[發明專利]用于改善驅動系統的能量效率的方法

在審

• 申請號: 201380077490.9
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN105324563A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: Y.伊斯梅爾;P.梅尼加齊;S.德科斯特;P-J.安杰洛特;P.切西;D.查利特
• 申請（專利權）人: 法雷奧電機控制系統公司
• 主分類號: F02D41/00
• 分類號: F02D41/00;F01N5/04;F02B37/00;F02B37/007;F02B37/12;F02B41/10;F02B63/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 段志超

技術領域

本發明涉及一種用于改善驅動系統的能量效率的方法，其中所述驅動系統包括并聯地安裝在排放管線上的渦輪壓縮機和回收渦輪。

背景技術

典型地，發動機包括限定燃燒氣缸或室的發動機模塊，所述燃燒氣缸或室具有被氣缸蓋封閉的端部和被活塞封閉的相對端部，該活塞滑動地被接收在氣缸中。每個燃燒氣缸都與用于空氣和燃料進入裝置和用于排放燃燒過的氣體的裝置關聯，這些裝置分別包括進氣和排放閥門。燃機產生的總力矩是每個氣缸產生的單獨的力矩之和。在燃燒后，排放氣體被釋放到大氣中。這些排放氣體包含能量，回收該能量是有利的。

已知使用渦輪壓縮機，其中的渦輪由排放氣體來驅動，以允許壓縮進氣處的空氣。渦輪壓縮機增大發動機進氣處的氣體壓強，以提高其效率。渦輪壓縮機可以與回收渦輪關聯，以完善對排放氣體的能量的回收。被回收渦輪回收的能量可以用于產生電能或機械能，例如以便將力矩送回到發動機的曲軸上。回收渦輪可以與渦輪壓縮機串聯地安裝在排放管線上。替代地，回收渦輪可以與渦輪壓縮機并聯地安裝。主要使用串聯架構，而并聯架構則在體積方面可以是有利的。

然而，為串聯架構設計的渦輪壓縮機和回收渦輪對于并聯架構不是最優的。因此，追求允許調節渦輪壓縮機和/或回收渦輪的幾何構造特征以在并聯架構中回收最大量的排放氣體能量的方法。

發明內容

為此，提出一種用于改善驅動系統的能量效率的方法，所述系統包括：

-設有排放管線的發動機；

-具有渦輪的渦輪壓縮機，其中所述渦輪安裝在排放管線上，以被排放氣體的第一部分驅動，從而確定發動機的增壓水平；

-回收渦輪，該回收渦輪與渦輪壓縮機并聯地安裝在排放管線上，以被排放氣體的第二部分驅動，從而回收來自于排放氣體的所述第二部分的功率；

所述方法包括以下步驟：

-確定這樣的增壓水平，該增壓水平使得發動機輸出第一驅動功率數值；

-以遞增或遞減、即單調的方式改變渦輪壓縮機的渦輪的至少一個幾何構造參數，并對于該幾何構造參數的數值，確定被回收渦輪回收的功率和對應于該幾何構造參數的所述數值的驅動功率的數值與所述第一驅動功率數值之間的差值；

-當被回收渦輪回收的功率達到最大數值或當所述驅動功率差值大于給定閾值時，停止該對渦輪壓縮機的渦輪的幾何構造參數的改變。

通過單調地改變渦輪壓縮機的渦輪的幾何構造參數，逐漸地改變位于發動機出口處和渦輪入口處的區域中的條件，尤其是排放氣體的通率和/或壓強。這些條件改變還導致改變被回收渦輪回收的功率。通過跟蹤所回收的功率直至達到最大數值，確認獲得具有允許回收渦輪回收最大量的排放氣體能量的幾何構造特征的渦輪壓縮機。然而，由發動機輸出的驅動功率會被發動機出口與渦輪入口之間的區域中的條件的改變影響。通過確保驅動功率保持包括在數值窗口中，確保發動機的性能沒有由于最大化被回收渦輪回收的功率而受損。

根據一個變型，該改變步驟包括減小渦輪壓縮機的渦輪的通過性(Permeability)，并對于通過性數值，確定被回收渦輪回收的功率和對應于所述通過性數值的驅動功率的數值與所述第一驅動功率數值之間的差值。此外，該停止步驟包括在被回收渦輪回收的功率達到最大數值或當所述驅動功率差值超過給定閾值時停止渦輪壓縮機的渦輪的通過性的該減小。

通過性表征渦輪中通率與壓強比之間的關系。特別地，通過增大壓強比和通過減小通率來改變通過性。通過性可以由渦輪的渦殼、輪子或擴散道的幾何構造來確定。

根據一個實施例，渦輪壓縮機包括具有可變幾何構造的渦輪。由此，該改變幾何構造參數的步驟可以包括改變渦輪的擴散道的通過截面和/或改變氣體在渦輪葉片上的入射角度。該方法允許根據一方面的驅動功率和/或另一方面的回收渦輪的特征來調節渦輪壓縮機的具有可變幾何構造的渦輪的幾何構造。

根據一個實施例，該方法還包括以下步驟：

-增大回收渦輪的通過性，并對于通過性數值，進行所述改變渦輪壓縮機的渦輪的幾何構造參數的步驟和停止改變該幾何構造參數的步驟；

-確定被回收渦輪回收的功率和對應于渦輪發電機的渦輪的所述通過性數值的驅動功率的數值與所述第一驅動功率數值之間的差值；

-當被回收渦輪回收的功率達到最大數值或當所述驅動功率差值超過給定閾值時，停止回收渦輪的通過性的該增大。

特別地，通過增大渦輪的通率和通過減小壓強比來增大通過性。