60集成在所述机油冷却器支架61上，所述机油滤清器62集成在所述机油冷却器支架61右端，所述机油冷却器支架61集成有冷却液水道和润滑油道。这样，通过集成化设计，优化机油冷却系统6结构，实现发动机布置更加紧凑、轻量化，提高整机匹配适应性。
实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机，请参考图1至图14所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：还包括前端盖系统7，所述前端盖系统7为集成模块，所述前端盖系统7固定在所述机体组前端，所述前端盖系统7包括发动机前盖70、机油泵71、水泵室72及水泵进水口73，所述机油泵71集成在前端盖系统7下部，所述水泵室72集成在前端盖系统7右侧，所述水泵进水口73与所述水泵室72连通。这样，通过前端盖系统7模块化设计，减少零件数量，实现发动机布置紧凑、轻量化结构，整机匹配适应性强。
本实用新型的一种小排量三缸涡轮增压发动机主要参数和性能指标见表1，其B10T直列三缸1.0L涡轮增压汽油发动机系列产品中，其产品包括前置前驱发动机、前置后驱发动机、匹配混合动力发动机，该系列发动机通过集成本技术中的高效燃烧系统、低惯量涡轮增压系统、双可变正时系统、轻量化低摩擦的曲柄连杆机构、挺柱涂层低技术、模块化机油冷却系统和模块化前端盖系统等技术，实现发动机小型化和紧凑化，整机匹配适应性强。
表1发动机主要参数和性能指标
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。