本发明涉及混合动力车辆相关技术领域，特别是一种发动机皮带电机驱动系统及驱动方法。
背景技术：
为满足日益苛刻碳排放法规，国内外各大主机厂加大了对新能源的投入，48v作为12v系统和高压系统的一种过渡,其对整车架构影响较小,在原有车辆的架构基础上，通过对发动机进行较小更改，采用全新的皮带电机驱动系统，加上一个48v电池和dcdc转换器，且电压低于60v，涉及的安全等级不需要做过多的保护处理。在技术、成本、油耗上可以取得较好的平衡，近几年受到各大整车及零部件厂商的推荐。
现有的混合动力系统，例如48v混合动力系统，在原发动机缸体内增加48v发电启动一体机后，对原有架构影响较大，且有较高的nvh风险，系统性能及稳健性较差，同时对空间布置要求很高，一般不适用于小排量发动机，例如三缸发动机。
技术实现要素：
基于此，有必要针对现有技术的混合动力系统对空间布置要求高，系统性能及稳健性较差，且不适用于紧凑的小排量发动机，提供一种发动机皮带电机驱动系统及驱动方法。
本发明提供一种发动机皮带电机驱动系统，包括：安装在发动机曲轴上并同步驱动曲轴正时链轮的曲轴减震器、安装在发动机缸体上且与车辆的蓄电池电连接的48v发电启动一体机、安装在所述48v发电启动一体机上的双臂张紧器、以及安装在发动机缸体上的涡漩式压缩机；
所述曲轴减震器的第一减震器皮带轮、所述48v发电启动一体机的发电启动皮带轮、所述涡漩式压缩机通过第一皮带连接，且所述双臂张紧器的两张紧器皮带轮压紧所述第一皮带。
进一步的，所述双臂张紧器包括两张紧器摇臂、两所述张紧器皮带轮、以及弹性机构，两所述张紧器摇臂的第一端通过所述弹性机构连接，两所述张紧器摇臂的第二端分别与一所述张紧器皮带轮连接，所述张紧器皮带轮压紧所述第一皮带。
更进一步的，所述双臂张紧器还包括固定在所述48v发电启动一体机上的张紧器支架，两所述张紧器摇臂通过阻尼机构与所述张紧器支架枢接。
再进一步的，所述张紧器支架通过三个安装点固定在所述48v发电启动一体机上。
进一步的，所述曲轴减震器包括所述第一减震器皮带轮、以及设置在第一减震器皮带轮轴心的突轴，所述第一皮带卷在所述第一皮带轮上，且所述第一皮带轮设置有弹簧减震单元，所述突轴与所述曲轴正时链轮连接。
更进一步的，所述曲轴减震器还包括与所述第一减震器皮带轮同轴的第二减震器皮带轮，所述第二减震器皮带轮通过第二皮带与发动机的水泵连接。
更进一步的，所述突轴插入发动机的前盖，且所述突轴与所述前盖的前端油封共同组成机油密封。
再进一步的，所述48v发电启动一体机一部分通过两固定螺栓固定在发动机的缸盖上，所述48v发电启动一体机另一部分通过另两固定螺丝固定在缸体上。
再进一步的，所述第一皮带与所述曲轴减震器两侧的皮带包角为175～180度，所述第一皮带与所述48v发电启动一体机两侧的皮带包角为165～170度，所述第一皮带与所述涡漩式压缩机两侧的皮带包角为120～125度。
再进一步的，所述曲轴减震器的跨球直径为154.7～155.3毫米，所述曲轴减震器所述48v发电启动一体机的数比为2.4～2.6，所述轴减震器与所述涡漩式压缩机的数比为1.5～1.7。
本发明提供一种如前所述的发动机皮带电机驱动系统的驱动方法：
在启动模式及助力模式下，第一皮带在48v发电启动一体机与曲轴减震器之间的皮带股张紧，推动双臂张紧器第一侧的张紧器皮带轮，并驱动双臂张紧器第二侧的张紧器皮带轮为第一皮带在48v发电启动一体机与涡漩式压缩机之间的皮带股提供皮带张力；
制动能量回收及发电模式下，第一皮带在48v发电启动一体机与涡漩式压缩机之间的皮带股张紧，推动双臂张紧器第二侧的张紧器皮带轮，并驱动双臂张紧器第一侧的张紧器皮带轮为第一皮带在48v发电启动一体机与曲轴减震器之间的皮带股提供皮带张力。
本发明通过曲轴减震器与双臂张紧器配合，可以根据系统不同的工作模式自动调节系统的皮带张力，保证系统性能的稳健，同时设计紧凑，特别适用于小排量高扭振的三缸发动机，系统的设计稳健，能够提供稳健的系统性能，具有良好的耐久性。
附图说明
图1为本发明一种发动机皮带电机驱动系统的结构示意图；
图2为皮带电机驱动系统安装在发动机上的主视图；
图3为皮带电机驱动系统的主视图；
图4为曲轴减震器与链系统和曲轴的空间图；
图5为皮带电机驱动系统与热源增压器、三元催化的空间图；
图6为双向张紧器与48v发电启动一体机的安装图；
图7为本发明一种发动机皮带电机驱动系统的驱动方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示为本发明一种发动机皮带电机驱动系统的结构示意图，包括：安装在发动机曲轴上并同步驱动曲轴正时链轮的曲轴减震器4、安装在发动机缸体上且与车辆的蓄电池电连接的48v发电启动一体机6、安装在所述48v发电启动一体机6上的双臂张紧器5、以及安装在发动机缸体上的涡漩式压缩机2；
所述曲轴减震器4的第一减震器皮带轮24、所述48v发电启动一体机6的发电启动皮带轮15、所述涡漩式压缩机2通过第一皮带3连接，且所述双臂张紧器的两张紧器皮带轮13、14压紧所述第一皮带。
本发明的系统包括一个曲轴减震器，通过紧固件将其和正时曲轴链轮、曲轴固定在一起。一个48v发电启动一体机，可以实现机械能和电能的相互转换，还可以实现交流电和直流电之间的相互转换。优选地，该48v发电启动一体机为48v48v发电启动一体机。一个双向张紧器，可以根据系统不同的工作模式自动调节系统的皮带张力，保证系统性能的稳健。一个涡漩式压缩机，可以给整车提供温度调节。一个高模量的皮带，连接曲轴减震器、48v48v发电启动一体机、双向张紧器、涡漩式压缩机，用于动力的传递。本发明的皮带电机驱动系统，特别适用于小排量高扭振的三缸发动机，系统的设计稳健，能够提供稳健的系统性能，具有良好的耐久性。
具体来说，如图2所示，三缸发动机整体以1标示。本发明所指的皮带电机驱动系统由曲轴减震器4、高模量皮带3、双臂张紧器5、48v发电启动一体机6、涡漩式压缩机2组成，优选地，还可以包括安装支架12。整套系统布置在发动机的前端，有利于空间利用及系统集成。曲轴减震器4通过紧固件与正时曲轴链轮和曲轴安装在一起，可旋转驱动第一皮带3。第一皮带优选为高模量皮带。
如图3和图6所示，在其中一个实施例中，所述双臂张紧器5包括两张紧器摇臂38、39、两所述张紧器皮带轮13、14、以及弹性机构35，两所述张紧器摇臂38、39的第一端通过所述弹性机构35连接，两所述张紧器摇臂38、39的第二端分别与一所述张紧器皮带轮13、14连接，所述张紧器皮带轮13、14压紧所述第一皮带3。
具体来说，双臂张紧器5含有线形弹性机构35、用于驱动张紧器摇臂38、39，进一步在不同工作模式下为松边皮带提供张力。皮带轮14和皮带轮13均为塑料皮带轮，可以减轻双臂张紧器5的重量。
在其中一个实施例中，所述双臂张紧器5还包括固定在所述48v发电启动一体机6上的张紧器支架40，两所述张紧器摇臂通过阻尼机构33、37与所述张紧器支架40枢接。
双臂张紧器5含有阻尼机构33、37，阻尼机构用于减少张紧器摇臂38、39的摆动量，阻尼机构33、37对污染物比较敏感，需进行迷宫式保护设计防止污染物污染阻尼机构，进而导致阻尼机构运动时产生异响。阻尼机构和弹性机构是相互独立的，可以实现更稳健的系统张力的输出。双臂张紧器5的张紧器支架40上还可以含有限位特征，用于限制摇臂38、39的最大工作行程。
在其中一个实施例中，所述张紧器支架通过三个安装点32、34、36固定在所述48v发电启动一体机上。
如图6所示，双臂张紧器5通过安装点32、34、36固定在48v发电启动一体机上，三点固定安装方式提高安装稳健性。
在其中一个实施例中，所述曲轴减震器4包括所述第一减震器皮带轮24、以及设置在第一减震器皮带轮轴心的突轴，所述第一皮带3卷在所述第一皮带轮24上，且所述第一皮带轮24设置有弹簧减震单元，所述突轴17与所述曲轴正时链轮20连接。
曲轴减震器4通过紧固件16与正时曲轴链轮20和曲轴22连接在一起。曲轴减震器4上的双耳限位特征25用于反力矩工装装配紧固件16时保持曲轴减震器4不发生旋转，保证安装扭矩的正确输入。安装时使用特定反力矩工装安装在双耳限位特征25上，由于25是曲轴减震器4的一部分，反力矩工装就可以固定住曲轴减震器4，当打紧螺栓扭矩时,曲轴减震器4则不会发生旋转,从而保证了扭矩的正确输入。
曲轴减震器4上的第一减震器皮带轮24优选为7槽皮带轮，用于和高模量皮带3配合，第一减震器皮带轮24的内部含有弹簧减震单元，可以降低三缸发动机扭振对皮带电机驱动系统的影响，改善nvh性能。曲轴减震器4上突轴17含有键槽可以和正时曲轴链轮20配合，曲轴减震器4旋转时，可以带动正时曲轴链轮20转动，正时曲轴链轮20带动正时链条19和油泵链条21，进一步分别带动正时凸轮轴和机油泵。
更进一步的，所述曲轴减震器还包括与所述第一减震器皮带轮同轴24的第二减震器皮带轮23，所述第二减震器皮带轮23通过第二皮带10与发动机的水泵连接。
曲轴减震器4上的第二减震器皮带轮23优选为3槽皮带轮，用于和第二皮带10配合，进而驱动水泵11，第二皮带10优选为弹性皮带。第二减震器皮带轮23的内部含有橡胶减震单元，可以调节曲轴22的固有频率。
在其中一个实施例中，所述突轴17插入发动机的前盖18，且所述突轴17与所述前盖18的前端油封共同组成机油密封。
突轴17的表面与发动机前盖18的前端油封共同组成机油密封。
在其中一个实施例中，所述48v发电启动一体机6一部分通过两固定螺栓固定在发动机的缸盖28上，所述48v发电启动一体机另一部分通过另两固定螺丝固定在缸体27上。
参考图3和图5，48v发电启动一体机6通过特征29由两个m10的螺栓固定在缸盖28上，同时通过特征30由两个m10的螺栓固定在支架12上，进一步固定在缸体27上。四点固定的安装方式可以有效提高48v发电启动一体机的一介安装固有频率，48v发电启动一体机的质心位置比较靠近发动机缸体，进一步提高了一介安装固有频率，极大降低发动机点火激励引起的振动噪声。涡漩式压缩机2通过紧固件固定在油底壳23及支架12上。48v发电启动一体机6的电流转换单元31，用于实现交流电和直流电之间进行转换，电流转换单元31优选为48v电流转换单元31，实现48v交流电和48v直流电之间进行转换。电流转换单元31由于主要为电子元器件，对热源比较敏感。三缸发动机的主要热源为增压器26和三元催化器24，电流转换单元31需距离热源有一定的安全空间，同时最好有隔热罩进行保护。
在其中一个实施例中，所述第一皮带3与所述曲轴减震器4两侧的皮带包角为175～180度，所述第一皮带3与所述48v发电启动一体机6两侧的皮带包角为165～170度，所述第一皮带3与所述涡漩式压缩机2两侧的皮带包角为120～125度。
优选地，所述第一皮带3与所述曲轴减震器4两侧的皮带包角为180度，所述第一皮带3与所述48v发电启动一体机6两侧的皮带包角为170度，所述第一皮带3与所述涡漩式压缩机2两侧的皮带包角为120度。
参考图3，第一皮带3在曲轴减震器4两侧的皮带包角需为180度左右，保证动力传递时第一皮带3与曲轴减震器4之间不会产生打滑问题。第一皮带3在48v发电启动一体机6两侧的皮带包角在不同工作模式下需在170度左右，极大降低了第一皮带3与48v发电启动一体机6的发电启动皮带轮15之间的打滑风险。涡漩式压缩机2两侧的皮带包角在120度左右，有利于驱动压缩机稳健工作。曲轴减震器4、张紧器皮带轮14、48v发电启动一体机皮带轮15、张紧器皮带轮13、压缩机2之间的皮带跨长分布比较均匀，降低了皮带股抖动带来的风险。
在其中一个实施例中，所述曲轴减震器的跨球直径为154.7～155.3毫米，所述曲轴减震器所述48v发电启动一体机的数比为2.4～2.6，所述轴减震器与所述涡漩式压缩机的数比为1.5～1.7。
曲轴减震器4的跨球直径保持155±0.3mm左右，曲轴减震器4与48v发电启动一体机6的数比保持在2.5±0.1左右，满足48v发电启动一体机扭矩输入和输出的需要。曲轴减震器4与涡漩式压缩机2的数比保持1.6±0.1左右，满足制冷需要。
如图7所示为本发明一种如前所述的发动机皮带电机驱动系统的驱动方法的工作流程图：
步骤s701，在启动模式及助力模式下下，第一皮带在48v发电启动一体机与曲轴减震器之间的皮带股张紧，推动双臂张紧器第一侧的张紧器皮带轮，并驱动双臂张紧器第二侧的张紧器皮带轮为第一皮带在48v发电启动一体机与涡漩式压缩机之间的皮带股提供皮带张力；
步骤s702，制动能量回收及发电模式下，第一皮带在48v发电启动一体机与涡漩式压缩机之间的皮带股张紧，推动双臂张紧器第二侧的张紧器皮带轮，并驱动双臂张紧器第一侧的张紧器皮带轮为第一皮带在48v发电启动一体机与曲轴减震器之间的皮带股提供皮带张力。
如图3所示，启动模式下，发动机处于静止状态，48v发电启动一体机6将电能转变成机械能，驱动第一皮带3，48v发电启动一体机6与曲轴减震器4之间的皮带股瞬间绷紧，双臂张紧器5左侧摇臂的张紧器皮带轮14受皮带推力上行，48v发电启动一体机6与涡漩式压缩机2之间的皮带股较为松弛，称为松边，双臂张紧器5的线性弹簧35驱动右侧摇臂的张紧器皮带轮13，为松边皮带提供皮带张力，保证启动时第一皮带3与48v发电启动一体机3的皮带轮15之间没有相对滑行位移。助力模式下，发动机工作在高效区，48v发电启动一体机6的电能通过第一皮带3传递到曲轴减震器4，电能转变的机械能与发动机自身的机械能叠加，起到助力的作用。助力模式下，曲轴减震器4与48v发电启动一体机6之间的皮带股张紧，称为紧边，48v发电启动一体机6与涡漩式压缩机2之间的皮带股为松边，双臂张紧器5通过张紧器皮带轮13为松边皮带提供张力，保证系统张力的稳定。制动能量回收及发电模式下，发动机的机械能通过曲轴减震器4传递到第一皮带3，进一步驱动48v发电启动一体机，将机械能转变成电能。制动能量回收及发电模式下，曲轴减震器4与48v发电启动一体机6之间的皮带股为松边，48v发电启动一体机6与涡漩式压缩机2之间的皮带股为紧边，双臂张紧器5通过张紧器皮带轮14为松边的皮带提供张力，保证系统张力的稳定。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。