專利名稱：汽車的動力總成系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車的動力總成系統(tǒng)(Ant r i ebs s t r ang )。
背景技術：
已知內(nèi)燃機通過壓縮機進氣。換言之，內(nèi)燃機進氣側(cè)通過空氣系 統(tǒng)中的壓縮機進行增壓進氣，能特別提高內(nèi)燃機的功率。此外，還已 知，在內(nèi)燃機空氣系統(tǒng)中，設置一個二次進氣泵，以在催化器的上游 于內(nèi)燃機排氣側(cè)送入二次空氣。這使廢氣中的氧含量升高，從而通過 后燃使得催化器加速升溫。也有人建議可以取消二次進氣泵，使用壓 縮機替代其功能。然而，除了節(jié)氣門以外，在內(nèi)燃機空氣系統(tǒng)中還需 要其它的閥門，并且需要較昂貴的調(diào)節(jié)操作。于是必須防止在壓縮機 用作二次進氣泵時產(chǎn)生一不想要的一額外的增壓以及由此導致的內(nèi)燃 才幾剩余力矩(trberschussmoment )。這種裝置在相關的DE 198 41 330 中有描述。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，在具有一個通過一個壓縮機增壓的內(nèi)燃機的 動力總成系統(tǒng)中，能夠在對空氣系統(tǒng)做盡可能小的修改的情況下取消 二次進氣泵。此目的通過下述1和9的特征解決。下述2-8及10涉及本發(fā)明的 優(yōu)選的方案和改進方案。1.汽車的動力總成系統(tǒng)，具有一個通過一個壓縮機進氣的內(nèi)燃 機，以對動力總成系統(tǒng)提供預定力矩，其中，內(nèi)燃機進氣側(cè)經(jīng)空氣管 與壓縮機連接，并且其中，空氣管有一個支管，用于二次空氣管，用 于在催化器上游的內(nèi)燃機排氣側(cè)送入二次空氣，其中，所述空氣管沒有岡裝置；動力總成系統(tǒng)包括至少一個可作為發(fā)電機運行的電機；并且，還設有一個控制單元，其構(gòu)造成為使得壓縮機作為二次進氣泵運行時內(nèi)燃機的剩余力矩通過電機的發(fā)電機運行(Generatorbetrieb) 而平衡掉，所述內(nèi)燃機的剩余力矩源于所述送入二次空氣而產(chǎn)生的增壓壓力。2. 如上述l的動力總成系統(tǒng)，其中所述壓縮機為氣體壓縮機。
3. 如上述1的動力總成系統(tǒng)，其中所述壓縮機為廢氣渦輪增壓器。
4. 如前述l-3之一的動力總成系統(tǒng)，其中所述二次空氣管至少部 分設置為軟管連接。
5. 如前述l-4之一的動力總成系統(tǒng)，其中所述二次空氣管具有一個閥。
6. 如上述1-5之一的動力總成系統(tǒng)，其中所述閥和/或二次空氣 閥可通過一個電動控制閥氣動觸發(fā)。
7. 如上述1-5之一的動力總成系統(tǒng)，其中所述閥和/或二次空氣 閥可電動觸發(fā)。
8. 如前述l-7之一的動力總成系統(tǒng)，該動力總成系統(tǒng)構(gòu)成單軸并 聯(lián)式混合動力總成系統(tǒng)，其中， 一個內(nèi)燃機和一個電機布置在一個共 同的軸上。
9. 在包括一個通過一個壓縮機進氣的內(nèi)燃機和至少一個可作為 發(fā)電機運行的電機的混合動力汽車中送入二次空氣的方法，其中至少 內(nèi)燃機能對至少一個汽車車輪提供的預定力矩，其中內(nèi)燃機進氣側(cè)經(jīng) 由無閥的空氣管連接到壓縮機，該空氣管具有一個用于二次空氣管的
支管，用于在催化器上游的內(nèi)燃機排氣側(cè)送入二次空氣，并且其中壓 縮機作為二次進氣泵運行時內(nèi)燃機的剩余力矩通過電機的發(fā)電機運行
而平衡掉，所述內(nèi)燃機的剩余力矩源于所述送入二次空氣而產(chǎn)生的增 壓壓力。
10. 如上述9的方法，其中該方法至少可在催化器溫度低于一個 極限溫度時實施。
根據(jù)本發(fā)明，汽車的動力總成系統(tǒng)包括一個通過一個壓縮機進氣
增壓的內(nèi)燃機，以使動力總成系統(tǒng)產(chǎn)生預定的力矩，該動力總成系統(tǒng)
的進氣側(cè)經(jīng)一個無閥門的空氣管與壓縮機連接；該動力總成系統(tǒng)包括 至少一個可作為發(fā)電機運行的電機；并且，還設置有一個控制單元，
其構(gòu)造成為使得壓縮機作為二次進氣泵運行時內(nèi)燃機的剩余力矩通過 電機的發(fā)電機運行而平衡掉，所述剩余力矩源于在催化器上游的內(nèi)燃 機排氣側(cè)送入二次空氣而產(chǎn)生的增壓壓力。本發(fā)明基于的構(gòu)思是在汽車中，其動力總成系統(tǒng)包括一個用作發(fā)電機的電機，當壓縮機也用 作二次進氣泵時，則在有相關昂貴調(diào)控裝置的內(nèi)燃機空氣系統(tǒng)中，不 必使用額外的閥門。更確切地說，可以"容忍"由壓縮機作為二次進
氣泵運行而產(chǎn)生的剩余力矩，即較之汽車駕駛者一例如通過加速踏 板一實際確定的力矩，內(nèi)燃機以更高的力矩驅(qū)動。然而，汽車駕駛者 并未覺察到這一點，因為在動力總成系統(tǒng)中，至少一個可作為發(fā)電機 運行的電機同時恰好以如下負荷作為發(fā)電機運行所述負荷恰好平衡 或者補償剩余力矩。雖然內(nèi)燃機也以較汽車駕駛者所提供的更高的力 矩運行，但是，動力總成系統(tǒng)只供給由汽車駕駛者提供的力矩。剩余 力矩被作為發(fā)電機工作的電機轉(zhuǎn)換成電能。
由此只需要對內(nèi)燃機空氣系統(tǒng)做微小修改，即在空氣系統(tǒng)中，于 壓縮機之后設置一個出口 ，出口具有用于連接至二次空氣系統(tǒng)的接口 。 此外，還要修改相應控制單元的軟件。由此才能取消二次進氣泵并削 減相應成本。尤其是，無需在內(nèi)燃機空氣系統(tǒng)的進氣側(cè)采取其它措施，
如額外的閥或類似裝置。從而可以，例如在汽車初始起動時-此時
因催化器是冷的而需要送入二次空氣——能設置電動起動過程，其中 電池放電并由此通過作為發(fā)電機的電機的運行可再次充電。
此動力總成系統(tǒng)優(yōu)選用于混合動力汽車，因為混合動力汽車大都 已經(jīng)具有相應尺寸的電機，如曲軸起動發(fā)電機 (Kurbelwellen-Starter-Generator),和相應的高效電池，用于存儲 這種電機作為發(fā)電機的運行時產(chǎn)生的電能。
在本發(fā)明第一個優(yōu)選實施方案中，壓縮機設置為空氣壓縮機。這 種壓縮機，無論是通過皮帶傳動而由內(nèi)燃機驅(qū)動，還是通過電機驅(qū)動， 都可有效地為內(nèi)燃機提供進氣。
在本發(fā)明第二個優(yōu)選實施方案中，壓縮機設置為廢氣渦輪增壓器。 內(nèi)燃機的廢氣能量使渦輪旋轉(zhuǎn)從而驅(qū)動壓縮機，使能源利用優(yōu)良。
優(yōu)選地，二次空氣管至少部分段采用軟管連接設計。由于本發(fā)明 中無需在二次空氣管中使用額外的閥，從而可簡單地并且以與已有的 結(jié)構(gòu)空間良好適應的方式實現(xiàn)。
有利地，二次空氣管有一個閥。這使得在需要將二次空氣送入內(nèi) 燃機排氣側(cè)時，可簡單地打開二次空氣管。此外，這安全地防止內(nèi)燃機排氣側(cè)氣體返回空氣系統(tǒng)(防止返回)。
所述閥和/或任選有的二次空氣閥可由一個電動控制閥氣動觸發(fā)。
這種氣動控制閥很常用，并且可由控制單元中的單一電動控制閥控制。 或者，所述閥和/或二次空氣閥為電動控制閥。為連接到一個控制
單元，需要相應的電線，由此，與氣動控制閥相比，可取消氣動線以
及任選地甚至取消所使用的低壓儲氣室。
本發(fā)明一個特別優(yōu)選的實施方案中，將動力總成系統(tǒng)用于混合動
力汽車，作為單軸并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)(Einwellen-Parallelhybrid ) 運作。其中，內(nèi)燃機與一個既作發(fā)電機又作馬達的單獨的電機布置在 一個共同的軸上，用于驅(qū)動混合動力汽車。內(nèi)燃機和電機之間設置相 應離合器，從而可選地可從電機和/或從內(nèi)燃機輸出預定力矩到動力總 成系統(tǒng)，用來驅(qū)動混合動力汽車至少一個車輪。
根據(jù)本發(fā)明，在催化器溫度低于極限溫度時，特別設定使用壓縮 機作為二次進氣泵，由此，通過送入二次空氣，催化器迅速升溫，達
到最佳工作溫度。為了儲存電機作為發(fā)電機工作而產(chǎn)生的電能，還可 僅設定這樣的應用在電池一如高壓電池一的充電水平(S0C)低于某 一閾值，且因此必需對電池充電時；否則，所產(chǎn)生的電能必須引開至 他用。例如，按本發(fā)明，設定在混合動力汽車較長停車后的起動過程 中的應用。


現(xiàn)在根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明。此唯一附圖顯示本發(fā)明 一種特別 優(yōu)選的實施方案。
具體實施例方式
圖中顯示汽車內(nèi)燃機1的空氣系統(tǒng)2。原始空氣經(jīng)過空氣系統(tǒng)中 的空氣濾清器3進入空氣系統(tǒng)。在空氣濾清器3的下游，布置有一個 節(jié)氣門4。節(jié)氣門4的下游設置一個壓縮機5。壓縮機5對通過節(jié)氣門 4的氣體進行增壓。壓縮機5后面布置有具有兩個相連的增壓空氣冷 卻器6a，6b的空氣管6,用于供至內(nèi)燃機的兩個汽缸底座(Zylinder-ba nken) lla，llb。壓縮機5因此給內(nèi)燃機1進氣側(cè)提供空氣，其中 在壓縮機5和內(nèi)燃機1進氣側(cè)之間的空氣管6中沒有閥。當壓縮機5 由內(nèi)燃機1通過鏈傳動或者皮帶傳動驅(qū)動時，為了通過壓縮機5精確地調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量流量，還安裝一個壓縮機-調(diào)節(jié)閥25;該調(diào)節(jié)閥在使 用電驅(qū)動的壓縮機5時可以取消。
在空氣管6中還設置有一個支管7,通過該支管7，壓縮機5下游 的空氣系統(tǒng)與內(nèi)燃機l排氣側(cè)21a，21b連接。另外，設置有一段軟管 制的二次空氣管20，其將支管7與兩個二次空氣岡2h，22b連接。設 置二次空氣閥22a，22b，旨在用于控制內(nèi)燃機1各排氣側(cè)21a,21b的 新鮮空氣量。此外，還設有閥23,例如轉(zhuǎn)流閥(Schubumluftventil ), 以根據(jù)需要打開和關閉二次空氣管20 ，從而將二次空氣鼓入內(nèi)燃機1 排氣側(cè)21a，21b。此外，還設置有一個節(jié)流閥24，以影響二次空氣管 20中的空氣質(zhì)量流量。通過節(jié)流閥24，例如可在二次空氣管20大截 面處預先設定一個恒定壓力。
因此，在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施方案中，對于帶有一個由內(nèi)燃 機1通過鏈傳動或皮帶傳動驅(qū)動的壓縮機5的內(nèi)燃機1，通過從其常 規(guī)的空氣系統(tǒng)中，省去二次進氣泵這種唯一的改變，產(chǎn)生了這樣的設 置即具有一個相應的支管7,以及帶有閥23及節(jié)流閥24的二次空 氣管20。此外，軟管制的二次空氣管20還可以靈活地依據(jù)預先確定 的結(jié)構(gòu)空間從空氣系統(tǒng)導引至內(nèi)燃機1排氣側(cè)。特別是，二次空氣管 20也可部分地制成管。在各種情況下，都僅僅是取消了一個不再需要 的二次進氣泵，它原本通過空氣濾清器3與節(jié)氣門4之間的出口供給 空氣。
二次空氣閥22a，22b和閥23在該實施方案中設計為氣動閥，其通 過一個低壓儲氣室29供給壓力。為控制之需，使用一個電動控制閥 28,其與相應的控制單元電連接?；蛘撸旈y23和二次空氣閥"a， 22b 設計為電動閥時，可以取消控制閥28和低壓儲氣室29。
權利要求
1.汽車的動力總成系統(tǒng)，具有一個通過一個壓縮機(5)進氣的內(nèi)燃機(1)，以對動力總成系統(tǒng)提供預定力矩，其中，內(nèi)燃機進氣側(cè)經(jīng)空氣管(6)與壓縮機連接，并且其中，空氣管(6)有一個支管(7)，用于二次空氣管(20)，用于在催化器上游的內(nèi)燃機排氣側(cè)(21a，21b)送入二次空氣，其特征在于，所述空氣管沒有閥裝置；動力總成系統(tǒng)包括至少一個可作為發(fā)電機運行的電機；并且，還設有一個控制單元，其構(gòu)造成為使得壓縮機作為二次進氣泵運行時內(nèi)燃機的剩余力矩通過電機的發(fā)電機運行而平衡掉，所述內(nèi)燃機的剩余力矩源于所述送入二次空氣而產(chǎn)生的增壓壓力。
2. 如權利要求1的動力總成系統(tǒng)，其中所述壓縮機為氣體壓縮機。
3. 如權利要求1的動力總成系統(tǒng)，其中所述壓縮機為廢氣渦輪增 壓器。
4. 如前述權利要求之一的動力總成系統(tǒng)，其中所述二次空氣管至 少部分設置為軟管連接。
5. 如前述權利要求之一的動力總成系統(tǒng)，其中所述二次空氣管具 有一個閥(23)。
6. 如權利要求1-5之一的動力總成系統(tǒng)，其中所述閥和/或二次 空氣閥(22a， 22b)可通過一個電動控制閥(28)氣動觸發(fā)。
7. 如權利要求1-5之一的動力總成系統(tǒng)，其中所述閥和/或二次 空氣閥(22a，22b)可電動觸發(fā)。
8. 如前述權利要求之一的動力總成系統(tǒng)，該動力總成系統(tǒng)構(gòu)成單 軸并聯(lián)式混合動力總成系統(tǒng)，其中， 一個內(nèi)燃機和一個電機布置在一 個共同的軸上。
9. 在包括一個通過一個壓縮機進氣的內(nèi)燃機和至少一個可作為 發(fā)電機運行的電機的混合動力汽車中送入二次空氣的方法，其中至少 內(nèi)燃機能對至少一個汽車車輪提供的預定力矩，其中內(nèi)燃機進氣側(cè)經(jīng) 由無閥的空氣管連接到壓縮機，該空氣管具有一個用于二次空氣管的 支管，用于在催化器上游的內(nèi)燃機排氣側(cè)送入二次空氣，并且其中使 得壓縮機作為二次進氣泵運行時內(nèi)燃機的剩余力矩通過電機的發(fā)電機運行而平衡掉，所述內(nèi)燃機的剩余力矩源于所述送入二次空氣而產(chǎn)生的增壓壓力。
10.如權利要求9的方法，其中該方法至少可在催化器溫度低于 一個極限溫度時實施。
全文摘要
汽車的動力總成系統(tǒng)，具有一個通過壓縮機(5)進氣的內(nèi)燃機(1)，以對動力總成系統(tǒng)提供預定力矩，其中，內(nèi)燃機進氣側(cè)經(jīng)空氣管(6)與壓縮機連接，且其中，空氣管(6)有一個支管(7)，用于二次空氣管(20)，用于在催化器上游的內(nèi)燃機排氣側(cè)(21a，21b)送入二次空氣，其特征在于，所述空氣管沒有閥裝置；動力總成系統(tǒng)包括至少一個可作為發(fā)電機運行的電機；并且，還設有一個控制單元，其構(gòu)造成為使得壓縮機作為二次進氣泵運行時內(nèi)燃機的剩余力矩通過電機的發(fā)電機運行(Generatorbetrieb)而平衡掉，所述內(nèi)燃機的剩余力矩源于所述送入二次空氣而產(chǎn)生的增壓壓力。
文檔編號F02B33/00GK101644183SQ20091013754
公開日2010年2月10日 申請日期2009年5月11日 優(yōu)先權日2008年8月4日
發(fā)明者K·達姆斯, S·維斯, T·勞納 申請人:F.波爾希名譽工學博士公司