CN108350799A - 带有旁路阀的电动压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组件(1)，包括：进气管道(4)，其在空气入口(11)和热力发动机(2)之间延伸；热力发动机(2)；电动压缩机(5)，其设置在所述进气管道上；所述电动压缩机的旁路回路(510)；所述电动压缩机(5)的旁路阀，其设置在所述旁路回路(510)上；所述电动压缩机(5)构造成允许控制所述旁路阀(52)。

Description

带有旁路阀的电动压缩机

技术领域

本发明涉及电动压缩机领域，并且更具体地涉及包括热力发动机和带有旁路阀的电动压缩机的组件。

背景技术

在本发明的范围内，电动压缩机是用于使汽油发动机、柴油发动机、燃气发动机、乙醇发动机增压的装置，其与电动机一起运转。更确切地，压缩机包括由电动机驱动的压缩机叶轮。

电动压缩机放置在内燃发动机的进气管线上。电动压缩机起着与涡轮增压机相同的作用，即增加发动机内新鲜气体的进气压力。

电动压缩机的用途被设想用于不同的需要，通过在寒冷条件下加热进入的气体或改进去污，从改善发动机空气回路的整体响应时间到增加最大发动机扭矩或甚至热力发动机的比功率。

无论设想的用途如何，都需要设置旁路阀，以满足不同的需求，诸如不使用压缩机、保护压缩机等。

现在，可以使用两种类型的阀，被动阀和主动发，被动阀不是控制控制式的，主动阀是先导控制式的。这些主动阀允许根据压缩机的用途更好地控制旁路功能的性能，从而更好地管理和保护电动压缩机。

这些主动阀现在的缺点是很难在最佳可行条件下与压缩机关联地控制它们。它们要求在发动机控制计算机中一方面设置专用于压缩机的专门的管理策略，另一方面设置专用于阀本身的专门的管理策略，每个管理策略一起通信以正确地裁判这些部件的用途。然后需要设置这样的发动机控制计算机，其具有专用于压缩机和旁路阀的入口和出口，以及复杂的控制架构。

发明内容

因此，本发明旨在通过提出一种包括带有改进的主动旁路阀的压缩机的发动机系统来克服现有技术的一个或多个缺点。

为此目的，本发明提出一种组件，其包括：

-在空气入口和热力发动机之间延伸的进气管道，

-热力发动机，

-设置在进气管道上的电动压缩机，

-电动压缩机的旁路回路，

-电动压缩机的旁路阀，其设置在旁路回路上，

-电动压缩机构造成允许对旁路阀的控制。

控制在电动压缩机中的这种集成允许压缩机与旁路阀的更好的操作同步，并因此使电动压缩机具有更好的效率。

根据本发明的一个实施例，旁路阀是瓣片式阀、活门式阀或气动阀。

根据本发明的一个实施例，通过控制器件来实现控制。

根据本发明的一个实施例，控制器件集成到电动压缩机的电子器件。

根据本发明的一个实施例，该组件包括排气再循环回路。

根据本发明的一个实施例，该组件包括设置在进气管道上的热交换器。

根据本发明的一个实施例，电动压缩机设置在热交换器的上游并且在阀的上游。

根据本发明的一个实施例，电动压缩机设置在热交换器的下游并且在阀的上游。

根据本发明的一个实施例，电动压缩机设置在热交换器的下游并且在阀的下游。

本发明还涉及根据本发明的组件在机动车辆的内燃发动机中的用途。

附图说明

通过阅读以下参照示例性附图给出的描述，本发明的其它目的、特征和优点将被更好地理解并且将更清楚地显现，在附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的示意图；

图2是使用根据本发明的阀获得的结果的图示：在使用和不使用压缩机的情况下，图2a是压缩机下游压力，图2b是相对于阀位置的压缩机功率。

具体实施方式

本发明涉及配备有包括旁路阀的电动压缩机的热力发动机。在本发明的范围内，电动压缩机是空气压缩机，其是容积式的或不是容积式的，且例如是离心的或径向的，其由电动机驱动，且目的是使热力发动机增压。根据本发明的一个实施例，电动机是异步直流或交流电动机。

根据本发明的一个实施例，电动机是可变磁阻电动机(也称为SRM电动机，SRM根据英语术语是Switched Reluctance Motor(开关磁阻电动机))。

根据本发明的另一个实施例，电动机是永磁电动机。

在本发明的范围内，旁路阀(根据英文术语也称为旁通阀)，是允许绕过或不绕过电动压缩机的阀。更确切地，阀布置在电动压缩机的旁路管道上。当阀打开时，流体流入旁路管道中，当阀关闭时，流体流过电动压缩机。

图1示出了本发明的一个实施例。在该图1中示出了发动机组件1，其带有进气回路的进气管道4、机动车辆的内燃热力发动机2和电动压缩机5。

该发动机2包括燃烧室3，燃烧室3包括多个气缸，例如图中数量为四个的气缸，用于接收氧化剂和燃料的混合物，例如汽油或柴油作为燃料，且纯空气或循环空气/气体混合物作为氧化剂。

气缸内的燃烧导致发动机2做功。发动机2的操作是常规的：气体进入燃烧室3中，在燃烧室3中被压缩，燃烧并以排气形式排出。

该发动机2具有连接到进气管道4的入口和连接到排气回路10的出口。

进气管道4的入口11限定了新鲜空气穿入组件1中所通过的入口，而排气回路10的出口12限定排气从组件1排出所通过的出口。

进气管道4通向进气歧管7中，进气歧管7因此在发动机2的燃烧室3中形成进气箱。

进气管道4是指用于进入气体的进气通道，进入气体的流动由箭头F1表示，该通道位于空气入口11和发动机2之间。

根据本发明的一个实施例，进气管道4包括用于进入气体的机械压缩机111，其例如是涡轮增压机。

根据本发明的一个实施例，进气管道4包括热交换器6，其允许冷却进入气体，例如来自机械压缩机111的气体。也被本领域技术人员称为“RAS(其指代“refroidisseur d'airde suralimentation(增压空气冷却器)”)的热交换器6具有冷却进入气体的功能。热交换器6确保进入气体与热交换器6的传热流体之间的热交换。在热交换器6的出口处，气体的温度接近热交换器6的传热流体的温度。

根据本发明的一个实施例，在用于发动机2中的气体的进气歧管7的上游，进气管道4包括阀8，该阀8包括蝶形节流门，其功能是调节气体流量，以调节发动机转速。该阀8由本领域技术人员熟知的发动机控制单元(也称为ECU，其指代根据英语术语的EngineControl Unit)操纵，并且允许调节引入发动机中的空气量。

根据本发明的一个实施例，蝶形阀8位于电动压缩机5的上游。

根据本发明的一个实施例，蝶形阀8位于电动压缩机的下游。

发动机2的出口由排气歧管9形成。排气歧管9连接到形成排气回路的一部分的排气通路或通道。

根据本发明的一个实施例，排气回路10包括涡轮机121，涡轮机121与用于进入气体的机械压缩机111一体地旋转并且与其一起形成涡轮增压机。涡轮121由来自排气通路的排气驱动，排气的流动由箭头F2示意性地示出。根据一个实施例，流动通过催化剂122。

如图1所示，组件1包括电动压缩机5。该压缩机5由电动机驱动。电动压缩机5布置在进气管道4的回路中。

在本发明的第一变型中，电动压缩机5设置在热交换器6的上游，并且来自热交换器6的气体通向蝶形阀8的上游然后进入进气歧管7中。

根据本发明的另一变型，电动压缩机5布置在机械压缩机111的上游。

根据该变型的一个实施例，电动压缩机5布置在蝶形阀8的上游，在热交换器6和蝶形阀8之间。

根据本发明的另一变型，电动压缩机5布置在蝶形阀8的下游。

根据本发明的一个实施例，电动压缩机5被集成在包括旁路器件52的旁路回路510(根据英文术语也称为cicuit by-pass)中。该旁路系统则可以使电动压缩机短路。

在本发明的范围内，该旁路器件52例如是蝶形阀、瓣片式阀、活门式阀、气动阀或任何其他类型的等同的并且与本发明兼容的阀。与旁路器件52相关联的旁路回路510通常通过关闭或打开旁路器件52允许经由进气管道4到达的进入气体循环通过电动压缩机或绕过电动压缩机。

根据本发明的一个实施例，阀式旁路器件52设置在不同于电动压缩机5的回路的旁路回路510上，从而当分路阀52关闭时，进入气体被导向管道511，电动压缩机5布置在该管道511处。

根据本发明的一个实施例，旁路器件布置在旁路管道上，并且电动压缩机布置在主管道上。

根据本发明的另一个实施例，旁路器件布置在主管道上，并且电动压缩机布置在旁路管道上。

根据本发明的另一实施例，旁路器件设置在与电动压缩机相同的主管道或旁路管道上，并且旁路管道或主管道中设置有附加阀。

因此，除了过渡阶段或通常不需要使用电动压缩机5的阶段之外，进入气体在管道510中流通并且不通过电动压缩机5。

根据本发明的一个实施例，当分路阀52打开时，进入气体在管道510中流通并且通过电动压缩机5。

在本发明的范围内，对旁路阀52的控制集成在电动压缩机5中。更确切地，电动压缩机5包括旁路阀52的控制电子器件的至少一部分。

旁路阀的控制由阀52的控制器件53实现。

根据本发明的一个实施例，阀52的控制器件53布置在压缩机1的电子器件中。

根据本发明的一个实施例，组件包括排气再循环回路9。该回路包括用于再循环气体的热交换器91和再循环阀90，其操作在此没有描述，因为这是本领域技术人员已知的。

根据图1所示的实施例，再循环回路9设置在排气管道10处并且通到电动压缩机5的上游。

根据本发明的一个实施例，再循环回路9通到压缩机的下游。根据本发明的这种系统的操作如下。当启动电动压缩机时，压缩机向压缩机5的旁路阀发送关闭请求。在停用压缩机的请求期间，压缩机发送打开旁路阀的请求。启动压缩机指的是，速度参考值不为零或高于怠速，停用指的是，速度参考值为零或为怠速量级。

根据本发明的一个实施例，通过考虑例如由电动压缩机上存在的传感器进行的测量以及例如转速、电流、压力或温度等的测量，可以使集成到电动压缩机的压缩机旁路阀的最小化控制变得复杂。因此可以同时确保根据实际操作条件更好地控制压缩机和压缩机阀门，并且确保对这些部件的保护功能。

图2a和2b示出了使用根据本发明的旁路阀获得的结果。在使用和不使用压缩机的情况下，图2a是压缩机下游压力，图2b是相对于阀位置的压缩机功率。

这些结果是通过在1.9L tGDI汽油发动机上进行的模拟研究获得的，该汽油发动机配备有冷却的低压排气再循环回路和电动压缩机，该电动压缩机带有位于压缩机上游的的再循环阀。

压缩机和旁路阀基于简化的操纵法则被控制。在压缩机启动请求期间，压缩机接收到增加其旋转速度的请求，并且旁路阀接收到关闭请求。相反，当不再需要启动压缩机时，压缩机转速请求变成怠速并且旁路阀接收到打开指令。这些结果说明了带有旁通阀的压缩机的更好的效率。这些结果还突出了针对压缩机的保护方面集成旁通阀的控制的兴趣，例如关于泵送区域通过限制吸油量。

本发明的范围不限于上面给出的细节，并且允许许多其他特定形式的实施例，而不偏离本发明的范围。因此，所呈现的实施例应该被考虑为是示例性的，并且可以在不脱离权利要求所限定的范围的情况下对其进行修改。

Claims (10)

1.一种组件(1)，包括

进气管道(4)，其在空气入口(11)和热力发动机(2)之间延伸，

热力发动机(2)，

电动压缩机(5)，其设置在所述进气管道上，

所述电动压缩机的旁路回路(510)，

所述电动压缩机的旁路阀，其设置在所述旁路回路(510)上，

所述电动压缩机(5)构造成允许对所述旁路阀(52)的控制。

2.根据权利要求1所述的组件(1)，其中，所述旁路阀(52)是蝶形阀、瓣片式阀、活门式阀或气动阀。

3.根据权利要求1至2中的一项所述的组件(1)，其中，所述控制由控制器件(53)实现。

4.根据权利要求3所述的组件(1)，其中，所述控制器件(53)集成到所述电动压缩机(5)的电子器件。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的组件(1)，包括排气再循环回路(9)。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的组件(1)，包括热交换器(6)，其设置在所述进气管道(4)上。

7.根据权利要求6所述的组件(1)，其中，所述电动压缩机(5)布置在所述热交换器的上游，并且在布置于进气回路中的阀(8)的上游。

8.根据权利要求6所述的组件(1)，其中，所述电动压缩机(5)布置在所述热交换器的下游，并且在布置于进气回路中的阀(8)的上游。

9.根据权利要求6所述的组件(1)，其中，所述电动压缩机(5)布置在所述热交换器的下游，并且在布置于进气回路中的阀(8)的下游。

10.一种根据权利要求1至9中的一项所述的组件(1)在用于机动车辆的内燃发动机中的用途。