具有兩個轉子組的增壓器組件的製作方法

2023-05-17 04:14:31

專利名稱：具有兩個轉子組的增壓器組件的製作方法
技術領域：
本教導總體上涉及一種具有與發動機節氣門串聯布置的兩組轉子的增壓器。
背景技術：
小尺寸的具有能量效率的發動機對於燃油經濟性和降低成本來說是期望的。較小的發動機與較大的發動機相比提供較小的轉矩。有時採用增壓器來增加可從發動機得到的轉矩。在低發動機速度時，當車輛駕駛員通過下壓加速器踏板而要求獲得更高的轉矩時，增壓器向發動機進氣歧管提供額外的空氣，對空氣壓力進行增壓，由此使得發動機可以在較低的發動機速度下產生更大的轉矩。

發明內容
本教導總體上包括一種用於控制通往發動機的空氣流的組件。發動機具有氣缸和在位於通往氣缸的空氣流中的節氣門本體中的發動機節氣門。所述組件包括具有第一組轉子和第二組轉子的增壓器，所述第一組轉子和第二組轉子與發動機節氣門串聯地布置在空氣流中並且相互平行(並聯)。齒輪裝置可操作性地連接至增壓器。諸如電動機/發電機的負載裝置可操作性地通過齒輪裝置連接到增壓器。可控制的閥包括可操作成控制第一組轉子的空氣入口和空氣出口之間的空氣流的第一閥，和可操作成控制從第一組轉子的出口到節氣門的空氣流的第二閥。第一閥、第二閥和節氣門可選擇性地定位成，在第一預定的發動機運行狀況下允許兩組轉子向發動機氣缸提供增壓壓力，並且在第二預定的發動機運行狀況下僅允許第二組轉子通過齒輪系向負載裝置施加轉矩，以再捕獲節流損失。節流損失的再捕獲也被稱為節流損失的再生或回收。節流損失或節氣門損失是與由於由在發動機氣缸中往復運動的活塞所產生的真空而在節氣門上(在節氣門前後兩側)發生的壓降相關的未利用的能量，並且是由於在低節氣門(即，僅部分打開的節氣門)狀況下由在節氣門周圍的空氣流中的渦流所產生的低效性而產生的。通過控制所述閥，節流損失可被置於第二組轉子，並在第二組轉子上產生轉矩，該轉矩被可變負載裝置轉化為能量，例如儲存的電能。由此，在高發動機空氣流狀況下兩組轉子都能被用來提供充足的空氣流增壓，而在低空氣流需求期間，例如車輛巡航期間，僅第二組轉子可操作成能捕獲節流損失作為儲存的能量。本教導的上述特點和優點以及其他特點和優點將在下面結合附圖對用於實施本教導的最佳模式的詳細描述中變得顯而易見。


圖1是帶有具有兩組轉子和閥的增壓器的發動機組件的部分剖視的示意圖。圖2是圖1的發動機組件的輸入驅動部的部分剖視的示意圖。圖3是根據本教導的一個可選擇方面的在圖1的發動機組件中使用的增壓器沿圖4中的3-3線的部分剖視示意圖。圖4是圖3中的增壓器的一部分的側視圖，用虛線示出了兩組轉子。圖5是圖3和4的增壓器的平面示意圖，示出了增壓器的空氣出口，並用虛線示出了兩組轉子。圖6是根據本教導的一個可選擇方面的具有包括兩組轉子的增壓器的發動機組件的一部分的部分剖開的示意圖。圖7是圖2的輸入驅動部的雙位置離合器的一個實施例的部分剖開的局部示意圖。圖8是根據本教導的一個可選擇方面的用於圖2中的輸入驅動部的齒輪裝置的示意性立體圖。
具體實施例方式參考附圖，所有附圖中相同的參考標記指示相同的部件，圖1示出了發動機組件10，其包括與布置在發動機進氣歧管20中的集氣室18的空氣流上遊側的節氣門本體16中的節氣門14串聯的增壓器12，空氣通過進氣歧管引入到發動機13的發動機氣缸11中。節氣門14在本文中也被稱為節流閥。增壓器12可具有兩組獨立的轉子22、24，每一組都具有第一轉子26、30，它們分別與第二轉子28、32嚙合。每個轉子26、28、30、32都可具有多個葉片。兩組轉子22、24可相互平行地布置在通往發動機氣缸11的空氣流中，並與節氣門14串聯。發動機氣缸11內的活塞運動產生使空氣通過集氣室18的真空。節氣門14在空氣流中位於增壓器12的下遊並控制從節氣門本體16到發動機氣缸11的空氣流。在本文中，當空氣流被引導通過兩個部件時，如果空氣流的方向要求空氣在流經第一部件之前流經第二部件，則第一部件位於第二部件的空氣流的「下遊」。類似地，當空氣流被引導通過兩個部件時，如果空氣流的方向要求空氣在流經第二部件之前流經第一部件，則第一部件位於第二部件的空氣流的「上遊」。節氣門14被示出為位於增壓器12的下遊。應當理解，當增壓器12位於節氣門14的下遊時也能夠獲得本文描述的增壓器12的功能。在任一結構中，節氣門14和增壓器12被認為在通往發動機氣缸11的空氣流中相互串聯。當流過一個部件的空氣隨後流過另一個部件時，則這兩個部件在通往發動機13的空氣流中相互「串聯」。此處，第一組轉子22與第二組轉子24平行，因為空氣可通過第一組轉子22或者通過第二組轉子24流到集氣室18，而不需要像兩組轉子22、24串聯布置那樣必須先通過另一組轉子。增壓器12可增加集氣室18上遊的空氣壓力，迫使更多的空氣進入發動機氣缸11，進而可表現為增加發動機功率。如本文進一步描述地，因為具有兩組獨立的轉子22、24以及可選擇性控制的第一閥34和第二閥36，因此對於作為高功率需求運行狀況的第一預定的發動機運行狀況，例如在相對低的發動機轉速下的加速，能夠提供充足的發動機增壓，而在第二預定的發動機運行狀況中例如車輛巡航時(即，在相對恆定的發動機轉速下運行，低功率需求運行狀況)，能夠發生高效的節流損失捕獲。閥34、36在本文中也被稱為旁通閥。節氣門14和閥34、36被示出為蝶形閥，每一個都可以繞通過閥14、34或36的中心的各自的樞軸在打開位置和關閉位置之間樞轉。在關閉位置，閥34或36大體上垂直於各環繞的空氣通路35、37的壁。當節氣門14處於關閉位置時，其大體上垂直於環繞的節氣門本體16壁。在打開位置，閥34或36大體上平行於各環繞的通路35、37，或者在節氣門14的情形中，平行於環繞的節氣門本體16的壁。閥14、34、36也可以移動到打開位置和關閉位置之間的各種中間位置。在圖1中，閥14、34、36都示出為處於中間位置。控制器68A控制閥14、34、36的操作。控制器68A可以是發動機控制器。增壓器12可以是固定排量的增壓器，如羅茨式增壓器，其每組轉子22、24在每次旋轉中都輸出固定量的空氣。從增壓器12輸出的增加的空氣隨後在受迫進入集氣室18時被加壓。羅茨式增壓器是一種容積式裝置，因此其不依靠旋轉速度來增加壓力。每次增壓器轉子旋轉時羅茨式增壓器輸送的空氣量是固定的(即，不隨速度而變化)。羅茨式增壓器因而可以在低發動機速度下增加壓力，因為羅茨式增壓器作為泵而不是作為壓縮機運行。羅茨式增壓器輸送的空氣的壓縮發生在增壓器下遊的發動機集氣室18中。可選擇地，增壓器12可以是壓縮機，如基於旋轉速度來增加壓力的離心式壓縮機。離心式增壓器在空氣經過增壓器時壓縮空氣，但是要獲得預定的壓力，必須以比羅茨式增壓器高的速度運行。另外，兩組轉子22、24中的一個可以是羅茨式增壓器，而兩組轉子22、24中的另一個可以是離心式增壓器。圖1的發動機組件10包括圖2中更詳細示出的輸入驅動部40。輸入驅動部40具有能夠實現變速驅動的齒輪裝置41。齒輪裝置可以是具有太陽齒輪部件42、齒圈部件44和行星架部件46的行星齒輪組41，所述行星架部件46以可旋轉的方式支持能夠與太陽齒輪部件42和齒圈部件44嚙合的一組小齒輪47。發動機曲軸48能夠通過帶驅動器49與行星架部件46 —起旋轉。電動機/發電機50具有可旋轉的電機軸52，在電機軸52上固定有可旋轉齒輪54。電動機/發電機50是一種負載裝置，當作為發電機運行以將轉矩轉化為電能時其可以產生負載，當作為電動機運行時其可以施加轉矩負載。負載為可變負載，因為電動機/發電機50的速度是可控的。電機軸52由電機轉子53驅動。定子55固定到諸如電機殼體的靜止部件64上。可旋轉齒輪54可以與齒圈部件44嚙合。太陽齒輪部件42可以連接成通過本文描述的雙位離合器60與增壓器12的第一轉子26、30 —起旋轉。第一轉子26,30可通過圖1所示的一組嚙合齒輪56、58引起第二轉子28、32的旋轉。在本教導的具有可選擇的離合器72 (下文將描述)的一些方面中，當離合器72接合時，附加的一組嚙合齒輪57、59可以控制第二轉子28相對於第一轉子26的旋轉速度。圖3示出了本教導的包括增壓器112的一個方面，增壓器112與增壓器12類似但是沒有離合器72和嚙合齒輪組57、59。增壓器112可以用在組件10中替代增壓器12。增壓器112具有第一組轉子122、第二組轉子124、和一組嚙合齒輪156、158。圖3示出了允許空氣繞過兩組轉子122、124的入口 174、176並進入到圖5所示的出口 178、180的旁通閥115。儘管在圖3的截面中不可見，但是附加的空氣通路和與閥34、36類似地構造的閥可以使得增壓器112具有與圖1中的增壓器12相同的功能。圖4示出了增壓器112的側視圖，用虛線示出了一組轉子124。圖5示出了增壓器112的俯視圖，示出了兩組轉子122、124的空氣出口 178、180，兩組轉子122、124用虛線示出。
在本教導的某些方面，輸入驅動部40並不局限於圖2中所示的布置。在另一些方面中，替代圖2所示的齒輪裝置41，齒輪裝置可以為圖7所示的行星齒輪組141。行星齒輪組141是複合式雙行星齒輪組，其具有兩個齒圈部件144AU44B、兩個太陽齒輪部件142A、142B、和一個共用行星架部件146，該共用行星架部件146支持與一個齒圈部件144A和一個太陽齒輪部件142A B齒合的第一組小齒輪147A和與另一個齒圈部件144B和另一個太陽齒輪部件142B嚙合的第二組小齒輪147B。儘管每組小齒輪147A、147B包括多個小齒輪，但是圖中為了清楚起見僅示出每組小齒輪147AU47B中的一個小齒輪。圖2中的發動機曲軸48可操作性地與輸入太陽齒輪部件142A連接。如圖3所示的電動機/發電機具有電機軸，該電機軸可以與能夠與齒圈部件144A嚙合的可旋轉齒輪154 —起旋轉。可旋轉齒輪154與圖2中的齒輪54類似被離合(通過離合器連接)。齒圈部件144B固定到靜止部件64B上。太陽齒輪部件142B可連接成與圖1中的增壓器12的每組轉子22、24的第一轉子26、30 —起旋轉。圖2中的輸入驅動部40可以選擇性地連接成通過雙位離合器60驅動第一組轉子22和第二組轉子24，雙位離合器60選擇性連接太陽齒輪部件42與軸62。第一組轉子24的轉子30安裝到軸62上且與軸62 —起旋轉。雙位離合器60可被電子控制器68B和致動器94控制，如關於圖7示出和描述的，在兩個可選的位置之間移動。在第一位置，離合器60可以將圖2中的太陽齒輪部件42固定到靜止部件64A(即，非旋轉部件)例如輸入驅動部40的殼體上。在具有複合式行星齒輪組141的一個實施例中，離合器60可以將太陽齒輪部件142B固定到靜止部件64C上。當電動機/發電機50被控制成作為電動機運行時，電池66可以用來向電動機/發電機50提供電力，而當電動機/發電機50被控制成作為發電機運行時，電池66可以用來接收來自電動機/發電機50的電力。車載電氣裝置也可以從電池66獲取電力。控制器68可控制電動機/發電機50作為電動機或發電機的運行。當電動機/發電機50被控制成作為發電機運行時，電力逆變器70可以用來將由電動機/發電機50提供的能量從交流電轉化成要儲存在電池66中的直流電；而當電動機/發電機50被控制成作為電動機運行時，將直流電轉化成交流電。當離合器60處於圖7中以虛像所示的第一位置時，行星齒輪組41並不操作性地連接至增壓器12。在關於圖7示出和描述的第二位置中，(假定在本教導的具有可選擇斷開的離合器72的各個方面中離合器72接合)離合器60將太陽齒輪部件42連接成與增壓器12的兩組轉子22、24的第一轉子26、30 —起共同旋轉(即，以相同的速度旋轉)。即使當雙位離合器60處於第一位置時，可選擇斷開的離合器72也可操作成當接合時使第一組轉子22從輸入驅動部40斷開。如下文討論的，已表明這種布置允許發動機組件10在節流損失再生模式下更有效地運行。當輸入驅動部40通過雙位離合器60和可選擇斷開的離合器72操作性地連接至兩組轉子22、24中的一組或兩組時，取決於第一閥34和第二閥36a的控制位置，在節氣門14的上遊，從每組轉子22、24的空氣入口 74、76到每組轉子22、24的空氣出口 78、80將在一組或兩組轉子22、24上產生壓差。空氣可以通過空氣濾清器21並分別通過通路31、33流到空氣入口 74、76。取決於閥34、36和節氣門14的位置，空氣可以經由通路37、39從空氣出口 78、80流到節氣門本體16。如下文所述，在增壓運行模式下，當發動機運行需求需要相對高的發動機轉矩時，節氣門14、雙位離合器60和閥34、36的位置可選擇性地被控制成向發動機氣缸11提供所需要的進氣壓力。節氣門14、雙位離合器60和閥34、36的位置也可以被控制成在再生運行模式中允許增壓器12和電動機/發電機50向電池66提供再生電力以用於向車輛電氣裝置提供電力，和/或用於當電動機/發電機50在發動機起動運行模式中被控制成用作電動機時向曲軸48提供轉矩。另外，當既不需要增壓也不需要再生時，可以建立旁通運行模式。當需要發動機增壓時，例如當駕駛員下壓加速器踏板時，通過將第一閥34置於關閉位置且將第二閥36置於打開位置，能夠建立發動機增壓模式。第一閥34在關閉位置中在圖1中將是垂直的，而第二閥36在打開位置中在圖1中將是垂直的。圖2和7中的雙位離合器60被置於第二位置，以使得太陽齒輪部件42連接成與軸62 —起轉動且發動機曲軸48驅動兩組轉子22、24。如關於圖7所描述的，當離合器60的致動器的線圈96不通電時獲得第二位置。如果設有離合器72，其可以接合。當閥34處於關閉位置時，沒有空氣流過通路35，因此除非經過增壓器12，第一組轉子22的空氣入口 74並不與第一組轉子22的空氣出口 78連體連通，使得通過第一組轉子22建立壓差成為可能。換句話說，當閥34處於關閉位置時，不會發生如箭頭表示的空氣流過旁路35的情況。另外，關閉閥34避免了第二組轉子24的空氣入口 76與空氣出口 80處於同一壓力，從而允許通過第二組轉子24建立壓差。因為第二閥36處於打開位置，來自第一組轉子22的出口 78的空氣流可以通過通路37提供給節氣門本體16和集氣室18，並最終提供給發動機氣缸11。第二組轉子24的出口 80也與節氣門本體16和集氣室18流體連通。當需要發動機增壓時，例如響應於加速器踏板的下壓，節氣門14可以移動到相對圖1中所示位置進一步打開的位置。兩組轉子22、24都可以有效的作為泵運行來增加通往節氣門本體16和集氣室18的空氣流以滿足駕駛員的需求。因此，在增壓模式中，兩組轉子22、24都可以操作成增加通往發動機氣缸11的空氣增壓。當在例如既不需要發動機增壓也不需要節流損失再生(即，捕獲)的運行狀況時，可以通過打開第一閥34和第二閥36來建立旁通運行模式。當兩個閥34、36打開時，由於所有的空氣通路31、33、35、37、39之間都相互連接，第一組轉子22的空氣入口 74可以通過通路35與第一組轉子22的空氣出口 78流體連通，第二組轉子24的空氣入口 76也可以與第二組轉子24的空氣出口 80流體連通。因此，在任一組轉子22、24上都沒有產生壓差。同樣，發動機增壓和節流損失再生都不會實現。當在需要節流損失再生的運行狀況時，第一閥34可以置於打開位置且第二閥36可以置於關閉位置。用於再生的典型運行狀況可以包括當發動機以穩定的速度如每分鐘1500轉運行時，和電池66的充電狀態低於預定的最大充電狀態閥值以使得要儲存額外的電能。當閥34處於打開位置時，在第一組轉子22上將不產生任何壓降，因為入口 74通過旁通通路35與出口 78流體連通。如果設有斷開的離合器72，其可以置於分離狀態，使得第一組轉子22不可操作性地連接到輸入驅動部40。可以看出能夠避免旋轉損失，而如果第一組轉子22通過輸入驅動部40旋轉但不提供增壓或再生時則會發生旋轉損失。在本教導的沒有斷開離合器72和嚙合齒輪57、59的各種方面，與圖3的增壓器112類似，第一組轉子22可以仍與圖2的輸入驅動部40和第一組轉子24連接，但是由於閥34、36的位置，將不存在由第一組轉子引起的壓差。
在節流損失回收模式，因為第二閥36處於關閉位置，所有通往發動機13的空氣都可以經過第二組轉子24。控制器68可以控制電動機/發電機50作為發電機。由用作發電機的電動機/發電機50施加的轉矩負載可以有效地降低第二組轉子24的速度，使得節氣門14打開進而在第二組轉子24上施加壓差。也就是說，當節氣門14打開而閥36關閉時，由發動機氣缸11中的往復運動的活塞產生的真空從節氣門14移到第二組轉子24。所產生的從第二組轉子24的入口 76到出口 80的壓降在轉子30、32處產生了轉矩。第二組轉子24能夠有效地起到空氣電動機的功能，提取通過行星齒輪組41傳遞的轉矩並允許電動機/發電機50將該轉矩轉化成儲存的電能。電動機/發電機50可被控制成使得在節流損失回收模式中產生的電能率可以平衡車輛電氣部件使用的電能，保持電池66的充電狀態相對恆定。控制器68可以具有構造成使得再生率和由電動機/發電機50拖曳的相關轉矩與增壓器12所施加到發動機曲軸48的轉矩相平衡的處理器，以避免或者最小化在長期的車輛巡航期間所必需的電池66的循環充電和耗電。可以使用各種傳感器向控制器68提供曲軸48轉矩信息和電池66的充電狀態數據。替代電動機/發電機50，可選擇的可變負載裝置可以例如在圖2中的行星齒輪組的齒圈部件44處操作性地連接至變速驅動器。例如，蓄能器或者滑動摩擦離合器可操作性地連接至齒圈部件44並被控制成通過增壓器12捕獲節流損失能量。在蓄能器的情形中，能量可以作為液壓或者氣壓被儲存。在滑動摩擦離合器的情形中，能量可以通過使離合器滑動而轉化成熱，然後被捕獲成在車輛加熱或冷卻系統中使用。由電動機/發電機50、蓄能器或滑動離合器施加的負載也可以降低太陽齒輪部件42和所連接的增壓器12的速度，且可被控制成管理尤其在否則過量的空氣流進入發動機氣缸11時以高速度進入發動機氣缸11的空氣流。另外，電動機/發電機50可被控制成起電動機的功能，以通過將雙位離合器60置於關於圖7所描述的第一位置來固定太陽齒輪部件42從而起動發動機13。例如，如果發動機13在停止燈處關閉，則電動機/發電機50可被用於通過經行星齒輪組41旋轉曲軸48而重起發動機13。因而，在發動機13關閉期間可以實現燃料節約，且可以通過由再捕獲的節流損失產生的電能來實現發動機13的重起。當太陽齒輪部件42被離合器60固定並且電動機/發電機50被控制成起發電機功能時，發動機13也可以經由曲軸48通過行星齒輪組41提供轉矩來給電池66充電。當可選擇性接合的牙嵌離合器81被接合來將齒輪部件54固定到靜止部件64A從而也保持齒圈部件44和電動機/發電機50靜止時，曲軸48可以提供轉矩來通過行星齒輪組41運行增壓器12。可選擇地，通過控制通往電動機/發電機50的電能以施加轉矩來停止電動機/發電機50，電動機/發電機50可以保持靜止。然而，牙嵌離合器81可被用來避免使用儲存的電能來保持電動機/發電機50靜止。圖6示出了本教導的另一個方面，包括與圖1和3-5的增壓器類似的具有兩組轉子222、224的增壓器212。兩組轉子222、224在通往發動機氣缸11的空氣流中相互平行，並在節氣門214的上遊與其串聯布置。嚙合齒輪256、258控制每組轉子222、224中的轉子的相對正時。當閥237處於所示的打開位置時，空氣經過空氣濾清器到達入口 275，然後被分成通往轉子222、224的兩個獨立的入口 274、276。當相對於轉子222、224的出口 278、280的出口側(空氣流的下遊側)定位的閥236處於如圖6所示的打開位置時，旁通閥234關閉以阻塞空氣通路235，通過兩組轉子222、224在節氣門214處提供空氣壓力增加。如果運行狀況指示節流損失再生模式是期望的，則閥236、237移動到圖6中虛像示出的關閉位置236A、237A。節氣門214移動到完全打開位置，將由在發動機氣缸11中往復運動的活塞產生的真空置於第二組轉子處以在第二組轉子224上產生轉矩。圖2的電動機/發電機50操作性地通過軸62連接到兩組轉子222、224，並被控制成起發電機的功能，因此轉子224的轉矩被轉化為電能儲存在電池66中。當所有的閥234、236、237都打開時，可以使用旁通模式。圖7更詳細地示出了圖2中的雙位離合器60。離合器60包括花鍵連接到延伸部84的反作用盤82，所述延伸部花鍵連接到軸62。反作用盤82通過軸承85支承在軸86上。太陽齒輪部件42固定到軸86上或與其一體形成，並與軸86 —起旋轉。包含在彈簧殼體90中的彈簧88偏壓摩擦盤92使之與反作用盤82接合。當摩擦盤92與反作用盤82如圖7所示接合時，離合器60處於第二位置，軸62因此通過離合器60連接成與太陽齒輪部件42以相同的速度旋轉。離合器60包括致動器94，該致動器帶有保持在線圈支承件98中的線圈96，該線圈支承件固定到靜止部件66A如齒輪組41的殼體上。電池66A可以由控制器68B控制成選擇性地給線圈96通電。電池66A和控制器68B可以與用來控制電動機/發電機50的電池66和控制器68相分離。可選擇地，可使用相同的電池66和控制器68來控制離合器60。當線圈96被通電時，摩擦盤92通過磁力被朝向線圈96拉到如虛像所示的第一位置92A。通電的線圈96的磁力克服彈簧88的力，且彈簧88被摩擦盤92壓縮。在第一位置92A，摩擦盤92被保持到靜止部件64A上，制動太陽齒輪部件42。在第一位置摩擦盤92不與反作用盤82相接觸，使得軸62不被離合器60保持靜止。說明書和附圖中所使用的附圖標記和對應的部件如下10發電機組件11發動機氣缸12增壓器13發動機14節氣門16節氣門本體18集氣室20 歧管21空氣濾清器22第一組轉子24第二組轉子26第一組的第一轉子28第一組的第二轉子30第二組的第一轉子31空氣通路32第二組的第二轉子33空氣通路34 第一閥
35空氣通路36第二閥37空氣通路39空氣通路40輸入驅動部41齒輪裝置42太陽齒輪部件44齒圈部件46行星架部件47小齒輪48曲軸49帶驅動器50電動機/發電機52電機軸53電機轉子

54可旋轉齒輪55定子56嚙合齒輪57嚙合齒輪58嚙合齒輪59嚙合齒輪60雙位離合器62軸64靜止部件64A靜止部件64B靜止部件64C靜止部件66電池68控制器68A控制器68B控制器70電力逆變器72可選擇的離合器74空氣入口76空氣入口78空氣出口80空氣出口81牙嵌離合器8182反作用盤
84延伸部85 軸承86 軸88 彈簧90彈簧殼體92摩擦盤92A摩擦盤的第一位置94致動器96線圈98線圈支承件112增壓器115旁通閥122第一組轉子124第二組轉子141複合式行星齒輪組142A太陽齒輪部件142B太陽齒輪部件144A齒圈部件144B齒圈部件146行星架147A小齒輪147B小齒輪154可旋轉齒輪156嚙合齒輪 158嚙合齒輪174空氣入口176空氣入口178空氣出口180空氣出口212增壓器214節氣門222第一組轉子224第二組轉子234閥235通路236閥236A閥236的關閉位置237閥237A閥237的關閉位置
256 嚙合齒輪258 嚙合齒輪274 空氣入口275 空氣入口276 空氣入口278 空氣出口280 空氣出口儘管已經詳細地描述了用於實施本教導的許多方面的最佳模式，但是熟悉本教導相關領域的技術人員將會認識到包括在所附權利要求的範圍內的用於實現本教導的各種可選擇的方面。
權利要求
1.一種用於控制通往發動機的空氣流的組件，所述發動機具有氣缸和在位於通往所述氣缸的空氣流中的節氣門本體中的節氣門，所述組件包括 增壓器，所述增壓器具有第一組轉子和第二組轉子，所述第一組轉子和第二組轉子與所述節氣門串聯地布置在通往所述氣缸的空氣流中並且相互平行； 齒輪裝置，所述齒輪裝置可操作性地連接至所述增壓器； 負載裝置，所述負載裝置可操作性地通過所述齒輪裝置連接至所述增壓器；以及 可控制的閥，所述可控制的閥包括可操作成控制所述第一組轉子的空氣入口和空氣出口之間的空氣流的第一閥和可操作成控制從所述第一組轉子的出口到所述節氣門的空氣流的第二閥；所述第一閥、所述第二閥和所述節氣門可選擇性地定位成，在第一預定的發動機運行狀況下允許兩組轉子都向所述氣缸提供增壓壓力，並且在第二預定的發動機運行狀況下僅允許所述第二組轉子通過所述齒輪裝置向所述負載裝置傳遞由於所述第二組轉子上的壓差而產生的轉矩，從而再捕獲節流損失。
2.如權利要求1所述的組件，其中，所述負載裝置是電動機/發電機，所述電動機/發電機可選擇性地作為電動機運行以通過所述齒輪裝置向所述兩組轉子施加轉矩並可選擇性地作為發電機運行以將由所述第二組轉子施加的轉矩轉化為電能。
3.如權利要求1所述的組件，其中，所述發動機具有曲軸，並且所述齒輪裝置具有與所述負載裝置操作性地連接的第一部件、與所述曲軸操作性地連接的第二部件、和可連接成與所述增壓器一起旋轉的第三部件。
4.如權利要求3所述的組件，其中，所述第一部件是齒圈部件，所述第二部件是行星架部件，並且所述第三部件是太陽齒輪部件。
5.如權利要求3所述的組件，還包括可控制成在第一位置和第二位置之間移動的離合器，其中，所述離合器可操作成在處於所述第一位置時使所述第三部件與靜止部件固定在一起且在處於所述第二位置時將所述第三部件連接成與所述第二組轉子一起旋轉。
6.如權利要求5所述的組件，其中，當所述離合器處於所述第一位置時，所述負載裝置可作為電動機運行，以通過所述齒輪裝置向所述曲軸提供負載來起動所述發動機。
7.如權利要求5所述的組件，還包括 電池，所述電池操作性地連接至所述負載裝置；並且 其中，當所述離合器處於所述第一位置時，所述負載裝置可作為發電機運行，以通過所述齒輪裝置將從所述曲軸提供的轉矩轉化為儲存在所述電池中的電能。
8.如權利要求7所述的組件，還包括 控制器，所述控制器操作性地連接至所述電池和所述負載裝置； 其中，所述控制器可操作成控制所述負載裝置作為電動機和發電機的運行，以維持所述電池的相對恆定的充電狀態。
9.如權利要求3所述的組件，還包括離合器，所述離合器可控制成保持所述第一部件和所述負載裝置靜止，以使得來自所述曲軸的轉矩通過所述齒輪裝置提供給所述增壓器。
10.如權利要求1所述的組件，其中，所述可控制的閥包括可選擇性地從防止所述第一組轉子的空氣入口與所述第一組轉子的空氣出口流體連通的關閉位置移動到所述第一組轉子的空氣入口與所述第一組轉子的空氣出口流體連通從而防止所述第一組轉子上的任何壓差的打開位置的所述第一閥；並且所述可控制的閥包括可選擇性地從防止所述第一組轉子的空氣出口與所述節氣門本體流體連通的第一位置移動到所述第一組轉子的空氣出口與所述節氣門本體流體連通的第二位置的所述第二閥。
11.如權利要求10所述的組件，其中，在所述第一預定的發動機運行狀況下，所述第一閥處於所述關閉位置且所述第二閥處於所述打開位置，以允許兩組轉子向所述氣缸提供增壓壓力；並且 在所述第二預定的發動機運行狀況下，所述第一閥處於所述打開位置，所述第二閥處於所述關閉位置，並且所述節氣門處於相對打開的位置，以使得所述第二組轉子通過所述齒輪裝置向所述負載裝置施加轉矩，從而再捕獲節流損失。
12.如權利要求1所述的組件，還包括離合器，所述離合器可選擇性地接合以將所述第一組轉子的第一轉子連接成以與所述第二組轉子的第一轉子相同的速度旋轉，其中，所述離合器在所述第二預定的發動機運行狀況下分離。
13.如權利要求1所述的組件，還包括一組互相嚙合的齒輪，所述一組互相嚙合的齒輪包括連接成與所述第二組轉子的第一轉子一起旋轉的第一齒輪和與所述第一齒輪嚙合並連接成與所述第二組轉子的第二轉子一起旋轉的第二齒輪。
14.一種用於控制通往發動機的空氣流的組件，所述發動機具有曲軸、氣缸和在位於通往所述氣缸的空氣流中的節氣門本體中的節氣門，所述組件包括 進氣歧管，所述進氣歧管在所述節氣門本體的下遊限定出集氣室； 增壓器，所述增壓器與所述節氣門串聯地布置在通往所述氣缸的空氣流中，其中，所述增壓器具有第一組轉子和與所述第一組轉子平行地設置在通往所述氣缸的空氣流中的第二組轉子，並且所述增壓器構造成使得每組轉子都具有獨立的空氣入口和獨立的空氣出Π ； 負載裝置； 齒輪裝置，所述齒輪裝置具有與所述負載裝置操作性地連接的第一部件、與所述曲軸操作性地連接的第二部件、和可選擇性地連接成與所述第二組轉子一起旋轉的第三部件； 離合器，所述離合器當處於第一位置時可操作成選擇性地使所述第三部件與靜止部件接合以將所述第三部件固定到所述靜止部件，而當處於第二位置時可操作成選擇性地使所述第三部件與所述第二組轉子接合；以及 可控制的閥，所述可控制的閥包括可操作成控制所述第一組轉子的空氣入口和空氣出口之間的空氣流的第一閥和可操作成控制從所述第一組轉子的出口到所述節氣門的空氣流的第二閥；所述第一閥、所述第二閥和所述節氣門可選擇性地定位成，在第一預定的發動機運行狀況下允許兩組轉子向所述氣缸提供增壓壓力，並且在第二預定的發動機運行狀態下僅允許所述第二組轉子通過所述齒輪裝置向所述負載裝置施加轉矩，使得當雙位置離合器處於所述第二位置時，通過所述齒輪裝置從所述增壓器向所述負載裝置提供由於所述增壓器上的壓降而產生的轉矩。
15.如權利要求14所述的組件，還包括 位於連接所述第一組轉子的空氣出口和所述第一組轉子的空氣入口的旁通通路中的所述第一閥，其中，所述第一閥可選擇性地從防止所述第一組轉子的空氣入口通過所述旁通通路與所述第一組轉子的空氣出口流體連通的關閉位置移動到所述第一組轉子的空氣入口通過所述旁通通路與所述第一組轉子的空氣出口流體連通從而防止所述第一組轉子上的壓差的打開位置；和 可選擇性地從防止所述第一組轉子的空氣出口與所述節氣門流體連通的第一位置移動到所述第一組轉子的空氣出口與所述節氣門流體連通的第二位置的所述第二閥； 其中，不論所述第一閥和所述第二閥的位置如何，所述第二組轉子的空氣出口與所述節氣門持續地流體連通；並且 所述離合器、所述負載裝置以及所述第一閥、所述第二閥和所述節氣門可控制成建立 所述第一組轉子和所述第二組轉子都可操作成對通往所述發動機的空氣流進行增壓的增壓模式； 沒有任何一組轉子被操作成對通往所述發動機的空氣流進行增壓或者能夠在所述負載裝置中捕獲節流損失的旁通模式；和 僅所述第二組轉子可操作成影響所述負載裝置中節流損失的捕獲並且沒有任何一組轉子可操作成對通往所述發動機的空氣流進行增壓的再生模式。
16.一種用於控制通往發動機的空氣流的組件，所述發動機具有氣缸和在位於通往所述氣缸的空氣流中的節氣門本體中的節氣門，所述組件包括 增壓器，所述增壓器具有第一組轉子和第二組轉子，所述第一組轉子和第二組轉子與所述節氣門串聯地布置在通往所述氣缸的空氣流中並且相互平行； 齒輪裝置，所述齒輪裝置可操作性地連接至所述增壓器； 電動機/發電機，所述電動機/發電機可操作性地通過所述齒輪裝置連接至所述增壓器，所述電動機/發電機可選擇性地作為電動機運行以通過所述齒輪裝置向所述兩組轉子施加轉矩，並可選擇性地作為發電機運行以將由所述第二組轉子施加的轉矩轉化為電能；電池，所述電池操作性地連接至所述電動機/發電機； 控制器，所述控制器操作地連接至所述電池和所述電動機/發電機；以及可控制的閥，所述可控制的閥包括可操作成控制所述第一組轉子的空氣入口和空氣出口之間的空氣流的第一閥和可操作成控制從所述第一組轉子的出口到所述節氣門的空氣流的第二閥；所述第一閥、所述第二閥和所述節氣門可選擇性地定位成，在第一預定的發動機運行狀況下允許兩組轉子都向所述氣缸提供增壓壓力，並且在第二預定的發動機運行狀況下僅允許所述第二組轉子通過所述齒輪裝置向所述電動機/發電機傳遞由於所述第二組轉子上的壓差而產生的轉矩，從而再捕獲節流損失； 其中，所述電動機/發電機當離合器處於第一位置時可作為發電機運行，以通過所述齒輪裝置將從曲軸提供的轉矩轉化為儲存在所述電池中的電能；並且 所述控制器可操作成控制所述電動機/發電機作為電動機和發電機的運行，以維持所述電池的相對恆定的充電狀態。
17.如權利要求16所述的組件，其中，所述可控制的閥包括可選擇性地從防止所述第一組轉子的空氣入口與所述第一組轉子的空氣出口流體連通的關閉位置移動到所述第一組轉子的空氣入口與所述第一組轉子的空氣出口流體連通從而防止所述第一組轉子上的任何壓差的打開位置的所述第一閥；並且 所述可控制的閥包括可選擇性地從防止所述第一組轉子的空氣出口與所述節氣門本體流體連通的第一位置移動到所述第一組轉子的空氣出口與所述節氣門本體流體連通的第二位置的所述第二閥。
18.如權利要求17所述的組件，其中，在所述第一預定的發動機運行狀況下，所述第一閥處於所述關閉位置且所述第二閥處於所述打開位置，以允許兩組轉子向所述氣缸提供增壓壓力；並且 在所述第二預定的發動機運行狀況下，所述第一閥處於所述打開位置，所述第二閥處於所述關閉位置，並且所述節氣門處於相對打開的位置，以使得所述第二組轉子通過所述齒輪裝置向所述電動機/發動機施加轉矩，從而再捕獲節流損失。
19.如權利要求16所述的組件，還包括可選擇性地接合以將所述第一組轉子的第一轉子連接成以與所述第二組轉子的第一轉子相同的速度旋轉的所述離合器，其中，所述離合器在所述第二預定的發動機運行狀況下分離。
20.如權利要求16所述的組件，還包括一組互相嚙合的齒輪，所述一組互相嚙合的齒輪包括連接成與所述第二組轉子的第一轉子一起旋轉的第一齒輪和與所述第一齒輪嚙合並連接成與所述第二組轉子的第二轉子一起旋轉的第二齒輪。
全文摘要
本發明涉及具有兩個轉子組的增壓器組件。在發動機組件中提供了具有兩組轉子的增壓器。在高發動機空氣流狀況下兩組轉子都被用來對空氣流進行增壓，而在低空氣流狀況下，僅其中一組轉子可操作成將由節流損失壓降產生的轉矩轉化為儲存在負載裝置中的能量。所捕獲的節流損失可以是例如在車輛巡航期間經由電動機/發電機儲存在電池中的電能。
文檔編號F02B37/013GK103032153SQ20121044506
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月29日 優先權日2011年9月30日
發明者W·N·埃博根, R·P·本傑 申請人:伊頓公司