用于发动机的强制吸气单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种用于发动机的强制吸气单元，更具体地但非唯一地，涉及如下一种强制吸气单元:该强制吸气单元包括由发动机排气驱动的第一压缩机叶轮和由发动机的输出轴驱动的第二压缩机叶轮。
【背景技术】
[0002]车辆通常使用一个或多个涡轮增压器和/或机械增压器使增大量的空气或空气-燃料混合物强制进入发动机中。这增加了燃烧压力和发动机功率，继而使得相对较小的发动机能够在正常行驶状况期间传递提高的燃料经济性并在需要时增大功率。在汽油发动机和柴油发动机中都已结合有涡轮增压器和机械增压器，以用于商用车应用和客车应用。
[0003]尽管涡轮增压器技术相对成熟，但是与当代的汽油和柴油车辆使用的涡轮增压器仍具有很多性能方面的缺点。特别地，其中一个最显著的不利之处涉及涡轮机轮尺寸。较小的涡轮机轮快速地加速，这在瞬态响应方面是有益的，即，减小了涡轮迟滞。然而，较小的涡轮机轮可能无法提供充分水平的最大增压。较大的涡轮机轮能够实现较高水平的最大增压，但是加速较为缓慢，这可能导致不可接受的水平的涡轮迟滞。
[0004]涡轮增压器技术近来的发展已经使用了可调二级顺序涡轮增压器，在该涡轮增压器中使用两个相对较小的涡轮增压器来代替单个较大的涡轮增压器。这些可调二级涡轮增压器系统一般具有与较大的低压涡轮增压器串联的小的高压涡轮增压器。作为对二级涡轮增压器系统的替代，可以与标准涡轮增压器系统串联和/或并联地设置单独的机械增压器系统，以在涡轮增压器加速时提供在较低发动机转速下的充分的增压压力。
[0005]二级涡轮增压器系统占据车辆的发动机内的大量空间，这是因为它们由两个压缩机壳体、两个涡轮机壳体、两个中央壳体以及相关的管道组成。一般地，这种二级系统与排气歧管集成在一起以试图使封装要求最小化，这可能进一步增加成本。
[0006]在柴油车辆中使用的涡轮增压器技术基于特定功率断点并且已经见证了固定尺寸涡轮机技术被可变尺寸涡轮机技术取代以提高性能和燃料经济性。然而，相对于固定尺寸涡轮机技术而言，可变尺寸涡轮机技术会显著地增加涡轮增压器系统的成本。可变尺寸涡轮增压器还必须在涡轮机轮的尺寸和加速时间方面进行折衷。
[0007]由于材料要求、设计复杂性和封装问题，二级涡轮增压器系统比部件部分加起来的总和显著地更为昂贵，例如，使用可变尺寸涡轮机的二级涡轮增压器系统的成本可能是标准涡轮增压器系统的两倍更多。
【实用新型内容】
[0008]针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供能够满足发动机的不同性能需求的用于发动机的强制吸气单元。
[0009]根据本实用新型的一个方面，提供了一种根据如下所述的强制吸气单元，S卩，一种用于发动机的强制吸气单元，该强制吸气单元包括:具有压缩机室的压缩机壳体；设置在压缩机室内的第一压缩机叶轮；以及设置在压缩机室内的第二压缩机叶轮，其中，第一压缩机叶轮连接至由发动机排气驱动的第一旋转驱动轴，第二压缩机叶轮连接至第二旋转驱动轴，第二旋转驱动轴由发动机的输出轴、发动机的辅助装置或混合动力车辆的电动马达驱动。
[0010]该强制吸气单元可以包括具有涡轮机室的涡轮机壳体。该强制吸气单元可以包括设置在涡轮机室内的第一涡轮机叶轮。该第一涡轮机叶轮可以构造成由发动机排气驱动。
[0011]第一旋转驱动轴可以构造成将第一压缩机叶轮连接至第一涡轮机叶轮。第一旋转驱动轴可以在压缩机室与涡轮机室之间延伸。
[0012]第二旋转驱动轴可以延伸穿过涡轮机室。第二旋转驱动轴可以延伸穿过涡轮机壳体的壁中的开口。第二旋转驱动轴的第一端可以设置在压缩机室中。第二旋转驱动轴的第二端可以设置在强制吸气单元之外。第二旋转驱动轴可以构造成将第二压缩机叶轮连接至旋转驱动构件，例如发动机的输出轴的旋转驱动构件、辅助装置的旋转驱动构件或马达的旋转驱动构件。该旋转驱动构件可以是滑轮，例如由带驱动或链条驱动的滑轮。第二旋转驱动轴可以通过机械、电气和/或磁性联轴器连接至发动机的输出轴、发动机的辅助装置或马达。第二旋转驱动轴可以通过齿轮联轴器连接至发动机的输出轴、发动机的辅助装置或马达，使得第二旋转驱动轴的转速不同于(例如低于或高于)发动机的输出轴、发动机的辅助装置或马达的转速。
[0013]在一个实施方式中，第二旋转驱动轴可以从压缩机壳体外延伸到压缩机室中，例如，第二旋转驱动轴可以穿过压缩机壳体的壁中的开口延伸到压缩机室中。第一旋转驱动轴和第二旋转驱动轴可以彼此间隔开并且可以从不同的方向延伸到压缩机室中。
[0014]第一旋转驱动轴可以至少部分地设置在第二旋转驱动轴内。第二旋转驱动轴可以至少部分地设置在第一旋转驱动轴内。第一旋转驱动轴和第二旋转驱动轴可以同轴地布置。第一旋转驱动轴和第二旋转驱动轴可以同心地布置。第一旋转驱动轴和第二旋转驱动轴可以轴向地间隔开。第一旋转驱动轴和第二旋转驱动轴可以设置在共同的壳体内。例如，第一旋转驱动轴和第二旋转驱动轴可以设置在压缩机壳体和/或涡轮机壳体内。压缩机壳体和涡轮机壳体可以是一体的，例如，压缩机室和涡轮机室可以形成在共同的壳体内。
[0015]强制吸气单元可以包括一个或多个另外的压缩机叶轮。每个另外的压缩机叶轮可以由另外的旋转驱动轴驱动。
[0016]—个或多个另外的压缩机叶轮可以设置在压缩机室内。一个或多个另外的压缩机叶轮可以设置在压缩机壳体的另外的压缩机室内。
[0017]每个另外的旋转驱动轴可以由发动机排气、发动机的输出轴、发动机的辅助装置或马达驱动。
[0018]每个另外的旋转驱动轴可以连接至另外的涡轮机叶轮。每个另外的涡轮机叶轮可以构造成由发动机排气驱动。每个另外的涡轮机叶轮可以设置在涡轮机室内。每个另外的涡轮机叶轮可以设置在涡轮机壳体的另外的涡轮机室内。
[0019]强制吸气单元可以包括一个或多个压力调节器，例如一个或多个废气门和/或一个或多个安全阀。强制吸气单元可以包括压力传感器和/或质量流量传感器。强制吸气单元可以包括控制装置，该控制装置构造成控制强制吸气单元的输出增压压力和/或经过强制吸气单元的空气的质量流量。
[0020]压缩机叶轮可以选择成满足发动机的不同性能需求，例如，可以选择小的压缩机叶轮以减小加速时间从而减小迟滞或者可以选择较大的压缩机叶轮以传递较高的压力输出以用于增大的增压。
[0021]第一、第二和/或另外的压缩机叶轮中的一者或多者可以是固定尺寸叶轮或可变尺寸叶轮。第一、第二和/或另外的压缩机叶轮中的一者或多者可以是轴流式、径流式或混合流叶轮。
[0022]第一、第二和/或另外的涡轮机叶轮中的一者或多者可以是固定尺寸叶轮或可变尺寸叶轮。第一、第二和/或另外的涡轮机叶轮中的一者或多者可以是轴流式、径流式或混合流叶轮。
[0023]根据本实用新型的另一个方面，提供了一种用于发动机的强制吸气单元。该强制吸气单元包括具有压缩机室的压缩机壳体。该强制吸气单元包括设置在压缩机室内的第一压缩机叶轮。该强制吸气单元包括设置在压缩机室内的第二压缩机叶轮。第一压缩机叶轮连接至由发动机排气驱动的第一旋转驱动轴。第二压缩机叶轮连接至由发动机的输出轴、发动机的辅助装置或马达驱动的第二旋转驱动轴。第二旋转驱动轴从涡轮机壳体之外延伸穿过涡轮机室进入压缩机室。第二旋转驱动轴可以从涡轮机壳体之外延伸穿过涡轮机壳体的壁中的开口进入涡轮机室。
[0024]第一压缩机叶轮可以是涡轮增压器叶轮。第二压缩机叶轮可以是机械增压器叶轮。另外的压缩机叶轮可以是另一个涡轮增压器叶轮或另一个机械增压器叶轮。
[0025]机动车辆和/或发动机可以包括根据本公开的强制吸气单元的一个或多个。
[0026]根据本实用新型的另一个方面，提供了一种根据如下所述的优化强制吸气单元的输出增压压力的方法，即，一种运行用于发动机的强制吸气单元的方法，该方法包括:驱动连接至第一压缩机叶轮的第一旋转驱动轴，第一压缩机叶轮设置在强制吸气单元的压缩机壳体的压缩机室内，其中第一旋转驱动轴由发动机排气驱动；以及驱动连接至第二压缩机叶轮的第二旋转驱动轴，第二压缩机叶轮设置在强制吸气单元的压缩机壳体的压缩机室内，其中第二旋转驱动轴由发动机的输出轴、发动机的辅助装置或混合动力车辆的电动马达驱动。
[0027]该方法可以包括驱动连接至强制吸气单元的另一个压缩机叶轮的另外的旋转驱动轴。该另外的旋转驱动轴可以由发动机排气、发动机的输出轴、发动机的辅助装置或马达驱动。
[0028]该方法可以包括根据发动机和/或车辆的性能需求调节强制吸气单元的输出增压压力。该方法可以包括独立地调节强制吸气单元的第一、第二和/或另外的旋转驱动轴的各自的转速。
[0029]本实用新型还提供了软件和计算机可读介质，软件例如为用于执行