[發明專利]用于減小摩擦的系統和方法

有效

• 申請號: 201510050391.2
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104819031B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 大衛·卡爾·比德納
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F01M13/00
• 分類號: F01M13/00;F02M21/02
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

描述了用于減小變速器和包括PCV系統的內燃發動機內的摩擦的系統和方法。氣體燃料源通過流量控制閥與變速器流體連接，變速器則又與PCV系統的空氣流入線路流體連接。流量控制閥構造成控制進入變速器并從變速器進入PCV系統和曲軸箱中的氣體燃料的流量。

技術領域

本申請涉及減小車輛的發動機和變速器中的摩擦。

背景技術

源自車輛的推進系統的一個或多個運動部件(例如，具有高速齒輪的變速器、曲軸箱等)周圍的空氣的阻力和摩擦會導致燃料效率損失和系統劣化。這些損失可能在車輛的曲軸箱內最為顯著，其中曲軸箱內尤其在高發動機轉速下是紊流。另外，曲軸周圍的空氣可能含有懸浮油滴，這會由于密度的增大而增大阻力，從而增加發動機負荷并降低燃料經濟性。

在發電行業，可以通過使黏度比空氣低的氫氣涌入高速電機中而減小源自高速電機周圍的空氣的摩擦。然而，氫氣可以被容易地點燃。

由于空氣阻力與旋轉部件周圍的空氣的密度成比例，所以也可以通過降低該密度而減小摩擦損失。可以通過減小包含旋轉系統的外殼或殼體內的空氣的量以在旋轉系統內產生真空來減小密度。然而，由于旋轉部件周圍的氣流提供了冷卻效果以減小過熱導致的劣化，所以消除或減小與旋轉部件接觸的空氣的量會對機器有負面影響。

發明內容

發明人這里已經認識到了上述問題，并且找到了至少部分地解決這些問題的方法。一種至少部分地解決了上述問題并且能夠實現減小內燃發動機中的摩擦這一技術效果的示例性方法是向發動機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，發明人已經認識到，通過用較低密度的氣體替換發動機曲軸箱內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，因此減小曲軸箱內的有效空氣密度。因此，能夠在提供充分的發動機冷卻的同時減小空氣阻力。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。

因此，在一個實施例中，車輛系統包括內燃發動機，該內燃發動機包括強制曲軸箱通風(PCV)系統、氣體燃料源和變速器，其中氣體燃料源通過流量控制閥與變速器流體連接，并且變速器與PCV系統的新鮮空氣線路流體連接。流量控制閥構造成控制進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的摩擦。通過經由PCV新鮮空氣線路將氣體燃料引入到曲軸箱中，其流動可以被有利地用來經由PCV閥將漏氣載送到進氣歧管中。

在另一個實施例中，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燃發動機的PCV系統，其中第一條件包括計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。通過確保當建模的漏氣流率小于PCV閥流率時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大流量。另外，還可以避免曲軸箱壓力的過度增加。另外，通過基于估測的漏氣流量來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保持期望的空燃比。

在另一個實施例中，車輛可以包括氣體燃料源、包括PCV系統的內燃發動機、變速器以及控制器，其中氣體燃料源通過流量控制閥與變速器流體連接，流量控制閥構造成控制進入變速器的氣體燃料的流量，控制器具有可執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燃發動機的PCV系統，其中第一條件包括計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PCV閥流率與漏氣流率之間的差計算，其中漏氣流率基于發動機運行條件計算。

這樣，可以通過向變速器箱和曲軸箱中的每一個部分地填充低密度氣體來減小變速器和曲軸箱內經歷的空氣動力學摩擦損失。車輛內的已有的氣體燃料源可以用于該目的，因而實現成本和空間節省。通過在建模的漏氣流率小于PCV閥流率時使氣體流動，燃料流可以補償存在的流率差。另外，通過在歧管真空大于曲軸箱真空的條件下使低密度氣體流動，氣體燃料可以容易地與漏氣一起被抽吸到歧管中。總體而言，可以實現燃料經濟性的優點。