專利名稱：用于節(jié)流損失再生的增壓器組件及其控制方法
用于節(jié)流損失再生的增壓器組件及其控制方法
相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)要求2011年9月30日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 61/541，593和2012年8 月16日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 61/683，939的權(quán)益，所述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合入 本文中。技術(shù)領(lǐng)域
本教導(dǎo)總體上涉及與發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門串聯(lián)布置的增壓器。
背景技術(shù)：
小尺寸的具有能量效率的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于燃料經(jīng)濟(jì)性和降低成本來說是期望的。較小 的發(fā)動(dòng)機(jī)與較大的發(fā)動(dòng)機(jī)相比提供較小的轉(zhuǎn)矩。有時(shí)采用增壓器來增加可從發(fā)動(dòng)機(jī)得到的 轉(zhuǎn)矩。在低發(fā)動(dòng)機(jī)速度時(shí)，當(dāng)車輛駕駛員通過下壓加速器踏板而要求獲得更高的轉(zhuǎn)矩時(shí)，增 壓器向發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管提供額外的空氣，對(duì)空氣壓力進(jìn)行增壓，從而允許發(fā)動(dòng)機(jī)在較低的 發(fā)動(dòng)機(jī)速度下產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩。發(fā)明內(nèi)容
本教導(dǎo)總體上包括用于控制通往發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流的組件。發(fā)動(dòng)機(jī)具有氣缸并且具 有在位于通往氣缸的空氣流中的節(jié)氣門本體中的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門。節(jié)氣門和增壓器被控制成 使得在節(jié)氣門上(在節(jié)氣門前后兩側(cè))產(chǎn)生的壓降選擇性地分配在節(jié)氣門和/或增壓器 上。壓降是由于由在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞所產(chǎn)生的真空并且是因?yàn)樵诘凸?jié)氣門 (即，僅部分打開的節(jié)氣門)狀況下由在節(jié)氣門周圍的空氣流中的渦流所產(chǎn)生的低效性而 產(chǎn)生的。與節(jié)氣門上的壓降相關(guān)的能量通常未被利用，因而被稱為“節(jié)流損失”。在該組件 中，壓降可被置于增壓器上，在增壓器上產(chǎn)生能夠例如通過被轉(zhuǎn)換成儲(chǔ)存的能量而被利用 的轉(zhuǎn)矩(即，節(jié)流損失被“捕獲”、“再生”或“回收”)。
更具體地，用于控制通往發(fā)動(dòng)機(jī)——該發(fā)動(dòng)機(jī)具有曲軸、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸和在位于通 往發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣流上游的節(jié)氣門體中的節(jié)氣門——的空氣流的組件包括增壓器，該增 壓器具有在通往發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流中與節(jié)氣門串聯(lián)的一組轉(zhuǎn)子。齒輪裝置具有與負(fù)載裝置操 作性地連接的第一部件、與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸可操作性地連接的第二部件和與增壓器可操作性地 連接的第三部件。負(fù)載裝置可以是電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，但不局限于此。負(fù)載裝置可選擇性地 控制成通過齒輪裝置改變轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，從而使節(jié)氣門打開。節(jié)氣門上的壓降然后轉(zhuǎn)移 至轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而使節(jié)流損失再生。
在本教導(dǎo)的一個(gè)方面中，控制器操作性地連接到電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，并且配置成控 制電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)交替地作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行。電池操作性地連接到控制器和電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)。在當(dāng)電池的充電狀態(tài)達(dá)到預(yù)定的第一水平時(shí)相對(duì)恒定的發(fā)動(dòng)機(jī)速度期間，電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)被控制成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，以將轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在電池中的能量，直到電 池的充電狀態(tài)達(dá)到比第一水平高的預(yù)定的第二水平。當(dāng)節(jié)氣門被較少地打開，使得較少的壓降被分配到轉(zhuǎn)子時(shí)，然后電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)被控制成在電池的充電狀態(tài)達(dá)到預(yù)定的第二水 平后作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，以在曲軸處提供轉(zhuǎn)矩，直到電池的充電狀態(tài)再次達(dá)到預(yù)定的第一水平。
本教導(dǎo)的上述特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)以及其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在下面結(jié)合附圖對(duì)用于實(shí)施本 教導(dǎo)的最佳模式的詳細(xì)描述中變得顯而易見。


圖1是根據(jù)本教導(dǎo)一個(gè)方面的具有串聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門和增壓器的組件的局部 剖視圖形式的示意圖，帶有可操作性地連接到增壓器的行星齒輪組和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。
圖2是根據(jù)本教導(dǎo)的備選方面的復(fù)合式行星齒輪組的示意性立體圖，該復(fù)合式行 星齒輪組可用于代替圖1中的行星齒輪組。
圖3是與圖1中的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)連接的電池的充電狀態(tài)的時(shí)間曲線圖。
圖4是圖1中的節(jié)氣門上的壓降的時(shí)間曲線圖。
圖5是圖1中的增壓器上的壓降的時(shí)間曲線圖。
圖6是具有圖1中的組件的車輛的示意圖，示出了在加速期間提供低端增壓的第 一驅(qū)動(dòng)模式和在大功率需求時(shí)的加速期間提供增壓的第二驅(qū)動(dòng)模式。
圖7是圖6的車輛的示意圖，示出了在車輛巡航期間具有混合動(dòng)力功能的第三驅(qū) 動(dòng)模式和在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)通過電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)提供發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)/停止功能和輔助驅(qū)動(dòng)的第 四驅(qū)動(dòng)模式。
圖8是圖6和圖7的車輛的示意圖，示出了節(jié)流損失再生模式。
圖9是圖6-8車輛的示意圖,示出了再生制動(dòng)模式。
圖10是圖1中的雙位離合器的示意圖。
具體實(shí)施方式
參考附圖，所有附圖中相同的參考標(biāo)記指示相同的部件，圖1示出了發(fā)動(dòng)機(jī)組件 10，其包括與布置在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管20中的集氣室18的空氣流上游側(cè)的節(jié)氣門本體16中 的節(jié)氣門14串聯(lián)的增壓器12，空氣通過進(jìn)氣歧管引入到發(fā)動(dòng)機(jī)11的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸15中。節(jié) 氣門14在本文中也被稱為節(jié)流閥。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸15內(nèi)的活塞移動(dòng)產(chǎn)生使空氣通過集氣室18 的真空。節(jié)氣門14在空氣流中位于增壓器12的下游并控制從節(jié)氣門本體16到發(fā)動(dòng)機(jī)氣 缸15的空氣流。在本文中，當(dāng)空氣流被引導(dǎo)通過兩個(gè)部件時(shí)，如果空氣流的方向要求空氣 在流經(jīng)第一部件之前流經(jīng)第二部件，則第一部件位于第二部件的空氣流的“下游”。類似地， 當(dāng)空氣流被引導(dǎo)通過兩個(gè)部件時(shí)，如果空氣流的方向要求空氣在流經(jīng)第二部件之前流經(jīng)第 一部件，則第一部件位于第二部件的空氣流的“上游”。節(jié)氣門14被示出為位于增壓器12 的下游。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)增壓器12位于節(jié)氣門14的下游時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)本文描述的增壓器12 的功能。在任一結(jié)構(gòu)中，節(jié)氣門14和增壓器12被認(rèn)為在通往發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸15的空氣流中相 互串聯(lián)。當(dāng)流過一個(gè)部件的空氣隨后流過另一個(gè)部件時(shí)，則這兩個(gè)部件在通往發(fā)動(dòng)機(jī)11的 空氣流中相互“串聯(lián)”。
增壓器12可具有一組轉(zhuǎn)子，其中第一轉(zhuǎn)子26能與第二轉(zhuǎn)子28接合。每個(gè)轉(zhuǎn)子26、 28可具有多個(gè)葉片。增壓器12可增加集氣室18上游的空氣壓力，迫使更多的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸15，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率。當(dāng)不需要發(fā)動(dòng)機(jī)增壓時(shí)，旁通閥34可選擇性地移動(dòng)成 允許流過空氣濾清器21 (即，過濾器)的進(jìn)氣繞過增壓器12。當(dāng)閥34處于關(guān)閉位置時(shí)，沒 有空氣流過旁通通路35，使得除非通過增壓器12，轉(zhuǎn)子26、28的空氣入口 74不與轉(zhuǎn)子26、 28的空氣出口 78流體連通，使得通過轉(zhuǎn)子26、28建立壓差成為可能。換句話說，當(dāng)閥34處 于關(guān)閉位置時(shí)，不會(huì)發(fā)生箭頭所示的空氣流過旁通通路35的情況。發(fā)動(dòng)機(jī)組件10的發(fā)動(dòng) 機(jī)11在圖6-9中示意性地示出為車輛13的部件。
節(jié)氣門14和旁通閥34被示出為蝶形閥，每一個(gè)都可以繞各自的樞軸在關(guān)閉位置 和打開位置之間旋轉(zhuǎn)。在關(guān)閉位置，節(jié)氣門14或閥34大體上垂直于各環(huán)繞的節(jié)氣門體16 或旁通通路35的壁。在完全打開位置，節(jié)氣門14或閥34大體上平行于各環(huán)繞的節(jié)氣門體 16或旁通通路35的壁。該位置表示完全打開的節(jié)氣門。節(jié)氣門14和旁通閥34也可移動(dòng) 到關(guān)閉位置和打開位置之間的多種中間位置。在圖1中，節(jié)氣門14和閥34都示出為處于 中間位置。控制器68A控制節(jié)氣門14和閥34的操作?？刂破?8A可以是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。
增壓器12可以是固定排量的增壓器，例如在每次旋轉(zhuǎn)中輸出固定量的空氣的羅 茨式增壓器。從增壓器12輸出的增加的空氣隨后在受迫進(jìn)入集氣室18時(shí)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(zhuǎn)速度來增加壓力。每次增壓器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)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(fā) 動(dòng)機(jī)速度下增加壓力，因?yàn)榱_茨式增壓器作為泵而不是作為壓縮機(jī)運(yùn)行。羅茨式增壓器輸 送的空氣的壓縮發(fā)生在增壓器12下游的發(fā)動(dòng)機(jī)集氣室18中。可選擇地，增壓器12可以是 壓縮機(jī)，如基于旋轉(zhuǎn)速度來增加壓力的離心式壓縮機(jī)。離心式增壓器在空氣經(jīng)過增壓器時(shí) 壓縮空氣，但是要獲得預(yù)定的壓力，必須以比羅茨式增壓器高的速度運(yùn)行。
組件10包括可以是行星齒輪組41的齒輪裝置，該行星齒輪組41具有太陽(yáng)齒輪部 件42、齒圈部件44和行星架部件46，該行星架部件以可旋轉(zhuǎn)的方式支持與齒圈部件44和 太陽(yáng)齒輪部件42嚙合的一組小齒輪47。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)分離式離合器55被接合以將曲軸48與 可通過帶輪83A轉(zhuǎn)動(dòng)的軸59連接時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸48能夠通過帶驅(qū)動(dòng)器49與行星架部件46 一起旋轉(zhuǎn)，帶輪83A與帶驅(qū)動(dòng)器49的帶82驅(qū)動(dòng)性地接合。發(fā)動(dòng)機(jī)分離式離合器55在本文 也被稱為第三離合器。
電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50可具有可旋轉(zhuǎn)的電機(jī)軸52，在電機(jī)軸52上固定有可旋轉(zhuǎn)齒輪 54。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50是一種負(fù)載裝置，當(dāng)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行以將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在電池66 中的電能時(shí)其可以產(chǎn)生負(fù)載，當(dāng)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)其可以施加轉(zhuǎn)矩負(fù)載。負(fù)載為可變負(fù)載， 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50的速度是可控的。電機(jī)軸52由電機(jī)轉(zhuǎn)子63驅(qū)動(dòng)。定子65固定到 諸如電機(jī)殼體的靜止部件64上。可旋轉(zhuǎn)齒輪54可以與齒圈部件44嚙合。太陽(yáng)齒輪部件 42可以連接成與增壓器12的第一轉(zhuǎn)子26 —起旋轉(zhuǎn)。由于一組互相嚙合的齒輪51、53，當(dāng) 第一轉(zhuǎn)子26旋轉(zhuǎn)時(shí)第二轉(zhuǎn)子28也旋轉(zhuǎn)。齒輪51連接成與第一轉(zhuǎn)子26 —起旋轉(zhuǎn)并與齒輪 53接合，該齒輪53連接成與第二轉(zhuǎn)子28 —起旋轉(zhuǎn)。
帶驅(qū)動(dòng)器49可被稱為前發(fā)動(dòng)機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)(FEAD)，因?yàn)橹T如電氣附件之類的車輛 電氣設(shè)備80在離合器55接合時(shí)也可通過帶驅(qū)動(dòng)器49的帶82或者經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸48驅(qū) 動(dòng)，并且在離合器55未接合時(shí)、例如在本文中關(guān)于圖7所討論的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)/停止模式期 間當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11停止時(shí)，可通過電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50驅(qū)動(dòng)。帶輪83B與帶82驅(qū)動(dòng)性地接合， 且軸86與帶輪83B —起旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動(dòng)車輛電氣設(shè)備80。另一帶輪83C與帶82驅(qū)動(dòng)性地接合并且驅(qū)動(dòng)與行星架46連接的軸88。
在本教導(dǎo)的某些方面中，齒輪裝置可以是如圖2所示的復(fù)合式雙行星齒輪組141， 其具有兩個(gè)齒圈部件144AU44B、兩個(gè)太陽(yáng)齒輪部件142A、142B、和一個(gè)共用行星架部件 146，該共用行星架部件146能夠支持能夠與一個(gè)齒圈部件144A和一個(gè)太陽(yáng)齒輪部件142A 嚙合的第一組小齒輪147A和能夠與另一個(gè)齒圈部件144B和另一個(gè)太陽(yáng)齒輪部件142B嚙 合的第二組小齒輪147B。盡管每組小齒輪147AU47B包括多個(gè)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(gè)小齒輪。圖1中的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸48可與輸入太陽(yáng) 齒輪部件142 —起旋轉(zhuǎn)，或者可通過帶驅(qū)動(dòng)器49連接到輸入太陽(yáng)齒輪部件142。與圖1中 類似的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可具有與可旋轉(zhuǎn)齒輪154 —起旋轉(zhuǎn)的電機(jī)軸，該可旋轉(zhuǎn)齒輪154可 與輸入側(cè)齒圈部件144A嚙合?？尚D(zhuǎn)齒輪154與圖1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(即，非旋轉(zhuǎn)部件)上。太陽(yáng)齒輪部件142B 可連接成與圖1中的增壓器12的第一轉(zhuǎn)子26 —起旋轉(zhuǎn)。
圖1中的太陽(yáng)齒輪部件42 (或圖2中的備用雙行星齒輪組141的輸出太陽(yáng)齒輪部 件142B)可通過控制雙位離合器57與增壓器12的第一轉(zhuǎn)子26選擇性地連接，該雙位離合 器57能使太陽(yáng)齒輪部件42與軸62相連接，該軸62與轉(zhuǎn)子26 —起旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子26。雙 位離合器57在本文中也被稱為第一離合器。雙位離合器57可通過電子控制器68B和致動(dòng) 器94控制成在圖10示出的兩個(gè)可選擇的位置之間移動(dòng)。在第一位置，離合器57將圖1中 的太陽(yáng)齒輪部件42或圖2中的輸出太陽(yáng)齒輪部件142B固定到靜止部件64A例如發(fā)動(dòng)機(jī)缸 體。當(dāng)離合器57處于第一位置時(shí)，行星齒輪組41或141不與增壓器12操作性地連接。在 第二位置，離合器57將太陽(yáng)齒輪部件42或142A連接成隨增壓器12的第一轉(zhuǎn)子26共同旋 轉(zhuǎn)(即，以相同速度旋轉(zhuǎn))。
圖10更詳細(xì)地示出了圖1中的雙位離合器57。離合器57包括花鍵連接到延伸 部84的反作用盤81，所述延伸部花鍵連接到軸62。反作用盤81通過軸承85支承在軸86 上。太陽(yáng)齒輪部件42固定到軸86上或與其一體形成，并與軸86—起旋轉(zhuǎn)。包含在彈簧殼 體90中的彈簧89偏壓摩擦盤92使之與反作用盤81接合。當(dāng)摩擦盤92與反作用盤81如 圖10所示接合時(shí)，離合器57處于第二位置，軸62因此通過離合器57連接成與太陽(yáng)齒輪部 件42以相同的速度旋轉(zhuǎn)。離合器57包括致動(dòng)器94，該致動(dòng)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(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)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57。當(dāng)線圈96被通電時(shí)，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89的力，且彈簧89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(dòng)太陽(yáng)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57保持靜止。
如圖1所示，當(dāng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50被控制成作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，電池66可以用來 向電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50提供電力，而當(dāng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50被控制成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電池 66可以用來接收來自電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50的電力。車輛電氣設(shè)備80也可以從電池66獲取 電力?？刂破?8可控制電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的運(yùn)行。當(dāng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電 機(jī)50被控制成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電力逆變器70可以用來將由電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50提供的能量從交流電轉(zhuǎn)化成要儲(chǔ)存在電池66中的直流電，而當(dāng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50被控制成作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，將直流電轉(zhuǎn)化成交流電。
當(dāng)雙位離合器57處于第二位置時(shí)，增壓器12的第一轉(zhuǎn)子26連接成與太陽(yáng)齒輪部件42 —起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)處于此狀態(tài)時(shí)，在增壓器12上從第一轉(zhuǎn)子26處的空氣入口 74到第二轉(zhuǎn)子28處的空氣出口 78產(chǎn)生壓差。如下文所述，雙位離合器57和旁通閥34可選擇性地控制成向發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸提供期望的進(jìn)氣壓力，同時(shí)允許增壓器12和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50被用于向電池66提供再生電能，以用于向車輛電氣設(shè)備提供電力，和/或用于當(dāng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50被控制成作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)向曲軸48提供轉(zhuǎn)矩。
在可在車輛加速期間實(shí)現(xiàn)的也被稱為低端增壓模式的第一車輛驅(qū)動(dòng)模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)11能如圖6中箭頭A所示驅(qū)動(dòng)車輛13，箭頭A從發(fā)動(dòng)機(jī)11經(jīng)車輛變速器61延伸到輪軸。發(fā)動(dòng)機(jī)11能在一個(gè)或兩個(gè)輪軸處為車輪60提供轉(zhuǎn)矩，這取決于車輛動(dòng)力傳動(dòng)系?？赏ㄟ^經(jīng)增壓器12通往發(fā)動(dòng)機(jī)11的氣流提供增壓。當(dāng)要求發(fā)動(dòng)機(jī)增壓時(shí)，例如響應(yīng)于加速器踏板的下壓，節(jié)氣門14可移動(dòng)到比圖1所示的位置相對(duì)更打開的位置。轉(zhuǎn)子26、28可有效地作為泵運(yùn)行以增加通往節(jié)氣門體16和集氣室18的空氣流，以滿足駕駛員需求。在雙位離合器57固定的情況下，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50可被控制成作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)運(yùn)行，以提供持續(xù)可變的傳動(dòng)功能來改變曲軸48處的轉(zhuǎn)矩。
在也在圖6中示出的第二車輛驅(qū)動(dòng)模式中，當(dāng)在車輛加速期間需要高功率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)11能如箭頭A所示驅(qū)動(dòng)車輪60，并且還如箭頭B和C所示當(dāng)離合器57處于第二位置時(shí)驅(qū)動(dòng)增壓器12，從而提供額外增壓。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50可被控制成作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，以通過改變齒輪裝置41 (在圖1中示出并且在圖6中表現(xiàn)為速度偶合裝置)的齒圈部件44 的速度來調(diào)節(jié)增壓，如圖6中通過箭頭D所示。
當(dāng)不需要發(fā)動(dòng)機(jī)增壓時(shí)，在旁通閥34關(guān)閉的情況下，節(jié)流損失(S卩，伴隨移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸所產(chǎn)生的真空而來的壓降)可施加在節(jié)氣門14和增壓器12上。節(jié)氣門14的位置能與增壓器12上期望的壓降相平衡，并且空氣流過增壓器12并通過至少部分關(guān)閉的節(jié)氣門14到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸15。可選擇地，旁通閥34能被關(guān)閉，使得通往發(fā)動(dòng)機(jī)11的所有空氣流必需流過增壓器12。在需要時(shí)可以控制旁通閥34的位置以允許快速調(diào)節(jié)通往發(fā)動(dòng)機(jī)11 的空氣流，從而允許至少一些空氣繞過增壓器12。雙位離合器57可被置于第二位置，使得增壓器12上的壓降所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩將被施加給太陽(yáng)齒輪部件42，從而通過行星齒輪組41提供的轉(zhuǎn)矩分流施加到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸48和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50 (當(dāng)被供電時(shí))。這種操作模式可被稱為節(jié)流損失再生模式，且在圖8中示意性地示出，其中如箭頭E所示被再捕獲的節(jié)流損失當(dāng)離合器55接合并且離合器57處于第二位置時(shí)被用于為發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸48增加功率。備用地或附加地，當(dāng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50被控制成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，如箭頭F所 示，所有或一部分再捕獲的節(jié)流損失可用于給電池66再充電。
起發(fā)電機(jī)作用的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50所施加的轉(zhuǎn)矩負(fù)載可示出為有效地減慢轉(zhuǎn)子 26、28的速度，使得節(jié)氣門14打開，因而施加轉(zhuǎn)子26、28上的壓差。亦即，當(dāng)節(jié)氣門14打開時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸15中的往復(fù)式活塞所產(chǎn)生的真空從節(jié)氣門14移到轉(zhuǎn)子26、28。所得到的從轉(zhuǎn)子26、28的入口 74到出口 78的壓降在轉(zhuǎn)子26、28處產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子26、28有效地起空氣電動(dòng)機(jī)作用，提取經(jīng)行星齒輪組41傳遞的轉(zhuǎn)矩，并且允許通過電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存的電能。在節(jié)流損失再生模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)11可用來通過為車輪60提供牽引力矩而給車輛13提供動(dòng)力，如箭頭G所示。
因此，至少一部分節(jié)流損失可被捕獲為儲(chǔ)存在與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50連接的電池66 中的電能，和/或捕獲為要施加給發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸48的機(jī)械能。在需要對(duì)電池66充電時(shí)，電動(dòng) 機(jī)/發(fā)電機(jī)50可被控制成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。這將使增壓器12減速，因此在不需要增壓時(shí) 的車輛運(yùn)行狀況期間獲得最好的實(shí)現(xiàn)，例如，但不限于，在以1500轉(zhuǎn)/分(rpm)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速的車輛巡航期間，和電池66的充電狀態(tài)小于預(yù)定的最大充電狀態(tài)閾值從而允許儲(chǔ)存額 外的電能時(shí)。當(dāng)電池66的充電狀態(tài)達(dá)到預(yù)定最大水平時(shí)，例如但不限于電池66的100%充 電水平，雙位離合器57可被置于第一位置，使太陽(yáng)齒輪部件42固定。增壓器12于是將空 轉(zhuǎn)。節(jié)氣門14可通過控制器調(diào)節(jié)到將在發(fā)動(dòng)機(jī)中(節(jié)氣門的下游)保持期望的空氣壓力 的位置，因?yàn)楫?dāng)雙位離合器57處于第一位置時(shí)所有壓降將通過節(jié)氣門14?？蛇x擇地，離合 器57僅設(shè)置作為制動(dòng)器以停止增壓器第一轉(zhuǎn)子26，這需要旁通閥34打開，允許空氣繞過增 壓器12并流向節(jié)氣門14。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50可被控制成作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行以將轉(zhuǎn)矩施加到 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸48，這就減少電池66的充電狀態(tài)，并使用經(jīng)由增壓器12捕獲在電池66中的能 量。可使用各種傳感器來將曲軸48轉(zhuǎn)矩信息和電池66充電狀態(tài)數(shù)據(jù)提供給控制器68。
當(dāng)電池充電狀態(tài)然后下降到預(yù)定最小水平、例如但不限于電池66的80%充電水 平時(shí)，雙位離合器57然后可移動(dòng)到第二位置，并且電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50再次被控制成作為發(fā) 電機(jī)運(yùn)行，使得轉(zhuǎn)矩通過行星齒輪組41從增壓器12施加到電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50，并轉(zhuǎn)化為儲(chǔ) 存在電池66中的電能。當(dāng)充電狀態(tài)再次達(dá)到最大水平時(shí)，雙位離合器57可移回到第一位 置，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行以提供轉(zhuǎn)矩給曲軸48，增壓器12空轉(zhuǎn)，節(jié)氣門14 可調(diào)節(jié)成維持期望的發(fā)動(dòng)機(jī)氣壓。在車輛巡航期間可用的該混合操作模式在圖7中示意性 地示出。當(dāng)離合器55關(guān)閉時(shí)，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50可在作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行(如箭頭H所示，使 用來自捕獲的節(jié)流損失的儲(chǔ)存能量為發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸48提供動(dòng)力)和作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行(在巡 航模式期間為圖7的電池66再充電)之間循環(huán)。發(fā)動(dòng)機(jī)11也為車輪60提供動(dòng)力，如箭頭 J所示。
圖3-5圖示了巡航期間控制雙位離合器57、節(jié)氣門14和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50的循 環(huán)。圖3顯示了電池66中的充電(正斜率)和放電(負(fù)斜率)的循環(huán)，其中充電狀態(tài)200 隨時(shí)間在預(yù)定最小水平202 (即，預(yù)定的第一水平)和預(yù)定最大水平204 (即，預(yù)定的第二水 平)之間變化。圖4示出了與電池66的充電和放電相對(duì)應(yīng)的節(jié)氣門14上的壓降。當(dāng)電池 66充電時(shí)，節(jié)氣門14上的壓降206是相對(duì)低的水平208，因?yàn)楫?dāng)全部壓降中的一部分被置 于增壓器12上時(shí)，節(jié)氣門14移到更開放的位置。當(dāng)電池66由于增壓器12空轉(zhuǎn)而放電并 且維持期望的發(fā)動(dòng)機(jī)氣壓所需的全部壓降都通過節(jié)氣門14時(shí)，節(jié)氣門14被調(diào)節(jié)到較少打 開位置，節(jié)氣門14上的壓降是相對(duì)高的水平210。
可通過在將作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50的轉(zhuǎn)矩負(fù)載控制到較低水平從 而以較慢的速度給電池66充電，或者通過增加充電狀態(tài)的最小水平202和充電狀態(tài)的最大 水平204之間的范圍，來調(diào)節(jié)圖3中所示的循環(huán)周期218。當(dāng)電池66正在充電時(shí)，增壓器 12上的壓降212是相對(duì)高的水平214，因?yàn)楫?dāng)全部壓降中的一部分被置于增壓器12上時(shí)， 節(jié)氣門14移到更開放的位置。當(dāng)電池66由于增壓器12空轉(zhuǎn)而放電并且維持期望的發(fā)動(dòng) 機(jī)氣壓所需的全部壓降都通過節(jié)氣門14時(shí)，節(jié)氣門14被調(diào)節(jié)到較少打開位置，增壓器12 上的壓降在相對(duì)低的水平216。
在本教導(dǎo)的另一個(gè)方面中，作為在車輛巡航期間在電池66的最大和最小充電狀 態(tài)之間循環(huán)的一個(gè)替換方案，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50可被控制成使得再生電能比率與車輛電氣 部件所使用的能量相平衡，從而保持電池66的充電狀態(tài)相對(duì)恒定。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50的 再生率和相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩拖曳與增壓器12施加到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸48上的轉(zhuǎn)矩相平衡，以在車輛巡 航期間避免或減少循環(huán)充電和放電模式。
代替電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50，一個(gè)或多個(gè)可供選擇的可控負(fù)載裝置可操作性地連接到 圖2中的齒圈部件44或144B。例如，具有液壓泵或氣動(dòng)泵的蓄能器、可滑動(dòng)的摩擦離合器、 或者彈簧可操作性地連接到齒圈部件44或144B，并可被控制成經(jīng)由增壓器12捕獲節(jié)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(chǔ)存。在可滑動(dòng)的摩擦離合器 的情形中，能量可以通過使離合器滑動(dòng)而轉(zhuǎn)化成熱，然后被捕獲成在車輛加熱或冷卻系統(tǒng) 中使用。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50、蓄能器、彈簧、或者可滑動(dòng)的摩擦離合器所施加的負(fù)載也能減 慢太陽(yáng)齒輪部件42或142B以及所連接的增壓器12，且可被控制成管理尤其當(dāng)存在通往發(fā) 動(dòng)機(jī)氣缸11的過量空氣流時(shí)以高速度進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸11的空氣流。
另外，當(dāng)雙位離合器57被置于第一位置以使太陽(yáng)齒輪部件42或142B固定并且離 合器55被接合時(shí)，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50可被控制成作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。圖7圖 示了發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)-停止模式，其中箭頭H示出了來自電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50的用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī) 11的功率流。例如，如果發(fā)動(dòng)機(jī)11在停止燈處停機(jī)，則電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50可用于重啟發(fā)動(dòng) 機(jī)。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)11停機(jī)期間可實(shí)現(xiàn)燃料節(jié)約，并且可通過由再捕獲的節(jié)流損失產(chǎn)生的 電能來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的重啟。當(dāng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50被控制成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行并且雙位離合 器57處于第一位置以固定太陽(yáng)齒輪部件42時(shí)，該發(fā)動(dòng)機(jī)可經(jīng)行星齒輪組41或141提供轉(zhuǎn) 矩以給電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50充電。
當(dāng)可選擇性接合的牙嵌離合器79被接合來將齒輪部件54固定到靜止部件64從 而也保持齒圈部件44和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50靜止時(shí)，曲軸48可以提供轉(zhuǎn)矩來通過行星齒輪 組41運(yùn)行增壓器12。牙嵌離合器79在本文中也被稱為第二離合器?？蛇x擇地，電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)50可以通過控制通往電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50的電能以施加轉(zhuǎn)矩來停止電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī) 50而保持靜止。然而，牙嵌離合器79可被用來避免使用儲(chǔ)存的電能來保持電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī) 50靜止。另外，制動(dòng)能可在再生制動(dòng)模式中被再捕獲，其中當(dāng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)50被控制成 作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行并且離合器55被接合時(shí)，曲軸48處的轉(zhuǎn)矩被再捕獲為電池66中的儲(chǔ)存電 能。圖9示意性地示出了再生制動(dòng)模式,其中箭頭K表示能量從車輪60傳遞到電池66。
說明書和附圖中所使用的附圖標(biāo)記和對(duì)應(yīng)的部件如下
10 組件
11發(fā)動(dòng)機(jī)
12增壓器
13 車輛
14節(jié)氣門
15 氣缸
16節(jié)氣門本體
18集氣室
20 歧管
26第一轉(zhuǎn)子
28第二轉(zhuǎn)子
34旁通閥
35旁通氣通路
41行星齒輪組
42太陽(yáng)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(qū)動(dòng)器
50電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)
51齒輪
52電機(jī)軸
53齒輪
54可旋轉(zhuǎn)齒輪
55發(fā)動(dòng)機(jī)分離式離合器
57雙位離合器
59軸
60車輪
61變速器
62軸
63電機(jī)轉(zhuǎn)子
64A靜止部件
64B靜止部件
65定子
66電池
68控制器
68A控制器
68B控制器
70逆變器
74空氣入口
78空氣出口
79牙嵌離合器
80車輛電氣設(shè)備
81反作用盤
82帶
83A帶輪
83B帶輪
83C帶輪
84延伸部
85軸承
86軸
88軸
89彈簧
90彈簧殼體
92摩擦盤
92A第一位置
94致動(dòng)器
96線圈
98線圈支承件
141復(fù)合式雙行星齒輪組
142A太陽(yáng)齒輪部件
142B太陽(yáng)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(zhuǎn)齒輪
200充電狀態(tài)
202預(yù)定的第一最小水平
204預(yù)定的第二最大水平
206節(jié)氣門壓降
208低壓力水平
210高壓力水平
212增壓器壓降
214高壓力水平
216低壓力水平
218周期
盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了用于實(shí)施本教導(dǎo)的許多方面的最佳模式，但是熟悉本教導(dǎo)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用于實(shí)現(xiàn)本教導(dǎo)的各種可選擇的方面。
權(quán)利要求
1.一種用于控制通往發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流的組件，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有曲軸、氣缸和在位于通往所述氣缸的空氣流中的節(jié)氣門體中的節(jié)氣門，所述組件包括增壓器，所述增壓器具有在通往所述發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流中與所述節(jié)氣門串聯(lián)的一組轉(zhuǎn)子；負(fù)載裝置；以及齒輪裝置，所述齒輪裝置具有與所述負(fù)載裝置操作性地連接的第一部件、與所述曲軸可操作性地連接的第二部件和與所述增壓器可操作性地連接的第三部件；其中，所述負(fù)載裝置可選擇性地控制成通過所述齒輪裝置改變所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度， 從而使所述節(jié)氣門打開，使得所述節(jié)氣門上的壓降轉(zhuǎn)移至所述轉(zhuǎn)子，在所述轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而使節(jié)流損失再生。
2.如權(quán)利要求1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(dòng)的離合器，其中，所述離合器可操作成在處于所述第一位置時(shí)使所述第三部件與靜止部件固定在一起且在處于所述第二位置時(shí)使所述第三部件與所述轉(zhuǎn)子操作性地連接，使得當(dāng)所述離合器處于所述第二位置時(shí)所述轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩通過所述齒輪裝置被提供給所述負(fù)載裝置。
3.如權(quán)利要求2中所述的組件，其中，所述離合器是第一離合器，并且所述組件還包括第二離合器，所述第二離合器可選擇性地接合成使所述第一部件操作性地連接到靜止部件，從而保持所述第一部件靜止；以及第三離合器，所述第三離合器可選擇性地接合成使所述曲軸與所述第二部件操作性地連接；其中，當(dāng)所述第一離合器處于所述第二位置并且所述第二離合器和所述第三離合器被接合時(shí)，所述轉(zhuǎn)子上的至少一部分轉(zhuǎn)矩通過所述齒輪裝置被施加給所述曲軸。
4.如權(quán)利要求3所述的組件，其中，所述負(fù)載裝置是電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可操作成交替地作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行；并且所述組件還包括控制器，所述控制器配置成控制所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)交替地作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)其中，當(dāng)所述第一離合器處于所述第一位置、所述第二離合器未接合并且所述第三離合器被接合時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)被所述控制器控制成作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，從而通過所述齒輪裝置將轉(zhuǎn)矩施加給所述曲軸以啟動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
5.如權(quán)利要求2所述的組件，其中，所述離合器是第一離合器，并且所述組件還包括 第二離合器，所述第二離合器可選擇性地接合成使所述第一部件操作性地連接到靜止部件，從而保持所述第一部件靜止；以及第三離合器，所述第三離合器可選擇性地接合成使所述曲軸與所述第二部件操作性地連接；其中，當(dāng)所述第一離合器處于所述第二位置并且所述第二離合器和所述第三離合器被接合時(shí)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過所述齒輪裝置驅(qū)動(dòng)所述增壓器。
6.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述負(fù)載裝置是電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可操作成交替地作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并且所述組件還包括控制器，所述控制器配置成控制所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)交替地作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)可控制成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)的第一離合器，其中，所述第一離合器可操作成在處于所述第一位置時(shí)使所述第三部件與靜止部件固定在一起且在處于所述第二位置時(shí)使所述第三部件與所述轉(zhuǎn)子操作性地連接；第二離合器，所述第二離合器可選擇性地接合成使所述第一部件操作性地連接到靜止部件，從而保持所述第一部件靜止；以及第三離合器，所述第三離合器可選擇性地接合成使所述曲軸與所述第二部件操作性地連接，當(dāng)所述第一離合器處于所述第二位置、所述第三離合器被接合并且所述第二離合器未接合時(shí)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過所述齒輪裝置驅(qū)動(dòng)所述增壓器以提供發(fā)動(dòng)機(jī)增壓，并且所述控制器控制所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)以改變所述第三部件的速度，從而改變所述發(fā)動(dòng)機(jī)增壓。
7.如權(quán)利要求1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(dòng)的第一離合器，其中，所述第一離合器可操作成在處于所述第一位置時(shí)使所述第三部件與靜止部件固定在一起且在處于所述第二位置時(shí)使所述第三部件與所述轉(zhuǎn)子相連接；第二離合器，所述第二離合器可選擇性地接合成使所述第一部件操作性地連接到靜止部件，從而保持所述第三部件靜止；第三離合器，所述第三離合器可選擇性地接合成使所述曲軸與所述第二部件操作性地連接；以及控制器；其中，所述負(fù)載裝置是可操作的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，并且所述控制器配置成控制所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)選擇性地作為電動(dòng)機(jī)或作為發(fā)電機(jī)；并且其中，當(dāng)所述第一離合器處于所述第一位置、所述第二離合器未接合并且所述第三離合器被接合時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)被所述控制器控制成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，從而在再生制動(dòng)模式下通過所述齒輪裝置將來自所述曲軸的轉(zhuǎn)矩提供給所述發(fā)電機(jī)。
8.如權(quán)利要求1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，并且所述第三部件是太陽(yáng)齒輪部件。
9.如權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述負(fù)載裝置是電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可操作成交替地作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行。
10.如權(quán)利要求9所述的組件，還包括控制器，所述控制器操作性地連接到所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，并且配置成控制所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)交替地作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行；以及電池，所述電池操作性地連接到所述控制器和所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)；其中，在當(dāng)所述電池的充電狀態(tài)達(dá)到預(yù)定的第一水平時(shí)相對(duì)恒定的發(fā)動(dòng)機(jī)速度期間， 所述節(jié)氣門是打開的，并且所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)被控制成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，以將所述轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在所述電池中的能量，直到所述電池的充電狀態(tài)達(dá)到比所述預(yù)定的第一水平高的預(yù)定的第二水平；并且在所述電池的充電狀態(tài)達(dá)到所述預(yù)定的第二水平后，所述節(jié)氣門被較少地打開，并且所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)被控制成作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，以在所述曲軸處提供轉(zhuǎn)矩，直到所述電池的充電狀態(tài)再次達(dá)到所述預(yù)定的第一水平。
11.如權(quán)利要求9所述的組件，還包括控制器，所述控制器操作性地連接到所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，并且配置成控制所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)交替地作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行；以及電池，所述電池操作性地連接到所述控制器和所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，并且配置成當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)被控制成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)儲(chǔ)存由所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)自所述轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成的能量；其中，至少一個(gè)車輛電氣設(shè)備操作性地連接到所述電池，并且配置成接收來自所述電池的儲(chǔ)存能量；并且其中，自所述轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成的儲(chǔ)存在所述電池中的能量比率基本等于由所述至少一個(gè)車輛電氣設(shè)備作為電力接收的儲(chǔ)存在所述電池中的能量比率。
12.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述齒輪裝置是復(fù)合式雙行星齒輪組，其具有第一和第二齒圈部件、第一和第二太陽(yáng)齒輪部件、支承與第一齒圈部件和第一太陽(yáng)齒輪部件嚙合的第一組小齒輪并支承與第二齒圈部件和第二太陽(yáng)齒輪部件嚙合的第二組小齒輪的共用行星架；并且其中，與所述負(fù)載裝置可操作性地連接的所述第一部件是所述第一齒圈部件；與所述曲軸可操作性地連接的所述第二部件是所述第一太陽(yáng)齒輪部件，并且與所述增壓器可操作性地連接的所述第三部件是所述第二太陽(yáng)齒輪部件。
13.一種用于控制通往發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流的組件，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有曲軸、氣缸和在通往所述氣缸的空氣流中上游的節(jié)氣門體中的節(jié)氣門，所述組件包括增壓器，所述增壓器具有在通往所述發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流中與所述節(jié)氣門串聯(lián)的一組轉(zhuǎn)子;電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可操作成交替地作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行；控制器，所述控制器配置成控制所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)交替地作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)齒輪裝置，所述齒輪裝置具有與所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)操作性地連接的第一部件、與所述曲軸可操作性地連接的第二部件和可操作性地連接成與所述增壓器一起旋轉(zhuǎn)的第三部件；以及電池，所述電池操作性地連接到所述控制器和所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，并且配置成當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)被控制成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)儲(chǔ)存由所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)自所述轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成的能量，從而將節(jié)流損失再生為儲(chǔ)存在所述電池中的能量；其中，所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可選擇性地控制成通過所述齒輪裝置改變所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，從而使所述節(jié)氣門打開，使得所述節(jié)氣門上的壓降轉(zhuǎn)移至所述轉(zhuǎn)子，在所述轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
14.如權(quán)利要求13所述的組件，其中，在當(dāng)所述電池的充電狀態(tài)達(dá)到預(yù)定的第一水平時(shí)相對(duì)恒定的發(fā)動(dòng)機(jī)速度期間，所述節(jié)氣門是打開的，并且所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)被控制成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，以將所述轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在所述電池中的能量，直到所述電池的充電狀態(tài)達(dá)到比所述預(yù)定的第一水平高的預(yù)定的第二水平；并且在所述電池的充電狀態(tài)達(dá)到所述預(yù)定的第二水平后，所述節(jié)氣門被較少地打開，并且所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)被控制成作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，以在所述曲軸處提供轉(zhuǎn)矩，直到所述電池的充電狀態(tài)再次達(dá)到所述預(yù)定的第一水平。
15.如權(quán)利要求13所述的組件，其中，所述齒輪裝置是單一行星齒輪組，并且所述第一部件是齒圈部件，所述第二部件是行星架部件，所述第三部件是太陽(yáng)齒輪部件。
16.一種用于控制通往發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流的組件，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有曲軸、氣缸和在位于通往所述氣缸的空氣流中的節(jié)氣門體中的節(jié)氣門，所述組件包括增壓器，所述增壓器具有在通往所述發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流中與所述節(jié)氣門串聯(lián)的一組轉(zhuǎn)子;電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可操作成交替地作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行；齒輪裝置，所述齒輪裝置具有與所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)操作性地連接的第一部件、與所述曲軸可操作性地連接的第二部件和與所述增壓器可操作性地連接的第三部件；以及離合器；其中，所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可選擇性地控制成通過所述齒輪裝置改變所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，從而使所述節(jié)氣門打開，使得所述節(jié)氣門上的壓降轉(zhuǎn)移至所述轉(zhuǎn)子，在所述轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而使節(jié)流損失再生；其中，所述離合器可控制成在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，其中，所述離合器可操作成在處于所述第一位置時(shí)使所述第三部件與靜止部件固定在一起且在處于所述第二位置時(shí)使所述第三部件與所述轉(zhuǎn)子操作性地連接，使得當(dāng)所述離合器處于所述第二位置時(shí)所述轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩通過所述齒輪裝置被提供給所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。
17.如權(quán)利要求16所述的組件，其中，所述離合器是第一離合器，并且所述組件還包括第二離合器，所述第二離合器可選擇性地接合成使所述第一部件操作性地連接到靜止部件，從而保持所述第一部件靜止；以及第三離合器，所述第三離合器可選擇性地接合成使所述曲軸與所述第二部件操作性地連接；其中，當(dāng)所述第一離合器處于所述第二位置并且所述第二離合器和所述第三離合器被接合時(shí)，所述轉(zhuǎn)子上的至少一部分轉(zhuǎn)矩通過所述齒輪裝置被施加給所述曲軸。
18.如權(quán)利要求16所述的組件，其中，所述離合器是第一離合器，并且所述組件還包括控制器，所述控制器配置成控制所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)交替地作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)第二離合器，所述第二離合器可選擇性地接合成使所述第一部件操作性地連接到靜止部件，從而保持所述第一部件靜止；以及第三離合器，所述第三離合器可選擇性地接合成使所述曲軸與所述第二部件操作性地連接，當(dāng)所述第一離合器處于所述第二位置、所述第三離合器被接合并且所述第二離合器未接合時(shí)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過所述齒輪裝置驅(qū)動(dòng)所述增壓器以提供發(fā)動(dòng)機(jī)增壓，并且所述控制器控制所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)以改變所述第三部件的速度，從而改變所述發(fā)動(dòng)機(jī)增壓。
19.如權(quán)利要求16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，并且所述第三部件是太陽(yáng)齒輪部件。
20.如權(quán)利要求16所述的組件，其中，所述齒輪裝置是復(fù)合式雙行星齒輪組，其具有第一和第二齒圈部件、第一和第二太陽(yáng)齒輪部件、支承與第一齒圈部件和第一太陽(yáng)齒輪部件嚙合的第一組小齒輪并支承與第二齒圈部件和第二太陽(yáng)齒輪部件嚙合的第二組小齒輪的共用行星架；并且其中，與所述負(fù)載裝置 可操作性地連接的所述第一部件是所述第一齒圈部件；與所述曲軸可操作性地連接的所述第二部件是所述第一太陽(yáng)齒輪部件，并且與所述增壓器可操作性地連接的所述第三部件是所述第二太陽(yáng)齒輪部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于節(jié)流損失再生的增壓器組件及其控制方法。提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)組件，該發(fā)動(dòng)機(jī)組件包括在通往發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流中相互串聯(lián)地布置的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門和增壓器。節(jié)氣門和增壓器可被控制成使得節(jié)流損失選擇性地分配在節(jié)氣門和/或增壓器上。置于增壓器上的節(jié)流損失能夠產(chǎn)生可被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存能量的轉(zhuǎn)矩。
文檔編號(hào)B60W10/08GK103029706SQ20121044851
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者R·P·本杰, W·N·埃博根, R·瓦希施特, M·D·普賴爾 申請(qǐng)人:伊頓公司