[發(fā)明專利]驅(qū)動單元及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910139103.5
• 申請日: 2009-05-05
• 公開（公告）號: CN101576023A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·拉布;M·勞普;J·克拉默
• 申請（專利權(quán)）人: 曼商用車輛奧地利股份公司
• 主分類號: F02G1/053
• 分類號: F02G1/053
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李永波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種驅(qū)動單元，具有：內(nèi)燃機，其與輸出軸作用連接； 往復(fù)活塞式膨脹機，其與曲軸作用連接，其中輸出軸通過空程離合器(解 脫離合器)與曲軸機械連接，從而進行從曲軸向輸出軸的轉(zhuǎn)矩傳遞。本 發(fā)明涉及還一種驅(qū)動單元工作方法。

背景技術(shù)

在內(nèi)燃機的研發(fā)和改進中，近年來工作的主要關(guān)注點是一方面減少 有害物質(zhì)，另一方面提高機組效率。相關(guān)地，一種提高現(xiàn)代內(nèi)燃機效率 的方案是，最佳地利用在相應(yīng)的內(nèi)燃機的區(qū)域中產(chǎn)生的熱量。通過采取 相應(yīng)的措施可以實現(xiàn)既限制所需冷卻設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸，又使得廢熱可繼 續(xù)用于汽車領(lǐng)域，否則所述廢熱就只能被排放至周圍環(huán)境。

為了改善發(fā)動機冷卻，近年來已對內(nèi)燃機、特別是汽車發(fā)動機進行 了改進，從而相應(yīng)的系統(tǒng)可以采用盡可能有效的方式實現(xiàn)對在內(nèi)燃機區(qū) 域中產(chǎn)生的熱量的利用。相關(guān)地一方面可以將所產(chǎn)生的熱量用于其它設(shè) 置在汽車中的冷卻源，或者借助相應(yīng)的循環(huán)過程將熱能轉(zhuǎn)化成機械能、 特別是動能。

相關(guān)地由DE?10?2006?028?868?A1已知一種驅(qū)動單元，其中內(nèi)燃機 與活塞式發(fā)動機機械地藕聯(lián)。就該所述技術(shù)方案而言，在一單獨的工作 循環(huán)中，借助內(nèi)燃機的廢熱將流體汽化，將如此產(chǎn)生的蒸汽導(dǎo)入到活塞 式發(fā)動機的氣缸中，以便使得可活動地支撐在氣缸中的活塞運動。通過 這種方式使得活塞式發(fā)動機的曲軸運動，活塞式發(fā)動機的曲軸與內(nèi)燃機 的曲軸機械地連接。因此利用所述系統(tǒng)可以對內(nèi)燃機廢熱的利用，以便 通過活塞式發(fā)動機將轉(zhuǎn)矩傳遞至內(nèi)燃機的曲軸。

按照已知的構(gòu)造原理，現(xiàn)在主要可考慮兩種技術(shù)方案，以便在熱量 回收系統(tǒng)的熱態(tài)運轉(zhuǎn)階段中確保膨脹器、特別是活塞式發(fā)動機不會產(chǎn)生 附加的必須隨動的載荷。

由于在填充氣缸時的進氣時間短，取決于確切的控制時間，從7個 至8個氣缸起才能確保始終都有一個進氣閥打開，并且在有蒸汽可供使 用時膨脹器自起動。在這種情況下，自起動的膨脹器的曲軸通過空程離 合器(解脫離合器)與內(nèi)燃機的曲軸連接。該空程離合器確保轉(zhuǎn)矩傳遞 僅從膨脹器的區(qū)域向內(nèi)燃機的曲軸進行。在有足夠的來自熱回收系統(tǒng)的 蒸汽可供氣缸使用時，膨脹器才做功，從而進行朝向內(nèi)燃機曲軸的轉(zhuǎn)矩 傳遞。

對于除了內(nèi)燃機外還設(shè)有的由于氣缸數(shù)目少而不會自起動的膨脹 器而言，代替在膨脹器曲軸和內(nèi)燃機曲軸之間的通過空程離合器的連 接，設(shè)置有相應(yīng)的離合器。通過傳感器機構(gòu)探測來自熱回收循環(huán)的蒸汽 的可用性，并終止在兩個曲軸之間的藕聯(lián)，進而膨脹器被內(nèi)燃機拖動， 直至膨脹器的進氣閥打開，且膨脹器起動。

發(fā)明內(nèi)容

基于前述現(xiàn)有技術(shù)和用于在起動階段起動往復(fù)活塞式膨脹機的已 知的構(gòu)造原理，本發(fā)明的目的在于，提出一種驅(qū)動單元及其工作方法， 從而實現(xiàn)往復(fù)活塞式膨脹機的無控制的自起動，同時結(jié)構(gòu)較小且控制技 術(shù)成本較低。特別地，一方面將實現(xiàn)作為膨脹器而使用具有少量氣缸的 活塞式發(fā)動機，另一方面將實現(xiàn)放棄使用在膨脹器曲軸以及內(nèi)燃機曲軸 之間的離合器。通過這種方式提供的技術(shù)方案將可以借助蒸汽循環(huán)過程 實現(xiàn)對內(nèi)燃機廢氣的利用，而無需額外的成本、安裝空間，同時不會提 高控制成本。

在此要確保蒸汽和/或氣體驅(qū)動的與內(nèi)燃機曲軸機械藕聯(lián)的膨脹器 的工作，而無需離合器的多次切換過程，離合器切換由在每次制動過程 中和每次要求零轉(zhuǎn)矩時的接合和分離引起。本發(fā)明的技術(shù)方案特別是將 確保采用簡單的方式實現(xiàn)汽車發(fā)動機優(yōu)選載貨汽車柴油機的工作效率 提高。

前述目的借助一種根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動單元以及一種根據(jù)本發(fā)明的 方法得以實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的實施方式將在下面的說明中對照附圖詳 細闡述。

根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的驅(qū)動單元具有：內(nèi)燃機，其與輸出軸作用連接； 往復(fù)活塞式膨脹機，其與曲軸作用連接，其中輸出軸通過空程離合器與 曲軸機械連接，從而進行從曲軸向輸出軸的轉(zhuǎn)矩傳遞。本發(fā)明的驅(qū)動單 元的特征在于，往復(fù)活塞式膨脹機具有至少兩個氣缸，通過進氣閥和與 其平行設(shè)置的旁通閥可將至少一部分來自流體供應(yīng)機構(gòu)的流體導(dǎo)入到 所述氣缸的內(nèi)腔中。流體供應(yīng)機構(gòu)可以是膨脹機內(nèi)部或外部的任何區(qū) 域，在該區(qū)域中輸送至少部分蒸汽狀的流體。除了進氣閥以及旁通閥外， 往復(fù)活塞式膨脹機的氣缸還具有至少一個排氣閥，在氣缸內(nèi)腔中減壓的 蒸汽狀和/或氣體狀的流體可經(jīng)由所述排氣閥導(dǎo)入到廢液處理機構(gòu)中。