[發明專利]一種往復內燃機增扭擴速裝置和方法

無效

• 申請號: 201010133717.5
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN101845991A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 張付軍;陸宏澤;黃英;韓愷
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02B61/06
• 分類號: F02B61/06
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 岳亞

技術領域

本發明涉及往復內燃機技術領域，尤其涉及一種往復內燃機增扭擴速裝置和方法。

背景技術

對于履帶車輛的高強化渦輪增壓柴油機，其轉矩適應性系數一般小于1.2，轉速適應性系數小于1.6。而履帶車輛為了適應不同道路工況，要求牽引力是最小牽引力的10倍以上，最大速度是最小速度的10倍以上。顯然，一般柴油機能供利用的轉矩和轉速變化范圍與車輛需求之間存在著較大的差距。為了滿足車輛實際的使用要求，就必須在傳動裝置中采用增加檔位數和液力變矩器等措施。如此反而增加了車輛整個動力傳動裝置的體積和復雜程度，也增加了在車輛使用過程中的換擋次數和操作復雜度，換擋次數的增加和液力工況的采用會直接影響到車輛的油耗。

目前廣泛采用的液力變矩器是以液體為介質的液力傳動機械，由帶葉片的泵輪、渦輪和導輪組成，形成一個封閉的液力循環系統，通過工作過程中內部油液循環流動時能量的變化，在往復內燃機曲軸和變速器之間傳遞功率和轉矩。

液力變矩器工作過程是首先往復內燃機直接驅動泵輪，使動力通過泵輪的轉動而被轉換成液體的能量，液體高速流入渦輪，在渦輪葉片中的運動推動渦輪轉動，自動地適應于外界轉矩而變化轉速，使液體的動能又被轉化成機械能，由渦輪軸輸出，從渦輪流出的液體經導輪變換液流方向后又流入泵輪。

液力傳動的關鍵問題在于傳動效率不高。為提高效率，多采用帶閉鎖式液力變矩器，當車輛起步和低檔換檔或遇到較大阻力時，變矩器起作用；當變速比達到某預定值，變矩器閉鎖，進入純機械傳動工況，使其兼有液力傳動和機械傳動二者之長、避二者之短。只為起步和低檔換檔而設置變矩器及附屬的補油、冷卻等系統，盡管擴大了傳動的適應性，在有限的液力工況減小傳動系統中的振動和沖擊、增長傳動裝置壽命，和在穩定行駛中可提高對地面的驅動力，但無論體積、重量、結構復雜性和成本等方面，都付出了相當的代價。

液力變矩器輸出特性一般它是針對往復內燃機最大轉矩轉速以下部分進行增扭作用，實際上無法改善往復內燃機常用轉速范圍的轉矩特性，因而影響了整個動力傳動裝置的動力性。

發明內容

本發明的目的在于提出一種往復內燃機增扭擴速裝置和方法，能夠實現柴油機轉矩適應性系數和轉速適應性系數大于2，極大地改善柴油機與車輛的匹配特性。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種往復內燃機增扭擴速裝置，包括行星排、齒輪機構、第一電機、調速齒輪和第二電機，其中行星排的齒圈通過軸與往復內燃機連接，作為輸入端用于將往復內燃機的動力輸入；第一電機通過調速齒輪與行星排的太陽輪連接，齒輪機構分別通過軸與行星排的行星架和第二電機連接，齒輪機構的第三根軸作為輸出端，第一電機和第二電機通過電線連接，用于相互傳遞電功率。

行星排的轉速和轉矩關系由以下公式確定：

n_t+k·n_q-(1+k)·n_j＝0，

T_t∶T_q∶T_j：＝1∶k∶-(1+k)，

其中，T_t為行星排的太陽輪的轉矩；T_q為行星排的齒圈的轉矩，即往復內燃機輸入轉矩，T_j為行星排的行星架的轉矩，即行星排機械部分輸出轉矩，n_t為行星排的太陽輪的轉速，n_q為行星排的齒圈的轉速，n_j為行星排的行星架的轉速。

第一電機與行星排的太陽輪的轉速、轉矩關系由以下公式確定：

n_m1＝-n_t/i₁，

T_m1＝-i₁·T_t，

其中，n_m1為第一電機的轉速，T_m1為第一電機的轉矩。

齒輪機構轉速、轉矩關系由以下公式確定：

n_out＝n_j＝-n_m2/i₂，

i₂·T_m2-T_j-T_out＝0，