專利名稱:使用風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)節(jié)能的增壓輔助裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本披露總體上涉及的領(lǐng)域包括發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),該發(fā)動(dòng)才幾系統(tǒng)包括一個(gè)增 壓輔助裝置。
背景技, 人、,、 ,; 、—、 " ?| 、
物以及性能。這些技術(shù)的中的一項(xiàng)包括增加空氣增壓輔助裝置。這些增壓
輔助裝置的實(shí)例包括液壓驅(qū)動(dòng)的裝置、電驅(qū)動(dòng)的裝置、皮帶驅(qū)動(dòng)的裝置 以及氣壓驅(qū)動(dòng)的裝置。這些裝置可以直接從該發(fā)動(dòng)初4皮驅(qū)動(dòng),例如用一條 皮帶、或經(jīng)由一個(gè)液壓泵(它可由發(fā)動(dòng)^4區(qū)動(dòng))、或經(jīng)由一臺(tái)交流發(fā)電枳j (它是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng))??商娲兀?一個(gè)增壓輔助裝置可以由(如在一個(gè) 儲(chǔ)能器或一組電池中)儲(chǔ)存的能量來驅(qū)動(dòng)。在任何情況下,出于尺寸上的 考慮、燃料經(jīng)濟(jì)性上的考慮以及性能上的考慮,能量(特別是存儲(chǔ)的能量) 的經(jīng)濟(jì)性的使用具有頭等重要性。
能夠?qū)@類裝置的能量的有效使用具有顯著影響的因素之一是增壓 輔助裝置的初始加速。由于需要克服該裝置的慣性和/或因?yàn)樘幱诘退贂r(shí)的 該增壓輔助裝置的效率通常非常低,所以這種初始加速可消耗大量的能
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案包括在不要求一個(gè)增壓輔助裝置運(yùn)行(即,不對(duì) 其主動(dòng)提供動(dòng)力)的運(yùn)行模式過程中,通過使進(jìn)氣流過該增壓輔助裝置而 使該增壓輔助裝置進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)。這種風(fēng)車作用將致使該增壓輔助裝置 由于空氣的風(fēng)車作用而旋轉(zhuǎn)。這種風(fēng)車作用通常將不會(huì)實(shí)現(xiàn)全部的增壓輔助裝置的運(yùn)行速度,但是當(dāng)要求對(duì)該增壓輔助裝置主動(dòng)地提供動(dòng)力時(shí),該
風(fēng)車作用通常足以使該增壓輔助裝置避免在運(yùn)行的任何初始加速階^:的
過程中的高能量使用。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,該風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)節(jié)約了 用于驅(qū)動(dòng)該增壓輔助裝置的能量。
本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施方案包括通過將一個(gè)進(jìn)氣渦流裝置定位在該增 壓輔助裝置的進(jìn)口處來增加該風(fēng)車作用以及該旋轉(zhuǎn)的增壓輔助裝置的速度。
從以下所提供的詳細(xì)的說明中本發(fā)明的其他示例性實(shí)施方案將變得 很清楚。應(yīng)該理解,盡管披露了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施方案,這些詳細(xì) 的說明和具體的實(shí)例是旨在用于說明目的而并非旨在限制本發(fā)明的范圍。
從詳細(xì)的說明以及這些附圖中將會(huì)更加全面地理解本發(fā)明的示例性
實(shí)施方案,在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
圖2是展示根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施方案的操作發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方法的邏
輯流程圖。
圖3是一個(gè)圖表,展示了在未使增壓輔助裝置進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)而運(yùn)行 的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中,發(fā)動(dòng)機(jī)速度、增壓輔助裝置速度、到增壓輔助裝置 的能量輸入、以及旁^各閥門的位置隨著時(shí)間的變化。
圖4是一個(gè)圖表,展示了在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案通過使增壓輔 助裝置進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)而運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中,發(fā)動(dòng)機(jī)速度、增壓輔助裝 置速度、至增壓輔助裝置的能量輸入、以及旁路閱門的位置隨著時(shí)間的變 化。
圖5是一個(gè)圖表,展示了在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案通過在發(fā)動(dòng)機(jī) 系統(tǒng)的選擇性操作區(qū)域過程中選擇性地使增壓輔助裝置進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng) 而運(yùn)行的一個(gè)系統(tǒng)中,發(fā)動(dòng)機(jī)速度、增壓輔助裝置速度、至增壓輔助裝置 的能量輸入、以及旁路閥門的位置隨著時(shí)間的變化。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的增壓輔助裝置。 圖7是一個(gè)進(jìn)氣渦流裝置的透視圖,該進(jìn)氣渦流裝置適于定位在增壓 輔助裝置的進(jìn)口以便根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案增大風(fēng)車作用以及該增壓輔助裝 置的旋轉(zhuǎn)。圖8是圖7的進(jìn)氣渦流裝置的另一個(gè)視圖。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的一部分。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的一部分。
圖11示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式
以下對(duì)實(shí)施方案的說明在本質(zhì)上僅僅是示例性的,并且絕非旨在限制 本發(fā)明、其應(yīng)用或者用途。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案包括在不要求增壓輔助裝置運(yùn)行(即,不對(duì)其 主動(dòng)提供動(dòng)力)的運(yùn)行模式的過程中,通過使進(jìn)氣流過該增壓輔助裝置而 使該增壓輔助裝置進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)。這樣做將致使增壓輔助裝置由于空氣 的風(fēng)車作用而旋轉(zhuǎn)。這種風(fēng)車作用通常也許不會(huì)實(shí)現(xiàn)全部的增壓輔助裝置 的運(yùn)行速度,但是,當(dāng)要求對(duì)該增壓輔助裝置主動(dòng)地提供動(dòng)力時(shí),這通常 將是足以允許該增壓輔助裝置避免在運(yùn)行的初始加速階段過程中的高能 量的使用。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,這種風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)節(jié)約了用于驅(qū)動(dòng) 增壓輔助裝置的能量。
在 一 個(gè)主動(dòng)動(dòng)力運(yùn)行模式的開始過程中減少能量使用就減少了該增 壓輔助裝置的總的能量使用。這就導(dǎo)致了有能力減小該增壓輔助裝置的尺 寸(較小的能量?jī)?chǔ)存、較小的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))。這還有助于提高能量效率并且 因此而提高燃料經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)樵撛鰤狠o助裝置更快地達(dá)到了它的目標(biāo)速 度,所以這還能夠有助于改進(jìn)系統(tǒng)性能。
由于對(duì)通向發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)進(jìn)口管線中的增壓輔助裝置的附加限制在 某些條件下能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行有負(fù)面影響,可以當(dāng)對(duì)該整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 的凈影響是積極的時(shí)利用這種運(yùn)行模式。例如,當(dāng)該發(fā)動(dòng)機(jī)正以全功率運(yùn) 行時(shí),它可能希望不使該增壓輔助裝置進(jìn)行風(fēng)車運(yùn)動(dòng),因?yàn)檫@可能導(dǎo)致在 通向該發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管線中的過度限制。此外,在該發(fā)動(dòng)機(jī)正在轉(zhuǎn)換為脫 離這種全發(fā)動(dòng)機(jī)功率模式時(shí),該增壓輔助裝置將不需要被啟動(dòng),所以該增 壓輔助裝置的初始狀態(tài)并不是決定性的(并因此而不必進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)來 將該增壓輔助裝置加速)。
現(xiàn)參見圖1, 一個(gè)實(shí)施方案包括一個(gè)發(fā)動(dòng)才幾系統(tǒng)10,該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可 以包括以下描述的一個(gè)或多個(gè)部件。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10可以被用在車輛中, 例如一部汽車或卡車。在一個(gè)實(shí)施方案中,發(fā)動(dòng)^L系統(tǒng)IO可以包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)12,例如但不限于, 一臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或其他可燃燒燃
料的發(fā)動(dòng)機(jī)。 一個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)14可以包括位于發(fā)動(dòng)機(jī)12的上游的多個(gè)部件 和裝置。例如,進(jìn)氣系統(tǒng)14可以包括在一端被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)12上的管道 連接,并且該管道連接可以包括一個(gè)開放端18。當(dāng)在此使用時(shí),術(shù)語管道 連接包括任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)管、管道、軟管、通道、或類似物。 一個(gè)可任選的 空氣過濾器或?yàn)V清器28可以在進(jìn)氣系統(tǒng)14的開》文端18或在該開i丈端附 近被設(shè)置在進(jìn)氣系統(tǒng)14中。
一個(gè)排氣系統(tǒng)16可以被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)12上,以便將燃燒氣體排出該 排氣系統(tǒng)的開放端20。可任選地,可以提供一個(gè)渦輪增壓器22,該渦輪 增壓器包括一個(gè)渦輪機(jī)24,該渦輪機(jī)被構(gòu)造和安排為北流過排氣系統(tǒng)16 的該管道連接的廢氣轉(zhuǎn)動(dòng)。渦輪增壓器22可以包括一個(gè)壓縮機(jī)26,該壓 縮機(jī)操作性地連接到用于使壓縮機(jī)26旋轉(zhuǎn)的渦4侖機(jī)24上,以將壓縮空氣 穿過進(jìn)氣系統(tǒng)14的管道連接送至發(fā)動(dòng)機(jī)12。
進(jìn)氣系統(tǒng)14可以包括進(jìn)氣管線30,該進(jìn)氣管線包括一個(gè)第一段30', 該第一段可以自進(jìn)氣系統(tǒng)14的該管道連接的開放端18延伸到渦輪增壓器 壓縮機(jī)26。在第一^殳30,中可以提供一個(gè)增壓輔助裝置32并且它可以-故構(gòu) 造和安排為通過將壓縮空氣穿過進(jìn)氣系統(tǒng)14選擇性地送至壓縮機(jī)26和發(fā) 動(dòng)機(jī)12來輔助渦輪增壓器壓縮機(jī)26。增壓輔助裝置32可以包括接收任何 適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)功率的一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)36,以及^皮連才妻到驅(qū)動(dòng)才幾構(gòu)36并且由該 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)壓縮才幾34。
可以提供一個(gè)旁路管線42,以通過一個(gè)路徑提供旁路空氣,該路徑繞 過增壓輔助裝置32。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,旁路管線42可以在一 個(gè)第一點(diǎn)44和在一個(gè)第二點(diǎn)46被連接到進(jìn)氣管線30上。
一個(gè)閥門48,例如一個(gè)旁路閥門,可以優(yōu)選地被設(shè)置在旁路管線42 中,并且該閥門可以凈皮構(gòu)造和安排為完全地或部分地打開和/或關(guān)閉,以允 許、阻止經(jīng)過旁路管線42的空氣流或者對(duì)該氣流計(jì)量。在此使用時(shí),術(shù) 語關(guān)閉包括完全地關(guān)閉和/或部分地關(guān)閉,這樣閥門48還可以是部分3也打 開的。同樣,術(shù)語"打開"包括完全地打開和/或部分地打開,這樣該岡門還 可以是部分地關(guān)閉的。當(dāng)閥門48被關(guān)閉時(shí),空氣被迫使經(jīng)過增壓輔助裝 置32,由此以使增壓輔助裝置32進(jìn)行風(fēng)車運(yùn)動(dòng)。
在一個(gè)替代實(shí)施方案中,閥門48可以是定位在第一點(diǎn)44或第二點(diǎn)46 的一個(gè)三通閥門。當(dāng)^皮定位在第一點(diǎn)44時(shí),閥門48 ^皮構(gòu)成和安排為具有一個(gè)進(jìn)氣端口和兩個(gè)出氣端口。在此位置中,可以對(duì)該閥門48進(jìn)刊1喿作,
以允許氣流經(jīng)過旁路管線42到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)12和/或經(jīng)過增壓輔助裝置32, 或者關(guān)閉這兩個(gè)出氣端口以阻止氣流經(jīng)過旁路管線42以及經(jīng)過增壓輔助 裝置32,例如,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)12進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)三通閥門48被定位在第二點(diǎn) 46時(shí),閥門48具有兩個(gè)進(jìn)氣端口和一個(gè)出氣端口,并且起到類似的作用。 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)IO還可以包括一個(gè)控制器系統(tǒng)50,該控制器系統(tǒng)被構(gòu)造 和安排為對(duì)閥門48進(jìn)行控制以完全地打開閥門48的進(jìn)氣端口以及出氣端 口中的一個(gè)或多個(gè)、完全地關(guān)閉進(jìn)氣端口以及出氣端口中的任何一個(gè)或多 個(gè)或者部分地打開或關(guān)閉這些進(jìn)氣端口和出氣端口中的任何一個(gè)或多個(gè)。 控制器系統(tǒng)50可以與用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)12的控制器是同一個(gè)或者分離的。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,控制器系統(tǒng)50可以控制閥門48以響應(yīng)從多 個(gè)傳感器以及類似的裝置收集的不同的輸入信號(hào)或數(shù)據(jù),這些裝置例如是 但不限于一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器52、 一個(gè)加速器踏板位置傳感器54、 一 個(gè)渦輪增壓器部件速度傳感器56、和/或一個(gè)排氣傳感器58。控制器系統(tǒng) 50可以包括用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀指令或類似指令的任何適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)或多 個(gè)處理裝置,以及連接到這個(gè)或這些處理裝置上用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)可 讀指令的任何適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置。例如,可以隨著時(shí)間來收集發(fā)
動(dòng)機(jī)速度數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中并隨后用于確定是否使增壓輔助 裝置32進(jìn)行風(fēng)車運(yùn)動(dòng)??梢曰诋?dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)速度和/或之前一皮最新收集的 發(fā)動(dòng)機(jī)速度有關(guān)的信息對(duì)閥門48進(jìn)行控制。以下將提供使用這些信號(hào)和/ 或數(shù)據(jù)控制閥門48的說明性實(shí)例??刂破飨到y(tǒng)50可以基于所獲取的代表 該發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的信息對(duì)閥門48進(jìn)行控制,該發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷可以從自該發(fā)動(dòng) 機(jī)控制器中被命令送到噴油嘴的燃料中、從節(jié)流閥門位置、增壓或MAP (歧管空氣壓力)傳感器、或該渦輪增壓器壓縮機(jī)速度中,或者從各種致 動(dòng)器命令信號(hào)(例如,加燃料、可變渦輪幾何形狀等等)中直接地測(cè)量或 計(jì)算或估算。
可任選地,如下詳細(xì)所述, 一個(gè)渦流裝置96可以^l設(shè)置在增壓輔助 裝置32的進(jìn)口或者在該進(jìn)口的附近。渦流裝置96使進(jìn)入增壓輔助裝置32 的空氣渦旋,以增強(qiáng)風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)。
發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)IO還可以包括一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置38,例如,用于將來自 發(fā)動(dòng)機(jī)12的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能、液壓能、氣壓能、等等??梢蕴峁┻m當(dāng) 的能量路徑選擇裝置40,如閥門、開關(guān),等等。同樣,還可以提供能量?jī)?chǔ)存裝置39,如電池、蓄電池,等等。
現(xiàn)在參見圖9,在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中,旁路管線42可以具有 通向大氣的一個(gè)端部18,,以提供從開放端18,經(jīng)過旁路管線42到渦輪增 壓器壓縮機(jī)26或發(fā)動(dòng)機(jī)12的一個(gè)空氣路徑。優(yōu)選地,向大氣開放的末端 18,被連接到與端18的空氣過濾器相同或不同的空氣過濾器上。 一個(gè)三通 閥門48可以具有被連接到旁路管線42上的一個(gè)第一進(jìn)氣端口 (未示出) 以及通過管道連接被連接到渦輪增壓器壓縮機(jī)26或發(fā)動(dòng)機(jī)12上的一個(gè)出 氣端口。三通閥門48還包括被連接到第一段30上的一個(gè)第二進(jìn)氣口 (未 示出)。
可用任^f可適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)閥門48進(jìn)行控制。例如,可以對(duì)閥門48進(jìn)行 控制,這樣就在風(fēng)車作用將會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)才凡12有負(fù)面影響時(shí),例如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī) 12處于高負(fù)荷和速度時(shí),該第二進(jìn)氣口 (被連接到旁路管線42上)可以 是打開的,并且該第一進(jìn)氣口可以是完全打開的。同樣,可以對(duì)閥門48 進(jìn)行控制,這樣該第一進(jìn)氣端口 (被連接到包括增壓輔助裝置32的第一 段30,上)就可以完全關(guān)閉,并且該第二進(jìn)氣端口 (被連接到旁路管線42 上)可以是完全打開的,以增強(qiáng)風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)對(duì)增壓輔助裝置32的作用, 例如在發(fā)動(dòng)才幾12處于空轉(zhuǎn)時(shí)??梢詫?duì)閥門48進(jìn)4亍控制,以部分地打開該 第一和第二進(jìn)氣端口中的一個(gè)或兩者。如果希望的話,還可以對(duì)閥門48 進(jìn)行控制,以關(guān)閉這兩個(gè)進(jìn)氣端口來對(duì)將該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。
現(xiàn)在參見圖10,在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中,旁路管線42可以具 有通向大氣的一個(gè)端部18,,以提供從開放端18,經(jīng)過旁路管線42到渦輪 增壓器壓縮機(jī)26或發(fā)動(dòng)機(jī)12的一個(gè)空氣路徑。 一個(gè)閥門48可以被設(shè)置 在旁路管線42中,以允許或阻止空氣經(jīng)過該旁路管線流動(dòng)。提供一個(gè)第 一段30,并且該第一段與旁路管線42分離。 一個(gè)增壓輔助裝置32可以被 設(shè)置在第一段30中。第一段30,在一端被連接到渦輪增壓器壓縮機(jī)26或 發(fā)動(dòng)機(jī)12上,并且在另一端18向大氣開放。 一個(gè)閥門48,被設(shè)置在第一 段30中。
可用任4可適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)閥門48、 48,進(jìn)行控制。例如,當(dāng)希望有風(fēng)車 式運(yùn)動(dòng)時(shí),如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)12處于空轉(zhuǎn)時(shí),可以打開閥門48,并關(guān)閉另外一個(gè) 閥門48。同樣,例如,當(dāng)不希望有風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)時(shí),例如發(fā)動(dòng)機(jī)U處于高 負(fù)荷或高速時(shí)或者發(fā)動(dòng)機(jī)12正從較高的速度轉(zhuǎn)換到較低的速度,可以關(guān) 閉閥門48,,并且打開另一個(gè)閥門48。此外,如果希望的話,還可以對(duì)兩個(gè)閥門48和48'均進(jìn)行控制來將它們關(guān)閉,以對(duì)發(fā)動(dòng)才幾i2進(jìn)行制動(dòng),或 者將它們部分地打開以更加自由地控制風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)。
在圖11中所示的又一個(gè)實(shí)施方案中,第一段30,以及旁路管線42可 以由的一個(gè)普通的導(dǎo)管來限定,該導(dǎo)管帶有在其間的一個(gè)分隔件、在該第 一段中的增壓輔助裝置32、以及在該分隔件的上游端或下游端的一個(gè)瓣閥 門200。在運(yùn)行中,該瓣閥門能夠被移動(dòng)到至少兩個(gè)位置上 一個(gè)最大增 壓位置204,以阻塞氣流經(jīng)過旁路管線42,并且因此迫使全部氣流經(jīng)過增 壓輔助裝置32;以及一個(gè)部分增壓位置或部分旁路位置206,以對(duì)經(jīng)過旁 路管線42和增壓輔助裝置32的氣流進(jìn)行計(jì)量。然而,與具有三通閥門的 實(shí)施方案不同,瓣閥門200并不阻斷對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)12進(jìn)4亍制動(dòng)的全部氣流。
圖2是一個(gè)邏輯流程圖60,該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的 可以用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10進(jìn)行控制以選擇性地提供風(fēng)車運(yùn)行的一種簡(jiǎn)化 的算法。該算法可以存儲(chǔ)在控制器系統(tǒng)50內(nèi)的適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器中,并且可 以由該控制器系統(tǒng)中的任何適當(dāng)?shù)奶幚砥鲌?zhí)行。該算法描述了 一種方法, 其中在主動(dòng)增壓輔助狀態(tài)過程中不進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)。當(dāng)不主動(dòng)地驅(qū)動(dòng)增壓 輔助裝置32時(shí),該算法判定風(fēng)車運(yùn)動(dòng)(即,增加的進(jìn)氣限制)的代價(jià)是否值 得具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)增壓器的潛在益處。如果是,則將旁路閥門48關(guān)閉并且 進(jìn)行該增壓輔助裝置的風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)。注意,可替代地,人們能夠提供對(duì)該 旁路閥門位置的更加連續(xù)的控制。例如,在風(fēng)車運(yùn)動(dòng)將會(huì)非常有益的條件 下(例如,在不久的將來可能需要增壓輔助的操作條件下(接近空轉(zhuǎn))) 并且風(fēng)車運(yùn)動(dòng)的代價(jià)小或者甚至是負(fù)數(shù)(例如,在掛檔制動(dòng)過程中(in-gear braking)),這時(shí)旁^各閥門48可以#皮完全關(guān)閉。在不久的將來不太可能需 要增壓輔助的狀態(tài)下(例如,已經(jīng)以高發(fā)動(dòng)機(jī)速度運(yùn)行)并且發(fā)動(dòng)機(jī)12 將受到風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)的負(fù)面影響時(shí)(例如,處于高負(fù)荷),旁路閥門48可以 被完全打開。在僅在某種程度上可能需要風(fēng)車運(yùn)動(dòng)的中間條件下以及對(duì)發(fā) 動(dòng)機(jī)12僅有小的負(fù)面影響時(shí),于是閥門48可設(shè)定在某種部分地關(guān)閉的位 置上,該位置提供某些風(fēng)車式運(yùn)動(dòng),但對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行影響減少。
現(xiàn)在更具體地參見圖2中所示的流程圖60,根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的方法 可以包括一個(gè)開始點(diǎn)62。第一步驟64可以包括確定是否要求主動(dòng)的增壓 輔助。如果是,則第二步驟66可包括通過向增壓輔助裝置32的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 36提供能量來驅(qū)動(dòng)增壓輔助裝置32,以驅(qū)動(dòng)增壓輔助裝置壓縮機(jī)34。所 提供的能量可以是機(jī)械的、電能的、氣壓的和/或液壓的。可任選地, 一個(gè)第三步驟68可以包括關(guān)閉或基本上關(guān)閉閥門48,這樣使進(jìn)氣流基本上僅 穿過增壓輔助裝置32。如果不要求增壓輔助,則第四步驟72不會(huì)向增壓 輔助裝置32提供能量。第五步驟74是確定使增壓輔助裝置32進(jìn)行風(fēng)車 式運(yùn)動(dòng)是否值得對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)12的潛在的負(fù)面影響。如果是,則第六步驟包 括通過關(guān)閉或基本上關(guān)閉旁路管線42中的閥門48使增壓輔助裝置32進(jìn) 行風(fēng)車運(yùn)動(dòng)。如果否,則第七步驟80包括打開旁路管線42中的閥門48。 此后,該方法;故重復(fù)進(jìn)行并且可以在步驟70結(jié)束。
圖3是一個(gè)圖表,展示了發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10在運(yùn)行而時(shí)沒有使增壓輔助 裝置32進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)速度82、增壓輔助裝置速度88、至該增 壓輔助裝置的能量輸入86、以及旁路閥門的位置84隨著時(shí)間的變化。圖 3是一個(gè)實(shí)例描圖,示出了利用一種標(biāo)準(zhǔn)的無風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)方法的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn) 行過程中增壓輔助裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。圖中還示出了發(fā)動(dòng)機(jī)速度82以及至 該增壓器的主動(dòng)能量輸入86。如可以看到的,大量的能量被用于啟動(dòng)增壓 輔助裝置32從0每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)開始旋轉(zhuǎn)。該增壓速度由于低速時(shí) 的低效率而上升得相對(duì)較慢,并且該發(fā)動(dòng)機(jī)速度由于可提供給它的增壓較 低而增加得相對(duì)較慢。
圖4是一個(gè)圖表,展示了在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案通過使增壓輔 助裝置進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)而運(yùn)行的發(fā)動(dòng)才幾系統(tǒng)中,發(fā)動(dòng)機(jī)速度、增壓輔助裝 置速度、至增壓輔助裝置的能量輸入、以及旁路閥門的位置隨著時(shí)間的變 化。圖4示出了與如圖3中的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行類似的一個(gè)區(qū)域,但是其中使用 了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的增壓輔助裝置32的風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)行 的初始非通電部分的過程中(1至9秒),當(dāng)閥門48處于致4吏進(jìn)氣的全部 或者一部分經(jīng)過增壓輔助裝置32 (被完全關(guān)閉或部分關(guān)閉(如圖中所示的 情況))的位置時(shí),該增壓輔助裝置的速度是非零的。當(dāng)能量被直接施加 到增壓輔助裝置32上時(shí),要求較少量的能量。同樣,增壓輔助裝置32由 于效率較高而加速得更快。最后,由于更快地可獲得更多的空氣,所以該 發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加得更快。
圖4的實(shí)例描圖說明了某些效率的增加以及某些響應(yīng)性能的增加。當(dāng) 然,.在實(shí)踐中,可以將發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10調(diào)諧到獲得最大性能(例如,仍然 使用大的初始能量,但是使增壓輔助裝置32旋轉(zhuǎn)得更快),或者將其調(diào)諧 以獲得最大效率(例如輸入少得多的能量,這樣就實(shí)現(xiàn)了基本的發(fā)動(dòng)機(jī)響 應(yīng),但是使用少得多的能量),或再者,獲得二者間的某種折衷。圖5是一個(gè)圖表,展示了在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案通過在發(fā)動(dòng)機(jī) 系統(tǒng)的選擇性操作區(qū)域過程中選擇性地使增壓輔助裝置進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng) 而運(yùn)行的一個(gè)系統(tǒng)中,發(fā)動(dòng)機(jī)速度、增壓輔助裝置速度、至增壓輔助裝置 的能量輸入、以及旁路閥門的位置隨著時(shí)間的變化。圖5示出了一種#:作
模式,其中,初始時(shí)到達(dá)增壓輔助裝置32的直接功率被關(guān)閉,并且之后 閥門48是完全打開的。如先前所提到的,這也許是以下情況,其中在進(jìn) 氣的空氣流中增壓輔助裝置32的附加限制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)12的有效運(yùn)行是極度 有害的。它還可能是一種情況,其中發(fā)動(dòng)機(jī)12是在一個(gè)運(yùn)行區(qū)域中,該 運(yùn)行區(qū)域沒有到另 一個(gè)運(yùn)行區(qū)域的直4姿路徑,在該另 一個(gè)運(yùn)行區(qū)域中要求 增壓輔助裝置32的主動(dòng)運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)12將需要首先穿過另一個(gè)運(yùn)行區(qū)域, 在該另一個(gè)運(yùn)行區(qū)域中,該增壓輔助裝置32于是可以在要求對(duì)其主動(dòng)地 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)之前進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)。例如,發(fā)動(dòng)機(jī)12可以在高的負(fù)荷與速度 下運(yùn)行,其中,也許不需要增壓輔助。在再次要求增壓輔助裝置32的驅(qū) 動(dòng)之前,發(fā)動(dòng)機(jī)12將需要經(jīng)歷一個(gè)減速期。這樣,只要發(fā)動(dòng)機(jī)12仍然保 持在高的負(fù)荷與速度下,閥門48可保持打開。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)12減速時(shí),閥門 48可開始關(guān)閉而為下一個(gè)主動(dòng)增壓事件做準(zhǔn)備。
現(xiàn)在參見圖6,在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中有用的一個(gè)示例性增壓輔 助裝置32可以包括一個(gè)壓縮機(jī)殼體90、殼體進(jìn)氣口 92、帶有相關(guān)的葉片 100的用于壓縮空氣的空氣壓縮輪,以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)36。這種增壓輔助裝置 32的實(shí)例包括液壓驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)、電驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)、皮帶驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)以及氣壓 驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。此類裝置可以從發(fā)動(dòng)機(jī)12直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng),例如用一個(gè)皮帶 或經(jīng)由 一個(gè)液壓泵(它可以由該發(fā)動(dòng)才幾驅(qū)動(dòng)),或經(jīng)由 一 臺(tái)交流發(fā)電沖幾(它 是由該發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng))??商娲兀鰤狠o助裝置32可以由(如在一個(gè)儲(chǔ)能 器或一組電池中)儲(chǔ)存的能量來驅(qū)動(dòng)。
現(xiàn)在參見圖7至圖8,通過將一個(gè)進(jìn)氣渦流裝置96定位在增壓輔助裝 置32的進(jìn)口92之處、該進(jìn)口之中或其附近,可以將該風(fēng)車作用增強(qiáng)并且 可以將轉(zhuǎn)動(dòng)的增壓輔助裝置32的速度增加。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案中, 渦流裝置96包括多個(gè)葉片98,這些葉片被構(gòu)造和安排為使吸入的空氣指 向一個(gè)方向,這就增加了壓縮機(jī)速度,例如通過空氣在多個(gè)壓縮機(jī)葉片上 有方向的通過。例如,渦流裝置96可以指導(dǎo)吸入的空氣朝向進(jìn)氣口 92的 外壁并朝向該殼體的壁。然而,本發(fā)明不限于圖7至圖8中所示的特定實(shí) 施方案。可以使用 強(qiáng)該風(fēng)車作用并增加該增壓輔助裝置32的旋動(dòng)速度的任何類型的渦流裝置、、,", ,、,、、 、、
實(shí)施方式的多種變化形式不得被視為是背離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng),該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)包括用于使空氣從中流過的管道連接,該管道連接包括一個(gè)第一段以及連接到該第一段上的一個(gè)增壓輔助裝置,以及一個(gè)旁路管線,該旁路管線被連接到該第一段上并且被構(gòu)造和安排為提供圍繞該增壓輔助裝置的一個(gè)空氣旁路的路徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),進(jìn)一步包括位于該第一段或該 旁路管線之一中的一個(gè)閥門,該閥門被構(gòu)造和安排為至少部分地允許或至 少部分地限制經(jīng)過該旁路管線的空氣的流動(dòng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),其中該閥門是在該旁路管線中。
4. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),其中該旁路管線在一個(gè)第一點(diǎn)并 且在一個(gè)第二點(diǎn)被連接到該第一段上,并且其中該增壓輔助裝置被定位于 該第 一 點(diǎn)與第二點(diǎn)之間的該第 一 段中。
5. 如權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),其中,該閥門是被定位于該第一 點(diǎn)的一個(gè)三通閥門。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),其中該三通閥門包括一個(gè)進(jìn)氣端 口和兩個(gè)出氣端口 ,并且其中該閥門^^皮構(gòu)造和安排為將這些端口的 一個(gè)或 多個(gè)完全關(guān)閉、將這些端口的一個(gè)或多個(gè)完全打開或者將這些端口的一個(gè) 或多個(gè)部分關(guān)閉。
7. 如權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),其中該閥門是定位于該第二點(diǎn)的 一個(gè)三通閥門。
8. 如權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),其中該三通閥門包括兩個(gè)進(jìn)氣端 口和一個(gè)出氣端口 ,并且其中該閥門被構(gòu)造和安排為將這些端口的一個(gè)或 多個(gè)完全關(guān)閉、將這些端口的一個(gè)或多個(gè)完全打開或者將這些端口的一個(gè) 或多個(gè)部分關(guān)閉。
9. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),進(jìn)一步包括一個(gè)渦流裝置,該渦 流裝置被定位以使進(jìn)入該增壓輔助裝置的空氣進(jìn)行渦旋。
10. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),進(jìn)一步包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系 統(tǒng)以及一個(gè)渦輪增壓器,該渦輪增壓器包括該排氣系統(tǒng)中的 一個(gè)渦輪機(jī)和 在該進(jìn)氣系統(tǒng)中的一個(gè)空氣壓縮機(jī),并且其中該第 一段包括一個(gè)開放端, 并且其中該增壓輔助裝置是在該第一段的開放端與該渦輪增壓器的空氣壓縮才幾之間。
11. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),其中該增壓輔助裝置被構(gòu)造和 安排為通過機(jī)械能、電能、氣壓能或液壓能中的至少一個(gè)被驅(qū)動(dòng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),進(jìn)一步包括在該第一段或該 旁路管線之一 中的 一個(gè)閥門,該閥門被構(gòu)造和安排為對(duì)經(jīng)過這些旁路管線 或增壓輔助裝置中的至少 一 個(gè)的該流進(jìn)行控制。
13. 如權(quán)利要求12所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),進(jìn)一步包括用于控制該閥門的 打開和關(guān)閉的 一個(gè)控制器系統(tǒng)。
14. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),進(jìn)一步包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳 感器,該發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器被構(gòu)造和安排為對(duì)該控制器系統(tǒng)提供關(guān)于該發(fā) 動(dòng)機(jī)的速度的輸入,并且其中該控制器系統(tǒng)被構(gòu)造和安排為當(dāng)該發(fā)動(dòng)才幾速 度是在與該發(fā)動(dòng)機(jī)是處于或接近空轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)使該閥 門關(guān)閉,并且這樣使空氣流動(dòng)經(jīng)過該增壓輔助裝置以使該增壓輔助裝置進(jìn) 行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)。
15. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),進(jìn)一步包括一個(gè)傳感器裝置, 該傳感器裝置包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器、 一個(gè)加速器傳感器、 一個(gè)渦輪 增壓器部件速度傳感器或一個(gè)排氣傳感器中的至少一個(gè),該傳感器裝置被 構(gòu)造和安排為對(duì)該控制器系統(tǒng)提供輸入,并且其中該控制器系統(tǒng)被構(gòu)造和 安排為響應(yīng)于來自該傳感器裝置的輸入而對(duì)該閥門進(jìn)行控制。
16. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),進(jìn)一步包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳 感器,該發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器被安排和構(gòu)造為對(duì)該控制器系統(tǒng)提供關(guān)于該發(fā) 動(dòng)才幾速度的輸入,并且其中該控制器系統(tǒng)^^構(gòu)造和安排為響應(yīng)來自該發(fā)動(dòng) 機(jī)速度傳感器的輸入對(duì)該閥門進(jìn)行控制。
17. —種方法,包4舌提供一個(gè)系統(tǒng),該系統(tǒng)包括 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng),該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系 統(tǒng)包括用于使空氣從中流動(dòng)經(jīng)過的管道連接,該管道連接包括一個(gè)第 一段 以及連接到該第一段的一個(gè)增壓輔助裝置,以及一個(gè)旁路管線,該旁路管 線被連接到該第一段上并且被構(gòu)造和安排為提供繞過該增壓輔助裝置的 一個(gè)空氣旁路路徑;在該第一段或旁路管線之一中的一個(gè)閥門,并且使該閥門的位置改變以便至少部分地允許或至少部分地限制經(jīng)過該 旁路管線的空氣的流動(dòng)。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法,其中,該閥門被定位于該第一點(diǎn)與該增壓輔助裝置之間或該增壓輔助裝置與該第二點(diǎn)之間的該第一段內(nèi)。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法,其中該閥門是定位于該第一點(diǎn)的一個(gè) 三通閥門。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法,其中該三通閥門包括一個(gè)進(jìn)氣端口和 兩個(gè)出氣端口 ,并且其中該閥門被構(gòu)造和安排為將這些端口的 一個(gè)或多個(gè) 完全關(guān)閉、將這些端口的一個(gè)或多個(gè)完全打開或者將這些端口的一個(gè)或多 個(gè)部分關(guān)閉。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法,其中該閥門是被定位于該第二點(diǎn)的一 個(gè)三通閥門。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法,其中,該三通閥門包括兩個(gè)進(jìn)氣端口 和一個(gè)出氣端口 ,并且其中該閥門被構(gòu)造和安排為將這些端口的 一個(gè)或多 個(gè)完全關(guān)閉、將這些端口的一個(gè)或多個(gè)完全打開或者將這些端口的一個(gè)或 多個(gè)部分關(guān)閉。
23. 如權(quán)利要求17所述的方法,進(jìn)一步包括使空氣渦旋進(jìn)入該增壓輔 助裝置。
24. 如權(quán)利要求17所述的方法,進(jìn)一步包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)以及 一個(gè)渦輪增壓器,該渦輪增壓器包括在該排氣系統(tǒng)中的一個(gè)渦輪機(jī)和該進(jìn) 氣系統(tǒng)中的一個(gè)空氣壓縮機(jī),并且其中該第一段包括一個(gè)開放端,并且其 中該增壓輔助裝置是在該第 一段的開放端與該渦輪增壓器的空氣壓縮機(jī) 之間,并且進(jìn)一步包括選擇性地驅(qū)動(dòng)該增壓輔助裝置以輔助該渦輪增壓器 的壓縮機(jī)將壓縮空氣送到該發(fā)動(dòng)機(jī)。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法,其中,對(duì)該增壓輔助裝置的該驅(qū)動(dòng)包 括將機(jī)械能、電能、氣動(dòng)能或液壓能中的至少一種送至該增壓輔助裝置。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法,進(jìn)一步包括一個(gè)控制器系統(tǒng),并且通 過該控制器系統(tǒng)控制該閥門的打開和關(guān)閉。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法,進(jìn)一步包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器, 該發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器被構(gòu)造和安排對(duì)該控制器系統(tǒng)提供關(guān)于該發(fā)動(dòng)機(jī)的 速度的輸入,并且其中該控制器系統(tǒng)被構(gòu)造和安排為當(dāng)該發(fā)動(dòng)機(jī)的速度是 在與該發(fā)動(dòng)機(jī)處于或接近空轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)預(yù)定范圍之內(nèi)時(shí)使該閥門關(guān) 閉,并且這樣使空氣流動(dòng)經(jīng)過該增壓輔助裝置以使該增壓輔助裝置進(jìn)行風(fēng) 車式運(yùn)動(dòng),并且響應(yīng)于該輸入對(duì)該闊門進(jìn)4亍控制。
28. 如權(quán)利要求26所述的方法,進(jìn)一步包括一個(gè)傳感器裝置,該傳感器裝置包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器、 一個(gè)加速器傳感器、 一個(gè)渦輪增壓器 部件速度傳感器或一個(gè)排氣傳感器中的至少一個(gè),該傳感器裝置被構(gòu)造和 安排為對(duì)該控制器系統(tǒng)提供輸入,并且其中該控制器系統(tǒng)被構(gòu)造和安排為 控制響應(yīng)于來自該傳感器裝置的輸入對(duì)該閥門進(jìn)行控制,并響應(yīng)于該輸入 對(duì)該閥門進(jìn)4亍控制。
全文摘要
一個(gè)實(shí)施方案包括在不要求一個(gè)增壓輔助裝置運(yùn)行(即,不對(duì)其主動(dòng)提供動(dòng)力)的運(yùn)行模式過程中,通過使進(jìn)氣流過該增壓輔助裝置而使該增壓輔助裝置進(jìn)行風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)。這種風(fēng)車作用將使該增壓輔助裝置由于空氣的風(fēng)車作用而旋轉(zhuǎn)。這種風(fēng)車作用通常可能不會(huì)實(shí)現(xiàn)全部的增壓輔助裝置的運(yùn)行速度,但是,當(dāng)要求對(duì)該增壓輔助裝置主動(dòng)地提供動(dòng)力時(shí),該風(fēng)車作用通常足以使該增壓輔助裝置避免運(yùn)行的高能量使用的初始加速階段。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,風(fēng)車式運(yùn)動(dòng)節(jié)約了用于驅(qū)動(dòng)該增壓輔助裝置的能量。
文檔編號(hào)F02D35/00GK101595286SQ200880003379
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者J·舒蒂, P·凱勒, V·喬爾格 申請(qǐng)人:博格華納公司