具有两个转子组的增压器组件制造技术

本发明专利技术涉及具有两个转子组的增压器组件。在发动机组件中提供了具有两组转子的增压器。在高发动机空气流状况下两组转子都被用来对空气流进行增压，而在低空气流状况下，仅其中一组转子可操作成将由节流损失压降产生的转矩转化为储存在负载装置中的能量。所捕获的节流损失可以是例如在车辆巡航期间经由电动机/发电机储存在电池中的电能。

【技术实现步骤摘要】
具有两个转子组的增压器组件相关申请本申请要求2011年9月30日提交的美国专利申请No.61/541,601和2012年8月16日提交的美国专利申请No.61/683,931的权益，所述申请的全部内容通过引用结合入本文中。
本教导总体上涉及一种具有与发动机节气门串联布置的两组转子的增压器。
技术介绍
小尺寸的具有能量效率的发动机对于燃油经济性和降低成本来说是期望的。较小的发动机与较大的发动机相比提供较小的转矩。有时采用增压器来增加可从发动机得到的转矩。在低发动机速度时，当车辆驾驶员通过下压加速器踏板而要求获得更高的转矩时，增压器向发动机进气歧管提供额外的空气，对空气压力进行增压，由此使得发动机可以在较低的发动机速度下产生更大的转矩。
技术实现思路
本教导总体上包括一种用于控制通往发动机的空气流的组件。发动机具有气缸和在位于通往气缸的空气流中的节气门本体中的发动机节气门。所述组件包括具有第一组转子和第二组转子的增压器，所述第一组转子和第二组转子与发动机节气门串联地布置在空气流中并且相互平行(并联)。齿轮装置可操作性地连接至增压器。诸如电动机/发电机的负载装置可操作性地通过齿轮装置连接到增压器。可控制的阀包括可操作成控制第一组转子的空气入口和空气出口之间的空气流的第一阀，和可操作成控制从第一组转子的出口到节气门的空气流的第二阀。第一阀、第二阀和节气门可选择性地定位成，在第一预定的发动机运行状况下允许两组转子向发动机气缸提供增压压力，并且在第二预定的发动机运行状况下仅允许第二组转子通过齿轮系向负载装置施加转矩，以再捕获节流损失。节流损失的再捕获也被称为节流损失的再生或回收。节流损失或节气门损失是与由于由在发动机气缸中往复运动的活塞所产生的真空而在节气门上(在节气门前后两侧)发生的压降相关的未利用的能量，并且是由于在低节气门(即，仅部分打开的节气门)状况下由在节气门周围的空气流中的涡流所产生的低效性而产生的。通过控制所述阀，节流损失可被置于第二组转子，并在第二组转子上产生转矩，该转矩被可变负载装置转化为能量，例如储存的电能。由此，在高发动机空气流状况下两组转子都能被用来提供充足的空气流增压，而在低空气流需求期间，例如车辆巡航期间，仅第二组转子可操作成能捕获节流损失作为储存的能量。本教导的上述特点和优点以及其他特点和优点将在下面结合附图对用于实施本教导的最佳模式的详细描述中变得显而易见。附图说明图1是带有具有两组转子和阀的增压器的发动机组件的部分剖视的示意图。图2是图1的发动机组件的输入驱动部的部分剖视的示意图。图3是根据本教导的一个可选择方面的在图1的发动机组件中使用的增压器沿图4中的3-3线的部分剖视示意图。图4是图3中的增压器的一部分的侧视图，用虚线示出了两组转子。图5是图3和4的增压器的平面示意图，示出了增压器的空气出口，并用虚线示出了两组转子。图6是根据本教导的一个可选择方面的具有包括两组转子的增压器的发动机组件的一部分的部分剖开的示意图。图7是图2的输入驱动部的双位置离合器的一个实施例的部分剖开的局部示意图。图8是根据本教导的一个可选择方面的用于图2中的输入驱动部的齿轮装置的示意性立体图。具体实施方式参考附图，所有附图中相同的参考标记指示相同的部件，图1示出了发动机组件10，其包括与布置在发动机进气歧管20中的集气室18的空气流上游侧的节气门本体16中的节气门14串联的增压器12，空气通过进气歧管引入到发动机13的发动机气缸11中。节气门14在本文中也被称为节流阀。增压器12可具有两组独立的转子22、24，每一组都具有第一转子26、30，它们分别与第二转子28、32啮合。每个转子26、28、30、32都可具有多个叶片。两组转子22、24可相互平行地布置在通往发动机气缸11的空气流中，并与节气门14串联。发动机气缸11内的活塞运动产生使空气通过集气室18的真空。节气门14在空气流中位于增压器12的下游并控制从节气门本体16到发动机气缸11的空气流。在本文中，当空气流被引导通过两个部件时，如果空气流的方向要求空气在流经第一部件之前流经第二部件，则第一部件位于第二部件的空气流的“下游”。类似地，当空气流被引导通过两个部件时，如果空气流的方向要求空气在流经第二部件之前流经第一部件，则第一部件位于第二部件的空气流的“上游”。节气门14被示出为位于增压器12的下游。应当理解，当增压器12位于节气门14的下游时也能够获得本文描述的增压器12的功能。在任一结构中，节气门14和增压器12被认为在通往发动机气缸11的空气流中相互串联。当流过一个部件的空气随后流过另一个部件时，则这两个部件在通往发动机13的空气流中相互“串联”。此处，第一组转子22与第二组转子24平行，因为空气可通过第一组转子22或者通过第二组转子24流到集气室18，而不需要像两组转子22、24串联布置那样必须先通过另一组转子。增压器12可增加集气室18上游的空气压力，迫使更多的空气进入发动机气缸11，进而可表现为增加发动机功率。如本文进一步描述地，因为具有两组独立的转子22、24以及可选择性控制的第一阀34和第二阀36，因此对于作为高功率需求运行状况的第一预定的发动机运行状况，例如在相对低的发动机转速下的加速，能够提供充足的发动机增压，而在第二预定的发动机运行状况中例如车辆巡航时(即，在相对恒定的发动机转速下运行，低功率需求运行状况)，能够发生高效的节流损失捕获。阀34、36在本文中也被称为旁通阀。节气门14和阀34、36被示出为蝶形阀，每一个都可以绕通过阀14、34或36的中心的各自的枢轴在打开位置和关闭位置之间枢转。在关闭位置，阀34或36大体上垂直于各环绕的空气通路35、37的壁。当节气门14处于关闭位置时，其大体上垂直于环绕的节气门本体16壁。在打开位置，阀34或36大体上平行于各环绕的通路35、37，或者在节气门14的情形中，平行于环绕的节气门本体16的壁。阀14、34、36也可以移动到打开位置和关闭位置之间的各种中间位置。在图1中，阀14、34、36都示出为处于中间位置。控制器68A控制阀14、34、36的操作。控制器68A可以是发动机控制器。增压器12可以是固定排量的增压器，如罗茨式增压器，其每组转子22、24在每次旋转中都输出固定量的空气。从增压器12输出的增加的空气随后在受迫进入集气室18时被加压。罗茨式增压器是一种容积式装置，因此其不依靠旋转速度来增加压力。每次增压器转子旋转时罗茨式增压器输送的空气量是固定的(即，不随速度而变化)。罗茨式增压器因而可以在低发动机速度下增加压力，因为罗茨式增压器作为泵而不是作为压缩机运行。罗茨式增压器输送的空气的压缩发生在增压器下游的发动机集气室18中。可选择地，增压器12可以是压缩机，如基于旋转速度来增加压力的离心式压缩机。离心式增压器在空气经过增压器时压缩空气，但是要获得预定的压力，必须以比罗茨式增压器高的速度运行。另外，两组转子22、24中的一个可以是罗茨式增压器，而两组转子22、24中的另一个可以是离心式增压器。图1的发动机组件10包括图2中更详细示出的输入驱动部40。输入驱动部40具有能够实现变速驱动的齿轮装置41。齿轮装置可以是具有太阳齿轮部件42、齿圈部件44和行星架部件46的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制通往发动机的空气流的组件，所述发动机具有气缸和在位于通往所述气缸的空气流中的节气门本体中的节气门，所述组件包括：增压器，所述增压器具有第一组转子和第二组转子，所述第一组转子和第二组转子与所述节气门串联地布置在通往所述气缸的空气流中并且相互平行；齿轮装置，所述齿轮装置可操作性地连接至所述增压器；负载装置，所述负载装置可操作性地通过所述齿轮装置连接至所述增压器；以及可控制的阀，所述可控制的阀包括可操作成控制所述第一组转子的空气入口和空气出口之间的空气流的第一阀和可操作成控制从所述第一组转子的出口到所述节气门的空气流的第二阀；所述第一阀、所述第二阀和所述节气门可选择性地定位成，在第一预定的发动机运行状况下允许两组转子都向所述气缸提供增压压力，并且在第二预定的发动机运行状况下仅允许所述第二组转子通过所述齿轮装置向所述负载装置传递由于所述第二组转子上的压差而产生的转矩，从而再捕获节流损失。

【技术特征摘要】
2011.09.30 US 61/541,601;2012.08.16 US 61/683,9311.一种用于控制通往发动机的空气流的组件，所述发动机具有气缸和在位于通往所述气缸的空气流中的节气门本体中的节气门，所述组件包括：增压器，所述增压器具有第一组转子和第二组转子，所述第一组转子和第二组转子与所述节气门串联地布置在通往所述气缸的空气流中并且相互平行；齿轮装置，所述齿轮装置可操作性地连接至所述增压器；和负载装置，所述负载装置可操作性地通过所述齿轮装置连接至所述增压器；其特征在于，所述组件还包括可控制的阀，所述可控制的阀包括可操作成控制所述第一组转子的空气入口和空气出口之间的空气流的第一阀和可操作成控制从所述第一组转子的出口到所述节气门的空气流的第二阀；所述第一阀、所述第二阀和所述节气门可选择性地定位成，在第一预定的发动机运行状况下允许两组转子都向所述气缸提供增压压力，并且在第二预定的发动机运行状况下仅允许所述第二组转子通过所述齿轮装置向所述负载装置传递由于所述第二组转子上的压差而产生的转矩，从而再捕获节流损失。2.如权利要求1所述的组件，其中，所述负载装置是电动机/发电机，所述电动机/发电机可选择性地作为电动机运行以通过所述齿轮装置向所述两组转子施加转矩并可选择性地作为发电机运行以将由所述第二组转子施加的转矩转化为电能。3.如权利要求1所述的组件，其中，所述发动机具有曲轴，并且所述齿轮装置具有与所述负载装置操作性地连接的第一部件、与所述曲轴操作性地连接的第二部件、和可连接成与所述增压器一起旋转的第三部件。4.如权利要求3所述的组件，其中，所述第一部件是齿圈部件，所述第二部件是行星架部件，并且所述第三部件是太阳齿轮部件。5.如权利要求3所述的组件，还包括可控制成在第一位置和第二位置之间移动的离合器，其中，所述离合器可操作成在处于所述第一位置时使所述第三部件与静止部件固定在一起且在处于所述第二位置时将所述第三部件连接成与所述第二组转子一起旋转。6.如权利要求5所述的组件，其中，当所述离合器处于所述第一位置时，所述负载装置可作为电动机运行，以通过所述齿轮装置向所述曲轴提供负载来起动所述发动机。7.如权利要求5所述的组件，还包括：电池，所述电池操作性地连接至所述负载装置；并且其中，当所述离合器处于所述第一位置时，所述负载装置可作为发电机运行，以通过所述齿轮装置将从所述曲轴提供的转矩转化为储存在所述电池中的电能。8.如权利要求7所述的组件，还包括：控制器，所述控制器操作性地连接至所述电池和所述负载装置；其中，所述控制器可操作成控制所述负载装置作为电动机和发电机的运行，以维持所述电池的相对恒定的充电状态。9.如权利要求3所述的组件，还包括离合器，所述离合器可控制成保持所述第一部件和所述负载装置静止，以使得来自所述曲轴的转矩通过所述齿轮装置提供给所述增压器。10.如权利要求1所述的组件，其中，所述可控制的阀包括可选择性地从防止所述第一组转子的空气入口与所述第一组转子的空气出口流体连通的关闭位置移动到所述第一组转子的空气入口与所述第一组转子的空气出口流体连通从而防止所述第一组转子上的任何压差的打开位置的所述第一阀；并且所述可控制的阀包括可选择性地从防止所述第一组转子的空气出口与所述节气门本体流体连通的第一位置移动到所述第一组转子的空气出口与所述节气门本体流体连通的第二位置的所述第二阀。11.如权利要求10所述的组件，其中，在所述第一预定的发动机运行状况下，所述第一阀处于所述关闭位置且所述第二阀处于所述打开位置，以允许两组转子向所述气缸提供增压压力；并且在所述第二预定的发动机运行状况下，所述第一阀处于所述打开位置，所述第二阀处于所述关闭位置，并且所述节气门处于相对打开的位置，以使得所述第二组转子通过所述齿轮装置向所述负载装置施加转矩，从而再捕获节流损失。12.如权利要求1所述的组件，还包括离合器，所述离合器可选择性地接合以将所述第一组转子的第一转子连接成以与所述第二组转子的第一转子相同的速度旋转，其中，所述离合器在所述第二预定的发动机运行状况下分离。13.如权利要求1所述的组件，还包括一组互相啮合的齿轮，所述一组互相啮合的齿轮包括连接成与所述第二组转子的第一转子一起旋转的第一齿轮和与所述第一齿轮啮合并连接成与所述第二组转子的第二转子一起旋转的第二齿轮。14.一种用于控制通往发动机的空气流的组件，所述发动机具有曲轴、气缸和在位于通往所述气缸的空气流中的节气门本体中的节气门，所述组件包括：进气歧管，所述进气歧管在所述节气门本体的下游限定出集气室；增压器，所述增压器与所述节气门串联地布置在通往所述气缸的空气流中，其中，所述增压器具有第一组转子和与所述第一组转子平行地设置在通往所述气缸的空气流中的第二组转子，并且所述增压器构造成使得每组转子都具有独立的空气入口和独立的空气出口；负载装置；齿轮装置，所述齿轮装置具有与所述负载装置操作性地连接的第一部件、与所述曲轴操作性地连接的第二部件、和可选择性地连接成与所述第二组转子一起旋转的...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·N·埃博根，R·P·本杰，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：