用于減小摩擦的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及減小車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器中的摩擦。
【背景技術(shù)】
[0002]源自車(chē)輛的推進(jìn)系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)部件(例如，具有高速齒輪的變速器、曲軸箱等)周?chē)目諝獾淖枇湍Σ習(xí)?dǎo)致燃料效率損失和系統(tǒng)劣化。這些損失可能在車(chē)輛的曲軸箱內(nèi)最為顯著，其中曲軸箱內(nèi)尤其在高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下是紊流。另外，曲軸周?chē)目諝饪赡芎袘腋∮偷?，這會(huì)由于密度的增大而增大阻力，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷并降低燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0003]在發(fā)電行業(yè)，可以通過(guò)使黏度比空氣低的氫氣涌入高速電機(jī)中而減小源自高速電機(jī)周?chē)目諝獾哪Σ?。然而，氫氣可以被容易地點(diǎn)燃。
[0004]由于空氣阻力與旋轉(zhuǎn)部件周?chē)目諝獾拿芏瘸杀壤?，所以也可以通過(guò)降低該密度而減小摩擦損失?？梢酝ㄟ^(guò)減小包含旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的外殼或殼體內(nèi)的空氣的量以在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生真空來(lái)減小密度。然而，由于旋轉(zhuǎn)部件周?chē)臍饬魈峁┝死鋮s效果以減小過(guò)熱導(dǎo)致的劣化，所以消除或減小與旋轉(zhuǎn)部件接觸的空氣的量會(huì)對(duì)機(jī)器有負(fù)面影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明人這里已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了上述問(wèn)題，并且找到了至少部分地解決這些問(wèn)題的方法。一種至少部分地解決了上述問(wèn)題并且能夠?qū)崿F(xiàn)減小內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的摩擦這一技術(shù)效果的示例性方法是向發(fā)動(dòng)機(jī)的變速器和曲軸箱填充或至少部分地填充氣體燃料，例如甲烷。例如，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)用較低密度的氣體替換發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi)的空氣的至少一部分，懸浮的油滴可以更容易地碰撞，從而形成更少的較大油滴，因此減小曲軸箱內(nèi)的有效空氣密度。因此，能夠在提供充分的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻的同時(shí)減小空氣阻力。另外，甲烷的黏度比空氣低得多，并且空氣中的甲烷的可燃性有限。
[0006]因此，在一個(gè)實(shí)施例中，車(chē)輛系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括強(qiáng)制曲軸箱通風(fēng)(PCV)系統(tǒng)、氣體燃料源和變速器，其中氣體燃料源通過(guò)流量控制閥與變速器流體連接，并且變速器與PCV系統(tǒng)的新鮮空氣線路流體連接。流量控制閥構(gòu)造成控制進(jìn)入變速器箱的氣體燃料的流量。這樣，已有的源能夠供給氣體燃料到變速器箱中，然后通過(guò)PCV新鮮空氣線路供給到曲軸箱中，從而減小變速器箱和曲軸箱內(nèi)的摩擦。通過(guò)經(jīng)由PCV新鮮空氣線路將氣體燃料引入到曲軸箱中，其流動(dòng)可以被有利地用來(lái)經(jīng)由PCV閥將漏氣載送到進(jìn)氣歧管中。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，在第一條件期間，一種方法包括將氣體燃料從氣體燃料源輸送到變速器以及隨后輸送到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的PCV系統(tǒng)，其中第一條件包括計(jì)算出的漏氣流率小于PCV閥流率。這樣，可以基于已有的PCV閥流率將氣體燃料輸送至變速器和曲軸箱。通過(guò)確保當(dāng)建模的漏氣流率小于PCV閥流率時(shí)氣體燃料被抽吸到變速器箱和曲軸箱中，可以防止氣體燃料的過(guò)大流量。另外，還可以避免曲軸箱壓力的過(guò)度增加。另外，通過(guò)基于估測(cè)的漏氣流量來(lái)控制氣體燃料的流量，可以在減小變速器和曲軸箱中的摩擦的同時(shí)保持期望的空燃比。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施例中，車(chē)輛可以包括氣體燃料源、包括PCV系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器以及控制器，其中氣體燃料源通過(guò)流量控制閥與變速器流體連接，流量控制閥構(gòu)造成控制進(jìn)入變速器的氣體燃料的流量，控制器具有可執(zhí)行指令以在第一條件期間將氣體燃料從氣體燃料源輸送到變速器以及隨后輸送到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的PCV系統(tǒng)，其中第一條件包括計(jì)算出的漏氣流率小于PCV閥流率且歧管真空大于曲軸箱真空，其中氣體燃料的流率根據(jù)PCV閥流率與漏氣流率之間的差計(jì)算，其中漏氣流率基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件計(jì)算。
[0009]這樣，可以通過(guò)向變速器箱和曲軸箱中的每一個(gè)部分地填充低密度氣體來(lái)減小變速器和曲軸箱內(nèi)經(jīng)歷的空氣動(dòng)力學(xué)摩擦損失。車(chē)輛內(nèi)的已有的氣體燃料源可以用于該目的，因而實(shí)現(xiàn)成本和空間節(jié)省。通過(guò)在建模的漏氣流率小于PCV閥流率時(shí)使氣體流動(dòng)，燃料流可以補(bǔ)償存在的流率差。另外，通過(guò)在歧管真空大于曲軸箱真空的條件下使低密度氣體流動(dòng)，氣體燃料可以容易地與漏氣一起被抽吸到歧管中?？傮w而言，可以實(shí)現(xiàn)燃料經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種車(chē)輛系統(tǒng)，包括:發(fā)動(dòng)機(jī)；氣體燃料源；以及被圍封在變速器箱內(nèi)的變速器，變速器經(jīng)由流量控制閥與氣體燃料源流體連接，并且與發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的強(qiáng)制曲軸箱通風(fēng)(PCV)新鮮空氣線路流體連接。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，流量控制閥構(gòu)造成控制進(jìn)入變速器的氣體燃料的流量。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該車(chē)輛系統(tǒng)還包括與變速器和氣體燃料源流體連接的抽取箱。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，氣體燃料的黏度低于空氣的黏度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，氣體燃料源包括甲烷。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括:
[0016]基于PCV流量將來(lái)自氣體燃料源的氣體燃料輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)的變速器。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括:響應(yīng)于漏氣流率降到PCV閥流率以下而開(kāi)始從氣體燃料源向變速器輸送氣體燃料。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括在歧管真空大于曲軸箱真空時(shí)停止氣體燃料向變速器的流動(dòng)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，氣體燃料以PCV閥流率與漏氣流率之差的流率被輸送。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)停止從氣體燃料源向變速器輸送氣體燃料。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括響應(yīng)于空燃比過(guò)度偏稀而降低氣體燃料的流率。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括響應(yīng)于減速斷油事件而確定輸送至變速器的過(guò)量氣體燃料量以及使氣體燃料的流率降低對(duì)應(yīng)于過(guò)量氣體燃料量的量。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括將過(guò)量的氣體燃料存儲(chǔ)在與變速器、PCV系統(tǒng)和氣體燃料源流體連接的抽取箱中。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括響應(yīng)于車(chē)輛啟停事件而確定輸送至變速器的過(guò)量氣體燃料量以及使氣體燃料的流率降低對(duì)應(yīng)于過(guò)量氣體燃料量的量。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括將過(guò)量的氣體燃料存儲(chǔ)在與變速器、PCV系統(tǒng)和氣體燃料源流體連接的抽取箱中。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種車(chē)輛，包括:發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)包括經(jīng)由流量控制閥與氣體燃料源流體連接的變速器；變速器與PCV系統(tǒng)的新鮮空氣進(jìn)氣線路流體連接；以及控制器，控制器具有存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的可執(zhí)行指令，以響應(yīng)于漏氣流率小于PCV閥流率而將來(lái)自氣體燃料源的氣體燃料輸送至變速器。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，流量控制閥構(gòu)造成以PCV閥流率與漏氣流率之差的氣體燃料流率輸送氣體燃料。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可執(zhí)行指令還包括響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉而關(guān)閉流量控制閥。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可執(zhí)行指令還包括響應(yīng)于歧管真空低于曲軸箱真空而關(guān)閉流量控制閥。
[0030]應(yīng)當(dāng)理解的是，提供上面的概述是為了以簡(jiǎn)化的形式引入將在詳細(xì)的描述中進(jìn)一步說(shuō)明的一系列概念。其并不意在確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，其中要求保護(hù)的主題的范圍由所附權(quán)利要求唯一地限定。另外，要求保護(hù)的主題不限于解決在前面或者在本公開(kāi)的任何部分中提到的任何缺點(diǎn)的實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1示意性地描繪了根據(jù)本公開(kāi)的車(chē)輛的示例性實(shí)施例。
[0032]圖2示出了具有強(qiáng)制曲軸箱通風(fēng)(PCV)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的示例。
[0033]圖3描繪了圖示出可以將氣體燃料輸送到變速器中時(shí)的條件的流程圖。
[0034]圖4描繪了示出控制氣體燃料流的示例性程序的流程圖。
[0035]圖5示出了描繪影響氣體燃料流率的各種條件的示例性操作圖。
具體實(shí)施例
[0036]在諸如圖1所示的車(chē)輛之類(lèi)的車(chē)輛的推進(jìn)系統(tǒng)中，源自空氣阻力的動(dòng)力損失與部件在其中旋轉(zhuǎn)的氣體或流體的密度成正比。因此，能夠通過(guò)減小旋轉(zhuǎn)部件(例如變速器和曲軸箱中的旋轉(zhuǎn)部件)周?chē)臍怏w的密度來(lái)減小這種動(dòng)力損失。
[0037]除了動(dòng)力損失之外，旋轉(zhuǎn)部件之間的相互摩擦還可以產(chǎn)生一定量的熱量。為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，可以通過(guò)冷卻系統(tǒng)或運(yùn)行期間的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)來(lái)移除和轉(zhuǎn)移該熱量到其他位置，例如大氣中或艙室中。因此，盡管可以在無(wú)空氣的真空或低壓情況下減小動(dòng)力損失，但可能減小或消除對(duì)熱量的移除，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)劣化。因此，在確定變速器和曲軸箱內(nèi)的壓力時(shí)，空氣阻力減小應(yīng)當(dāng)平衡源自空氣阻力的動(dòng)力損失與期望的冷卻。
[0038]密度因此還有剛性箱體(例如變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱)內(nèi)的阻力是箱體內(nèi)的氣體的質(zhì)量和含有的氣體的分子屬性兩者的函數(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)的溫度和壓力下，環(huán)境空氣具有大約1.2kg/m3的密度，而甲烷具有大約0.66kg/m3的密度。因此，氣體的密度和源自阻力的動(dòng)力損失可以通過(guò)用一定量的甲烷氣體或環(huán)境空氣-甲烷氣體混合物代替變速器和/或曲軸箱內(nèi)的大氣而被減小。
[0039]壓縮天然氣(CNG)發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用含有一定量的甲烷用于燃燒的燃料源來(lái)工作。因此，在CNG發(fā)動(dòng)機(jī)中，可以獲得一定量的甲烷以輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)PCV系統(tǒng)中而無(wú)需添加額外的甲烷源。另外，在CNG發(fā)動(dòng)機(jī)中，在吸收變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱中的一定量的熱量之后從發(fā)動(dòng)機(jī)PCV系統(tǒng)中排出的甲烷可以循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)燃料線路中用于燃燒，從而使燃料損失最小化。
[0040]在一個(gè)示例中，本文公開(kāi)的系統(tǒng)可以在具有由CNG供給燃料的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的常規(guī)前輪驅(qū)動(dòng)(FWD)或后輪驅(qū)動(dòng)(RWD)車(chē)輛中使用。氣體燃料(例如CNG)可以被供給到變速器箱并且繼續(xù)被供給到PCV系統(tǒng)的新鮮空氣進(jìn)氣道和曲軸箱，如圖1和圖2所示?？刂破骺梢耘渲贸蓤?zhí)行程序，例如圖3和圖4所示的程序，以基于PCV閥流率和各種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件控制供給至變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)PCV系統(tǒng)的氣體燃料的量。氣體流也可以取決于發(fā)動(dòng)機(jī)事件，例如減速斷油(DFSO)、啟停事件等(圖5)。
[0041]在非CNG發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例中，CNG可以通過(guò)單獨(dú)的CNG源箱被提供至