[發(fā)明專利]渦輪增壓器制動(dòng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080060273.5
• 申請(qǐng)日: 2010-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN102770634A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·W·科斯塔爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珀金斯發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): F02B37/12
• 分類號(hào): F02B37/12;F02B39/16;F01D21/00;F16D63/00;H02K49/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及渦輪增壓器和一種操作渦輪增壓器、特別是電動(dòng)渦輪輔助渦輪增壓器的方法。本發(fā)明還公開了一種包括這種渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

渦輪增壓器形成發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分，并且包括響應(yīng)于來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣而旋轉(zhuǎn)的渦輪增壓器軸。渦輪增壓器的主要用途是使用壓縮機(jī)壓縮氣體以將氣體引入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)（稱為“增壓”）。

電動(dòng)渦輪輔助（ETA）渦輪增壓器軸也通過軸的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電能。所產(chǎn)生的能量能夠被存儲(chǔ)在用于輔助電氣系統(tǒng)中的電池中或供給至連接到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的電機(jī)以改善發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)。ETA系統(tǒng)提供了用于回收否則可能在排氣中的能量超過驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)所需的能量的情況下?lián)p失的能量的附加機(jī)構(gòu)。

在一些情形中，與渦輪增壓器相關(guān)聯(lián)的電氣機(jī)器也可以用作電機(jī)而不是發(fā)電機(jī)。此外，與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相關(guān)聯(lián)的電氣機(jī)器同樣能作為發(fā)電機(jī)操作。在渦輪不能提供足以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的機(jī)械功率以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的需求的情況下，曲軸能夠驅(qū)動(dòng)其相關(guān)聯(lián)的電氣裝置使其作為發(fā)電機(jī)。來自發(fā)電機(jī)的電力將驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器軸上的作為電機(jī)的電氣機(jī)器，從而提供附加的能量以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)并且增加流向發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮空氣。

美國專利No.5,678,407描述了一種渦輪復(fù)合ETA系統(tǒng)的示例。美國專利No.7,174,714描述了一種能夠使渦輪復(fù)合ETA系統(tǒng)的效率增益最大化的控制系統(tǒng)。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)降低其增壓需求時(shí)或者當(dāng)渦輪增壓器速度或溫度超過安全極限時(shí)，渦輪增壓器產(chǎn)生一個(gè)難題。已有的系統(tǒng)使排氣繞開渦輪增壓器渦輪以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，尤其是當(dāng)進(jìn)氣增壓需求迅速降低時(shí)。當(dāng)使用這種廢氣旁通閥時(shí)，排氣中的能量完全損失。

在ETA系統(tǒng)中，電氣機(jī)器可以在發(fā)電模式下用于吸收過剩的渦輪增壓器軸功率，從而充當(dāng)制動(dòng)器。然而，這種系統(tǒng)對(duì)渦輪增壓器軸制動(dòng)的程度有限。此外，如果這種制動(dòng)失效，則已有的系統(tǒng)僅能夠使用廢氣旁通閥，從而損失排氣能量。本發(fā)明旨在克服上述局限性中的一個(gè)或多個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種用于向發(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓的渦輪增壓器，其包括：可旋轉(zhuǎn)的軸；布置成由所述可旋轉(zhuǎn)的軸驅(qū)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)子；一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)定子，所述一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)子或者所述一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)定子有磁性，并且所述一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)定子相對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)子定位成使得所述可旋轉(zhuǎn)的軸的旋轉(zhuǎn)在所述一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)子或一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)定子中感生渦流，以由此從所述可旋轉(zhuǎn)的軸提取能量；以及控制器，所述控制器設(shè)置成接收輸入?yún)?shù)并且基于所述輸入?yún)?shù)而調(diào)節(jié)在所述一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)子或一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)定子處的磁場強(qiáng)度，從而改變渦流的生成水平并且由此控制所述可旋轉(zhuǎn)的軸的制動(dòng)。

本發(fā)明還涉及一種操作這種渦輪增壓器的方法，其包括：使所述可旋轉(zhuǎn)的軸在所述渦輪增壓器操作期間旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生增壓，由此驅(qū)動(dòng)所述一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述制動(dòng)定子旋轉(zhuǎn)；接收所述渦輪增壓器的輸入?yún)?shù)；以及基于所述輸入?yún)?shù)而調(diào)節(jié)在所述一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)子或一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)定子處的磁場強(qiáng)度，從而控制所述一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)子或所述一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)定子中的渦流的生成水平并且由此控制從所述可旋轉(zhuǎn)的軸提取能量的速度和所述可旋轉(zhuǎn)的軸的制動(dòng)。

附圖說明

所述渦輪增壓器和操作渦輪增壓器的方法可以采用各種方式實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)將僅借助于示例并且參照附圖描述其中一種方式，在附圖中：

圖1示出了具有渦流制動(dòng)的渦輪增壓器系統(tǒng)的概略視圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，其示出了渦輪增壓器系統(tǒng)1的示意圖。渦輪增壓器系統(tǒng)1與發(fā)動(dòng)機(jī)（未示出）相關(guān)聯(lián)。渦輪增壓器系統(tǒng)1可以包括：渦輪增壓器裝置10；用于接收來自發(fā)動(dòng)機(jī)20的排氣的輸入部；以及電氣機(jī)器70。

渦輪增壓器裝置10可以包括：渦輪增壓器軸15；以及制動(dòng)轉(zhuǎn)子30。渦輪增壓器系統(tǒng)1還可以包括：至少一個(gè)制動(dòng)定子40；至少一個(gè)制動(dòng)致動(dòng)器50；以及控制器60。在圖1所示的實(shí)施例中，示出了兩個(gè)制動(dòng)定子40，每個(gè)制動(dòng)定子40均帶有相應(yīng)的制動(dòng)致動(dòng)器50。

渦輪增壓器裝置10還可以包括渦輪和壓縮機(jī)（未示出）。如眾所周知的，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣離開發(fā)動(dòng)機(jī)后將經(jīng)輸入部20經(jīng)過排氣總管并且跨渦輪增壓器10的渦輪。渦輪由排氣驅(qū)動(dòng)并且轉(zhuǎn)動(dòng)其上安裝有壓縮機(jī)的渦輪增壓器軸15。壓縮機(jī)由軸15驅(qū)動(dòng)并且壓縮傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣。