CN101644183B - 汽车的动力总成系统 - Google Patents

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Abstract

汽车的动力总成系统，具有一个通过压缩机(5)进气的内燃机(1)，以对动力总成系统提供预定力矩，其中，内燃机进气侧经空气管(6)与压缩机连接，且其中，空气管(6)有一个支管(7)，用于二次空气管(20)，用于在催化器上游的内燃机排气侧(21a，21b)送入二次空气，其特征在于，所述空气管没有阀装置；动力总成系统包括至少一个可作为发电机运行的电机；并且，还设有一个控制单元，其构造成为使得压缩机作为二次进气泵运行时内燃机的剩余力矩通过电机的发电机运行(Generatorbetrieb)而平衡掉，所述内燃机的剩余力矩源于所述送入二次空气而产生的增压压力。

Description

汽车的动力总成系统
技术领域
本发明涉及汽车的动力总成系统(Antriebsstrang)。
背景技术
已知内燃机通过压缩机进气。换言之，内燃机进气侧通过空气系统中的压缩机进行增压进气，能特别提高内燃机的功率。此外，还已知，在内燃机空气系统中，设置一个二次进气泵，以在催化器的上游于内燃机排气侧送入二次空气。这使废气中的氧含量升高，从而通过后燃使得催化器加速升温。也有人建议可以取消二次进气泵，使用压缩机替代其功能。然而，除了节气门以外，在内燃机空气系统中还需要其它的阀门，并且需要较昂贵的调节操作。于是必须防止在压缩机用作二次进气泵时产生--不想要的--额外的增压以及由此导致的内燃机剩余力矩(
Figure G2009101375460D00011
)。这种装置在相关的DE 198 41 330中有描述。
发明内容
本发明的目的在于，在具有一个通过一个压缩机增压的内燃机的动力总成系统中，能够在对空气系统做尽可能小的修改的情况下取消二次进气泵。
此目的通过下述1和9的特征解决。下述2-8及10涉及本发明的优选的方案和改进方案。
1.汽车的动力总成系统，具有一个通过一个压缩机进气的内燃机，以对动力总成系统提供预定力矩，其中，内燃机进气侧经空气管与压缩机连接，并且其中，空气管有一个支管，用于二次空气管，用于在催化器上游的内燃机排气侧送入二次空气，其中，所述空气管没有阀装置；动力总成系统包括至少一个可作为发电机运行的电机；并且，还设有一个控制单元，其构造成为使得压缩机作为二次进气泵运行时内燃机的剩余力矩通过电机的发电机运行(Generatorbetrieb)而平衡掉，所述内燃机的剩余力矩源于所述送入二次空气而产生的增压压力。
2.如上述1的动力总成系统，其中所述压缩机为气体压缩机。
3.如上述1的动力总成系统，其中所述压缩机为废气涡轮增压器。
4.如前述1-3之一的动力总成系统，其中所述二次空气管至少部分设置为软管连接。
5.如前述1-4之一的动力总成系统，其中所述二次空气管具有一个阀。
6.如上述1-5之一的动力总成系统，其中所述阀和/或二次空气阀可通过一个电动控制阀气动触发。
7.如上述1-5之一的动力总成系统，其中所述阀和/或二次空气阀可电动触发。
8.如前述1-7之一的动力总成系统，该动力总成系统构成单轴并联式混合动力总成系统，其中，一个内燃机和一个电机布置在一个共同的轴上。
9.在包括一个通过一个压缩机进气的内燃机和至少一个可作为发电机运行的电机的混合动力汽车中送入二次空气的方法，其中至少内燃机能对至少一个汽车车轮提供的预定力矩，其中内燃机进气侧经由无阀的空气管连接到压缩机，该空气管具有一个用于二次空气管的支管，用于在催化器上游的内燃机排气侧送入二次空气，并且其中压缩机作为二次进气泵运行时内燃机的剩余力矩通过电机的发电机运行而平衡掉，所述内燃机的剩余力矩源于所述送入二次空气而产生的增压压力。
10.如上述9的方法，其中该方法至少可在催化器温度低于一个极限温度时实施。
根据本发明，汽车的动力总成系统包括一个通过一个压缩机进气增压的内燃机，以使动力总成系统产生预定的力矩，该动力总成系统的进气侧经一个无阀门的空气管与压缩机连接；该动力总成系统包括至少一个可作为发电机运行的电机；并且，还设置有一个控制单元，其构造成为使得压缩机作为二次进气泵运行时内燃机的剩余力矩通过电机的发电机运行而平衡掉，所述剩余力矩源于在催化器上游的内燃机排气侧送入二次空气而产生的增压压力。本发明基于的构思是：在汽车中，其动力总成系统包括一个用作发电机的电机，当压缩机也用作二次进气泵时，则在有相关昂贵调控装置的内燃机空气系统中，不必使用额外的阀门。更确切地说，可以“容忍”由压缩机作为二次进气泵运行而产生的剩余力矩，即：较之汽车驾驶者--例如通过加速踏板--实际确定的力矩，内燃机以更高的力矩驱动。然而，汽车驾驶者并未觉察到这一点，因为在动力总成系统中，至少一个可作为发电机运行的电机同时恰好以如下负荷作为发电机运行：所述负荷恰好平衡或者补偿剩余力矩。虽然内燃机也以较汽车驾驶者所提供的更高的力矩运行，但是，动力总成系统只供给由汽车驾驶者提供的力矩。剩余力矩被作为发电机工作的电机转换成电能。
由此只需要对内燃机空气系统做微小修改，即在空气系统中，于压缩机之后设置一个出口，出口具有用于连接至二次空气系统的接口。此外，还要修改相应控制单元的软件。由此才能取消二次进气泵并削减相应成本。尤其是，无需在内燃机空气系统的进气侧采取其它措施，如额外的阀或类似装置。从而可以，例如在汽车初始起动时——此时因催化器是冷的而需要送入二次空气——能设置电动起动过程，其中电池放电并由此通过作为发电机的电机的运行可再次充电。
此动力总成系统优选用于混合动力汽车，因为混合动力汽车大都已经具有相应尺寸的电机，如曲轴起动发电机(Kurbelwellen-Starter-Generator)，和相应的高效电池，用于存储这种电机作为发电机的运行时产生的电能。
在本发明第一个优选实施方案中，压缩机设置为空气压缩机。这种压缩机，无论是通过皮带传动而由内燃机驱动，还是通过电机驱动，都可有效地为内燃机提供进气。
在本发明第二个优选实施方案中，压缩机设置为废气涡轮增压器。内燃机的废气能量使涡轮旋转从而驱动压缩机，使能源利用优良。
优选地，二次空气管至少部分段采用软管连接设计。由于本发明中无需在二次空气管中使用额外的阀，从而可简单地并且以与已有的结构空间良好适应的方式实现。
有利地，二次空气管有一个阀。这使得在需要将二次空气送入内燃机排气侧时，可简单地打开二次空气管。此外，这安全地防止内燃机排气侧气体返回空气系统(防止返回)。
所述阀和/或任选有的二次空气阀可由一个电动控制阀气动触发。这种气动控制阀很常用，并且可由控制单元中的单一电动控制阀控制。
或者，所述阀和/或二次空气阀为电动控制阀。为连接到一个控制单元，需要相应的电线，由此，与气动控制阀相比，可取消气动线以及任选地甚至取消所使用的低压储气室。
本发明一个特别优选的实施方案中，将动力总成系统用于混合动力汽车，作为单轴并联式混合动力系统(Einwellen-Parallelhybrid)运作。其中，内燃机与一个既作发电机又作马达的单独的电机布置在一个共同的轴上，用于驱动混合动力汽车。内燃机和电机之间设置相应离合器，从而可选地可从电机和/或从内燃机输出预定力矩到动力总成系统，用来驱动混合动力汽车至少一个车轮。
根据本发明，在催化器温度低于极限温度时，特别设定使用压缩机作为二次进气泵，由此，通过送入二次空气，催化器迅速升温，达到最佳工作温度。为了储存电机作为发电机工作而产生的电能，还可仅设定这样的应用：在电池--如高压电池--的充电水平(SOC)低于某一阈值，且因此必需对电池充电时；否则，所产生的电能必须引开至他用。例如，按本发明，设定在混合动力汽车较长停车后的起动过程中的应用。
附图说明
现在根据附图详细说明本发明。此唯一附图显示本发明一种特别优选的实施方案。
具体实施方式
图中显示汽车内燃机1的空气系统2。原始空气经过空气系统中的空气滤清器3进入空气系统。在空气滤清器3的下游，布置有一个节气门4。节气门4的下游设置一个压缩机5。压缩机5对通过节气门4的气体进行增压。压缩机5后面布置有具有两个相连的增压空气冷却器6a，6b的空气管6，用于供至内燃机的两个汽缸底座(Zylinder-
Figure G2009101375460D00041
)11a，11b。压缩机5因此给内燃机1进气侧提供空气，其中在压缩机5和内燃机1进气侧之间的空气管6中没有阀。当压缩机5由内燃机1通过链传动或者皮带传动驱动时，为了通过压缩机5精确地调节空气质量流量，还安装一个压缩机-调节阀25；该调节阀在使用电驱动的压缩机5时可以取消。
在空气管6中还设置有一个支管7，通过该支管7，压缩机5下游的空气系统与内燃机1排气侧21a，21b连接。另外，设置有一段软管制的二次空气管20，其将支管7与两个二次空气阀22a，22b连接。设置二次空气阀22a，22b，旨在用于控制内燃机1各排气侧21a，21b的新鲜空气量。此外，还设有阀23，例如转流阀(Schubumluftventil)，以根据需要打开和关闭二次空气管20，从而将二次空气鼓入内燃机1排气侧21a，21b。此外，还设置有一个节流阀24，以影响二次空气管20中的空气质量流量。通过节流阀24，例如可在二次空气管20大截面处预先设定一个恒定压力。
因此，在本发明的特别优选的实施方案中，对于带有一个由内燃机1通过链传动或皮带传动驱动的压缩机5的内燃机1，通过从其常规的空气系统中，省去二次进气泵这种唯一的改变，产生了这样的设置：即具有一个相应的支管7，以及带有阀23及节流阀24的二次空气管20。此外，软管制的二次空气管20还可以灵活地依据预先确定的结构空间从空气系统导引至内燃机1排气侧。特别是，二次空气管20也可部分地制成管。在各种情况下，都仅仅是取消了一个不再需要的二次进气泵，它原本通过空气滤清器3与节气门4之间的出口供给空气。
二次空气阀22a，22b和阀23在该实施方案中设计为气动阀，其通过一个低压储气室29供给压力。为控制之需，使用一个电动控制阀28，其与相应的控制单元电连接。或者，当阀23和二次空气阀22a，22b设计为电动阀时，可以取消控制阀28和低压储气室29。

Claims (10)

1.汽车的动力总成系统，具有一个通过一个压缩机(5)进气的内燃机(1)，以对动力总成系统提供预定力矩，其中，内燃机进气侧经空气管(6)与压缩机连接，并且其中，空气管(6)有一个支管(7)，用于二次空气管(20)，用于在催化器上游的内燃机排气侧(21a，21b)送入二次空气，其特征在于，所述空气管没有阀装置；动力总成系统包括至少一个可作为发电机运行的电机；并且，还设有一个控制单元，其构造成为使得压缩机作为二次进气泵运行时内燃机的剩余力矩通过电机的发电机运行而平衡掉，所述内燃机的剩余力矩源于所述送入二次空气而产生的增压压力。
2.如权利要求1的动力总成系统，其中所述压缩机为气体压缩机。
3.如权利要求1的动力总成系统，其中所述压缩机为废气涡轮增压器。
4.如权利要求1-3之一的动力总成系统，其中所述二次空气管至少部分设置为软管连接。
5.如权利要求1-3之一的动力总成系统，其中所述二次空气管具有一个阀(23)。
6.如权利要求5的动力总成系统，其中所述阀和/或二次空气阀(22a，22b)可通过一个电动控制阀(28)气动触发。
7.如权利要求5的动力总成系统，其中所述阀和/或二次空气阀(22a，22b)可电动触发。
8.如权利要求1-3之一的动力总成系统，该动力总成系统构成单轴并联式混合动力总成系统，其中，一个内燃机和一个电机布置在一个共同的轴上。
9.在包括一个通过一个压缩机进气的内燃机和至少一个可作为发电机运行的电机的混合动力汽车中送入二次空气的方法，其中至少内燃机能对至少一个汽车车轮提供的预定力矩，其中内燃机进气侧经由无阀的空气管连接到压缩机，该空气管具有一个用于二次空气管的支管，用于在催化器上游的内燃机排气侧送入二次空气，并且其中使得压缩机作为二次进气泵运行时内燃机的剩余力矩通过电机的发电机运行而平衡掉，所述内燃机的剩余力矩源于所述送入二次空气而产生的增压压力。
10.如权利要求9的方法，其中该方法至少可在催化器温度低于一个极限温度时实施。
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