CN102678271A - 涡轮增压器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涡轮增压器组件，包括：涡轮增压器；一个或多个致动器，用于控制在所述涡轮增压器中的、围绕所述涡轮增压器的或与所述涡轮增压器的操作相关联的流体的流动；用于控制一个或多个致动器的控制电子设备；和升压电子设备，所述升压电子设备被构造成接收输入电压，并将升压后的输出电压提供给控制电子设备。

Description

涡轮增压器组件
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器组件，并且具体地涉及一种包括升压电子设备(voltage boost electronics)的涡轮增压器组件。
背景技术
涡轮增压器是用于在大气(升压)压力以上的压力下将空气供应到内燃机的进气口的公知的装置。传统的涡轮增压器典型地包括安装在涡轮机壳体内的可旋转轴上的废气驱动的涡轮机叶轮。涡轮机叶轮的旋转使安装在压缩机壳体内的轴的另一端上的压缩机叶轮旋转。压缩机叶轮将压缩后的空气输送给发动机的进气歧管，从而增加发动机功率。
涡轮增压器组件可以包括涡轮增压器及其它设备，例如，用于在控制涡轮增压器(或涡轮增压器组件形成为其一部分的发动机系统)中的、围绕所述涡轮增压器的或与所述涡轮增压器的操作相关联的流体的流动的致动器。另外或者可选地，涡轮增压器组件可以包括形成为涡轮增压器的一部分或与所述涡轮增压器连接(至少在使用中)的一个或多个管道。上述致动器可以被布置成控制通过所述一个或多个管道的流体的流动。
电子设备可以在涡轮增压器组件的一个或多个部分的控制下，例如，在所述组件的一个或多个致动器的控制下被使用。在汽车的电气系统中，由典型的电池施加的电压例如对于额定12V电池来说可以从9V广泛地变化到17V，或者例如对于额定24V电池来说可以从18V广泛地变化到34V。另外，由电池提供的电压例如在负载突降(load dump：或甩负荷)、跨接启动(jump start)和/或电感切换事件期间可能会受到超过上述值的瞬态电涌(transient surge)。
瞬时抑制电路典型地用于防止或限制上述瞬时电涌损坏电致动器的控制电子设备。这种瞬时抑制电子设备典型地没有被设计成调节电压电平的稳定值，而是相反接受由供应的电压的变化导致的性能变化。多个设计用于试图调节供应的电压电平，并且这种调节是下降调节。例如，这表示被优化成用于与12V电池结合使用的电致动器(例如，电动机等)可以在不会受到性能变化的情况下与24V电池系统结合使用。换句话说，由24V电池供应的电压通过致动器控制电子设备向下调节(即，所述致动器控制电子设备的下降调节)到适于与电致动器(例如，12V)一起使用的电压。
调节电压下降的方法具有至少一个相关联的缺点。该缺点在于如果供应给下降调节器的电压下降到目标水平以下(例如，对于前段落中所提供的示例在12V以下)，则调节器将不能以期望的水平保持恒定输出电压，并且输出电压反而跟随输入电压下降。这可能会导致致动器性能的下降。在极端情况下，这可能会导致致动器不能根据预定目的作用，或者导致致动器根本不能作用。可选地或另外地，施加到致动器的低电压可以限制可用功率或扭矩密度(例如，在致动器是电动机等的情况下)，并且这可能会导致致动器不能够执行某一功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种至少部分地避免或减轻这里或别处所述的现有技术的缺点的、或者提供现有或建议的涡轮增压器组件的替换物的涡轮增压器组件。
根据本发明的一方面，提供了一种涡轮增压器组件，该涡轮增压器组件包括：涡轮增压器；一个或多个致动器，用于控制在所述涡轮增压器中的、围绕所述涡轮增压器的或与所述涡轮增压器的操作相关联的流体的流动；用于控制所述一个或多个致动器的致动的控制电子设备；和升压电子设备，所述升压电子设备被构造成接收输入电压，并将升压后的输出电压提供给控制电子设备。
每一个致动器都可以与用于仅控制该致动器的专用控制电子设备连接，并且每一个专用控制电子设备都可以与用于将升压后的输出电压仅提供给该专用控制电子设备的专用升压电子设备连接。
这里对‘控制电子设备′或‘升压电子设备′的任意说明可以适当地包括‘专用控制电子设备′或‘专用升压电子设备’。
控制电子设备和升压电子设备可以位于单个壳体内。壳体可以另外地容纳将由控制电子设备控制的致动器的至少一部分。
控制电子设备和升压电子设备可以被定位或设置在同一电路板上。
升压电子设备可以被构造成对接收到的输入电压进行升压，以及提供足以使一个或多个致动器进行容许操作或最佳操作的升压输出电压。
升压电子设备可以被构造成对接收到的输入电压进行升压，以及提供大致等于或小于诸如120V的(本领域所公知的)超低电压的升压输出电压。
输入电压和/或升压输出电压是通常(即使不总是)在发动机控制电子设备中使用的直流电压。
涡轮增压器组件还可以包括一个或多个管道，所述一个或多个管道形成涡轮增压器的一部分或与所述涡轮增压器连接，并且其中一个或多个致动器被布置成控制通过一个或多个管道的流体的流动。
涡轮增压器可以包括涡轮机，并且一个或多个致动器可以适于控制流入到所述涡轮机中、从所述涡轮机流出、围绕所述涡轮机、或通常与所述涡轮机的操作相关联的流体的流动。在一个示例中，一个或多个致动器可以是该涡轮机的废气门致动器、和/或用于改变到所述涡轮机的入口或所述涡轮机的入口的几何形状的致动器中的一种或多种。致动器中的一个或多个可以是用于调节和/或引导到多级涡轮增压器系统中的一个或多个涡轮增压器的流动的阀等。
涡轮增压器组件的涡轮增压器可以包括涡轮机叶轮和压缩机叶轮，所述涡轮机叶轮和所述压缩机叶轮安装到限定涡轮增压器轴线的转子轴，所述涡轮机叶轮安装在壳体内，所述壳体限定所述涡轮机叶轮上游的气流进入通道。在一个示例中，涡轮增压器是可变几何形状涡轮增压器，所述可变几何形状涡轮增压器包括可移动(例如，以改变该涡轮增压器的位置和/或定向)以改变所述涡轮增压器的几何形状的构件。在一个示例中，所述构件可以是环形壁构件，所述环形壁构件限定所述进入通道的壁并且能够在大致平行于所述涡轮增压器轴线的方向上移动以控制通过所述进入通道的气流。在另一个示例中，所述构件可以是用于引导进入所述涡轮机的流体的流动方向的一个或多个可移动叶片或可移动流动导向件。在一个示例中，一个或多个致动器中的至少一个可以被构造成移动所述构件。
一个或多个致动器可以是一个或多个电致动器(例如，与纯气动致动器不同的电驱动致动器或以电的方式提供动力的致动器)。
附图说明
本发明的其它优点和优选特征将从以下说明清楚呈现。
以下仅以示例的方式参照附图说明本发明的具体实施例，其中：
图1示意性地显示了通过可变几何形状涡轮增压器的轴向横截面；
图2示意性地显示了与涡轮增压器组件相关联的电子设备的一个示例；
图3示意性地显示了与根据本发明的一个实施例的涡轮增压器组件相关联的电子设备；
图4示意性地显示了与根据本发明的另一个实施例的涡轮增压器组件相关联的电子设备；以及
图5示意性地显示了与根据本发明的又一个实施例的涡轮增压器组件相关联的电子设备。
具体实施方式
图1示出了一种可变几何形状涡轮增压器，其中该涡轮增压器包括通过中心轴承套3相互连接的可变几何涡轮机壳体1和压缩机壳体2。涡轮增压器轴4通过轴承套3从涡轮机壳体1延伸到压缩机壳体2。涡轮机叶轮5安装在轴4的一端上用于在涡轮机壳体1内旋转，而压缩机叶轮6安装在轴4的另一端上用于在压缩机壳体2内旋转。轴4绕位于轴承套3中的轴承组件上的涡轮增压器轴线V-V旋转。
涡轮机壳体1限定入口蜗壳7，来自内燃机(未示出)的气体例如通过一个或多个管道(未示出)被输送到所述入口蜗壳。废气从进气室7经由环形进入通路9和涡轮叶轮5流动到轴向排出通路8。进入通路9在一侧由可移动环形壁构件11(通常称为“喷嘴环”)的径向壁的表面10限定，而在相对侧由形成面对喷嘴环11的进入通路9的壁的环形罩12限定。罩12遮盖涡轮机壳体1中的环形凹部13的开口。
喷嘴环11支撑沿圆周方向等距离间隔开的入口叶片14的阵列，所述入口叶片中的每一个都延伸通过进入通路9。叶片14被定向成使流动通过进入通路9的气体朝向涡轮机叶轮5的旋转方向偏转。当喷嘴环11紧邻环形罩12时，叶片14通过罩12中被适当构造而成的狭槽突出到凹部13中。在另一个实施例中(未示出)，进入通路的壁可以设有所述叶片，并且喷嘴环设有所述凹部和罩。
通过驱动器组件(例如，美国5,868,552中公开这类驱动器组件)控制喷嘴环11的位置。致动器(未示出)可操作以通过致动器输出轴(未示出)调节喷嘴环11的位置，所述致动器输出轴连接到轭状部15。轭状部15又接合支撑喷嘴环11的轴向延伸的可移动杆16。因此，通过适当地控制致动器(所述致动器例如可以是气动致动器或电致动器)，可以控制杆16的轴向位置，并因此可以控制喷嘴环11的轴向位置。
喷嘴环11具有轴向延伸的径向内环形凸缘17和外环形凸缘18，所述环形凸缘延伸到设置在涡轮机壳体1中的环形空腔19内。内密封环20和外密封环21被设置成分别相对于环形空腔19的内环形表面和外环形表面密封喷嘴环11，同时允许喷嘴环11在环形空腔19内滑动。内密封环20被支撑在形成在环形空腔19的径向内环形表面中的环形沟槽中并抵靠喷嘴环11的内环形凸缘17支承。外密封环21被支撑在形成在环形空腔19的径向外环形表面中的环形沟槽中并抵靠喷嘴环11的外环形凸缘18支承。
从进气室7流动到排出通路8的气体通过涡轮机叶轮5，因此将扭矩施加到轴4以驱动压缩机叶轮6。压缩机叶轮6在压缩机壳体2内的旋转使存在于空气入口22内的周围空气增压，并将该增压后的空气输送到空气出口蜗壳23，其中空气例如通过一个或多个管道(未示出)从所述空气出口蜗壳23被供应给内燃机(未示出)。涡轮机叶轮5的转速取决于通过环形进入通路9的气体的速度。对于流入到进入通路中的气体的固定质量速率，气体速度是进入通路9的宽度的函数，且可通过控制喷嘴环11的轴向位置来调节该宽度。图1显示了环形进入通路9全开的情况。进入通路9可以通过使喷嘴环11的表面10朝向罩12移动而被闭合到最小值。
如上所述，喷嘴环11可以由致动器移动。如果致动器是电致动器，则该致动器将通过或由电源提供动力，所述电源容纳在涡轮增压器形成为其一部分的设备(例如，发动机系统)内或与所述设备连接。致动器的操作，因此喷嘴环11的定位取决于对致动器的控制电子设备的适当的电力供应，并且尤其取决于适当的电压。如果电压不充分，则控制电子设备可能不会很好地控制致动器，并因此不能很好地控制与致动器相关联(例如，与所述致动器连接)的构件的位置或定向。
当发动机低速运转时，或者当一个或多个其它电负载位于电源上时，例如在发动机的启动期间可能会出现供应给控制电子设备的电压的减小或下降(dip)。当发动机高速运转时，由电源提供的电压可以足够高，以满足即使不是全部也至少为大多数的需要。例如，发动机尤其在高发动机转速下可以运行为用于产生充分的高输出电压的交流发电机。需要在高发动机转速下使用的致动器(例如，有时在涡轮增压器中使用的废气门致动器)因此不会遇到上述下降电压问题，或者至少不会如在零发动机转速或低发动机转速时或在零发动机转速或低发动机转速期间使用致动器那样频繁发生上述下降电压问题。低发动机转速下使用的致动器可以包括上述的喷嘴环11、或一般地，涡轮增压器的可移动构件，所述可移动构件可以移动以改变涡轮增压器的几何形状。甚至在发动机启动(例如，在点火之前‘接通′时)之前，需要移动这种构件，其中在发动机启动之前，可能供应小于所需电压的电压。
图2示意性地显示了消除或减轻上述问题的方法。图2示意性地显示了具有例如电池等的电源30的发动机系统。电源30与发动机控制单元或发动机操纵单元等32电连接。发动机控制单元32包括被构造成从电源30接收输入电压并提供升压后的输出电压的升压电子设备。这里使用的术语‘升压电子设备′为在功能上能够接收输入电压并提供升压(例如，高)输出电压的电子设备，并且例如可以包括电子设备领域所公知的诸如‘升压转换器′、‘升压调节器′及其变形的术语或电子设备。
控制单元32与多个控制电子设备34(例如，用于在控制发动机系统(未示出)的一个或多个致动器的致动中使用的控制电子设备34)电连接。控制单元32的升压电子设备被构造成提供对于控制电子设备34而言例如在大多数或所有操作条件下足以充分地控制相应的致动器(或类似装置)的升压输出电压。因此，即使(并且不管出于何种原因)由电源30提供的电压暂时减小到足以控制致动器的水平以下，控制单元32中的升压电子设备也会使该电压升压以按照需要并按照期望来确保致动器的性能。
在一个示例中，图2所示的电子设备可以是用于控制涡轮增压器、和/或与该涡轮增压器结合使用的致动器的电子设备。升压电子设备的并入和使用避免或减轻上述问题。虽然图2中所示并参照图2描述的电子设备，并且具体地为升压电子设备可以消除或减轻现有技术的一个或多个问题，但是该装置总体上仍然具有相关缺点。
一个缺点在于由电源提供的电压的整体升压或换句话说集中升压。这种电压的整体或集中升压实际上多半需要额外的电压总线，电压总线具有在发动机系统周围通过和/或延伸的相关联的线束(harnessing：或线缆组合)。这可能会增加这种电子设备的安装成本，并且在发动机周围延伸的额外的电压总线可能会对电子设备或相关联的布线提供更多的失效点。
另一个缺点在于不是所有与发动机或发动机的涡轮增压器结合使用的电动器的性能是关键的。因此，不是所有电动器都需要升压电压。因此，在施加到需要升压电压的致动器的电子设备的升压电压中可能存在潜在安装与维修成本的优点。
进一步的缺点与典型的发动机系统的模块化及其对升压电子设备的执行的影响有关。例如，尽管一个制造商可以设计、制造和提供用于发动机的发动机控制单元或电源，但是另一个完全单独的制造商或公司可以制造和提供另一个部件或模块，例如涡轮增压器或涡轮增压器组件。实际上，一个部件或模块的制造商不能够对另一个部件或模块的制造商等要求或施加设计限制或操作条件。在一个示例中，涡轮增压器的制造商不能够要求发动机的电力电源总体上包括整体升压电子设备，或专门仅用于该涡轮增压器的升压电子设备。
根据本发明，已经整体观察了与发动机系统等内的电源系统相关联的问题，但是仍然不能理想地解决这些问题(如以上参照图2所示和所述的示例)。根据本发明，已经(也许意外地)发现可以至少部分地通过分散并因此局部化提供用于实际上需要升压电压的一个或多个致动器的升高电压来克服上述问题。
根据本发明，提供了一种涡轮增压器组件。该涡轮增压器组件包括涡轮增压器。涡轮增压器将典型地包括涡轮机。可选地或另外地，涡轮增压器可以典型地包括涡轮机叶轮和压缩机叶轮，所述涡轮机叶轮和压缩机叶轮都安装到限定涡轮增压器轴线的转子/涡轮增压器轴。涡轮机叶轮安装在壳体内，且该壳体限定在涡轮机叶轮上游的气流入口通道。涡轮增压器可以是可变几何形状涡轮增压器，所述可变几何形状涡轮增压器包括可移动以改变涡轮增压器的几何形状(例如，气流入口的几何形状)的构件。如以上相对于图1所述，该构件可以是限定入口通道的壁并在基本上平行于涡轮增压器的方向上移动以控制流动通过入口通道的气流的环形壁构件。
涡轮增压器组件进一步包括用于控制涡轮增压器内、涡轮增压器周围、或与涡轮增压器的操作相关联的流体的流动的一个或多个致动器。所述一个或多个致动器可以被构造成使上述构件(例如，可移动以改变可变几何形状涡轮增压器的几何形状的构件)移动(例如，改变所述构件的位置或定向)。例如，致动器可以是废气门致动器。在另一个示例中，致动器可以是用于改变到涡轮增压器的涡轮机的入口、或所述涡轮机的入口的几何形状的致动器。如上所述，用于改变涡轮机的入口的几何形状的致动器可能对太低的电压供应更加敏感，因此本发明更尤其适于与用于改变涡轮增压器(例如，涡轮增压器的涡轮机)的几何形状的致动器结合使用。
涡轮增压器组件还包用于控制一个或多个致动器的致动的控制电子设备。例如，这种控制电子设备可以是用于控制致动器的一个或多个构件或致动器本身的位置、或者改变致动器或致动器的组成构件的位置、定向或伸出程度的驱动电子设备。还提供了一种升压电子设备，该升压电子设备被构造成接收输入电压(例如，来自诸如电池和/或交流发电机等的电源)，并将升压输出电压提供给控制电子设备。升压电子设备用于以比如上参照图2所述的局部化和分散的方式更局部化和分散的方式提供升高电压。具体地，升压电子设备仅与涡轮增压器组件关联。在一些优选实施例中，升压电子设备仅与该涡轮增压器组件的有限数量的致动器关联，并且在甚至更优选的实施例中，升压电子设备仅与该涡轮增压器组件的一个致动器关联。
局部地提供升压电压具有多个优点。升压电压的局部化因此升压电子设备不需要(或额外的)在发动机周围从电源延伸和行进到涡轮增压器的电压总线。具有与避免对此要求相关联的成本和可靠性优点。此外，仅需要为需要升压电压的这些控制电子设备提供升压电压。还具有仅对需要升压电压的致动器电子设备升高电压的成本上的优点。此外，通过局部化升高电压和涡轮增压器组件的相关联的电子设备，能够实现更模块化的方法。例如，涡轮增压器组件的制造商也可以提供升压电子设备，这意味着与例如其中使用涡轮增压器组件的发动机系统的完全单独的电源设备的制造商或设计商不会产生影响或冲突。
图3示意性地显示了在发动机系统中局部化升压电压的提供、以及由此局部化升压电子设备的提供的构思。具体地，图3示意性地显示了例如可以包括电池和/或交流发电机的电源40。电源40与发动机控制单元或发动机操纵单元等42电连接。在与图2中所示的布置的完全对比中，在图2中，发动机控制单元包括用于(整体)对供应给致动器控制电子设备的电压进行升压的升压电子设备，图3的发动机控制单元42不(必然地)包括用于对供应给致动器控制电子设备的电压进行升压的升压电子设备。相反，在图3中，升压电子设备44以分散并因此更局部化的方式被设置。具体地，在需要升压电压的情况下设置升压电子设备44，例如，在将升高电压供应给用于具体的致动器的具体的控制电子设备46的情况下设置升压电子设备44。这些致动器可以例如是性能关键致动器、或在令人满意电源的下降或暂停期间很可能遇到不充分的性能的致动器(例如，低发动机转速下使用的致动器)。对用于不需要升压电压的致动器的其它控制电子设备48不提供这种升压电压，但是相反可以提供通过发动机控制单元42由电源40直接供应的电压。
本领域的技术人员先前已经接受的见解是以例如参照图2示意性地所示和所描述的整体并且集中的方式对发动机中的电压供应进行任意调节。一旦已经确定与这种整体和集中电压升高相关联的问题和/或缺点，局部化电压升高和相关联的电子设备的简单又极好的解决方案对于本发明人来说已经变得清楚可见，并且本发明的目的也是显而易见的。
图4显示了已经参照图3示出和说明的装置的更具体的示例。在图4中，单组局部化升压电子设备44在用于对供应给多个致动器控制电子设备46的电压进行升压(在两个这种致动器控制电子设备46的情况下)。控制电子设备46和升压电子设备44可以位于在图4中的单个壳体内和/或设置或定位在总体由框50表示的同一电路板上。如果位于相同的单个壳体内，则壳体可以另外地容纳致动器的至少一部分，或者致动器的壳体也可以容纳控制电子设备和升压电子设备。定位在同一壳体内或定位在同一电路板上可以降低成本，或者可以更加容易地保护电子设备不受环境的影响。
图4中所示的布置可以示意性地显示发动机系统的电源系统。该发动机系统的一部分可以包括在图4中整体由框52表示的涡轮增压器。如上所述，需要升高电压以为废气门致动器、或用于涡轮增压器52的可变几何形状结构(例如，涡轮机)的致动器提供动力。
图5显示了在一个优选的实施例中致动器可以与用于仅控制该具体的致动器的专用控制电子设备46连接(该致动器包括专用控制电子设备)。每一个专用控制电子设备46与用于将升压输出电压仅提供给所述专用控制电子设备46的专用升压电子设备44连接。该实施例因此可以被看作为升高电压和相关联的升压电子设备44的充分局部化。此外，升压电子设备44和控制电子设备46可以位于单个独立的壳体54、56中，或者可以被定位或设置在单个电路板54、56上。壳体54、56可以是由相应的控制电子设备46控制的致动器的壳体。该实施例尤其是优选的，这是因为升压电子设备44和控制电子设备46可以与致动器一起形成，或者形成在与致动器相同的壳体内，从而允许致动器实际上被模块化。这可以提供成本节约、维修益处等。
上述升压电子设备被构造成接收和输入电压并提供对于正在被控制的一个或多个致动器的可接受或最佳操作来说充分的升压输出电压。该升高电压可以例如是电源的预期输出、典型输出、或额定最大值输出、峰值输出或均方根输出，所述电源可以是电池、交流发电机或电池和交流发电机的组合等。升高电压可以基本上等于或小于本领域公知的超低电压(ELV)，例如，基本上等于或小于120V。对ELV要求内的电压进行升压的优点在于可以减小电路绝缘和保护要求，并因此与高电压系统相比可以更加低廉。这里所述的电压通常是指通常在发动机系统的电源等中使用的直流电压。
以上已经说明了一种涡轮增压器组件。该涡轮增压器组件已经被论述为包括涡轮增压器和用于控制在控制涡轮增压器中的、围绕所述涡轮增压器的、或与所述涡轮增压器的操作相关联的流体(例如，废气或空气等)的流动的一个或多个致动器。另外或者可选地，涡轮增压器组件可以包括形成为涡轮增压器的一部分或与所述涡轮增压器连接(在使用时)的一个或多个管道。上述一个或多个致动器可以被布置成(除了或者可选地控制与涡轮增压器相关联的流体的流动)控制通过所述一个或多个管道的流体的流动。例如，该管道可以是连接涡轮增压器与发动机系统的其它部件的管等。
由于需要控制所述一个或多个致动器，因此本发明尤其适于具有所述一个或多个致动器的涡轮增压器。发动机系统的其它部件没有在涡轮增压器中使用的这类致动器，因此不可能遇到本发明所克服的与低电压供应相关联的相同的问题。此外，尤其要求涡轮增压器在接通时作用(function atkey-on)，在接通时，发动机转速为零以及在没有本发明的情况下电源可能太低而不能操作(或充分操作)涡轮增压器的致动器。需要涡轮增压器在接通时作用的理由如下：
1)涡轮增压器是可以影响发动机输出(emission)的装置，因此需要发动机控制单元来检查涡轮增压器在起作用，并且进行此的普通方法是使涡轮增压器致动器在接通时进行操练(exercise)。
2)涡轮增压器可以通过被设置在关闭的涡轮位置或靠近所述关闭的涡轮位置在接通时有助于发动机预热，从而为发动机提供背压并增加发动机泵送操作。这样，涡轮增压器可以用于减少在冷启动条件期间由柴油机产生的白色烟雾。
3)多个电动器使用相对步计(relative step-counting)而不是绝对位置感测，因此必须获得接通时的位置参考。这通常通过移动致动器直到该致动器不能进一步移动为止来实现。此时，这被假设为在该致动器的行程结束处。涡轮增压器具有高摩擦力(通常在冷启动条件下的情况)，并且致动器具有低性能，这是因为供电电压受到限制，致动器或该致动器的电子设备可能不能克服摩擦力，并错误地认为处于该致动器的行程结束处。如果出现此，则致动器位置是错误的，并且可能会导致发动机故障而不能满足预期性能和/或排放要求。
此外，涡轮增压器，并且具体地可变几何形状涡轮增压器的滑动壁构件多样性需要具有能够提供相对较高的扭矩同时需要良好的动态响应的致动器。与涡轮增压器外部的其它发动机控制阀(例如，进气节流装置等)相比，该致动器因此必须能够输送高功率。假设致动器电动机绕组(或类似装置)、布线线束和连接接触件可以施加电阻的实际上的一定最小值，则通常难以在低电压系统中输送所需的电力。本发明可以克服该问题。
已经相对于包括单个涡轮增压器的涡轮增压器组件说明了本发明。在另一个实施例中，涡轮增压器组件可以包括多于一个涡轮增压器，例如，多级涡轮增压器系统。在这种多级系统中，上述致动器中的一个或多个可以是用于调节和/或引导到多级涡轮增压器系统中的一个或多个涡轮增压器的流动的阀等。
这里还没有说明升压电子设备的精确性质(例如，电路元件和/或布局)，这是因为升压电子设备的精确性质不是本发明的本质。相反，本发明涉及这种电子设备在涡轮增压器组件中的局部化使用。典型的并易于适用的电压升高电子设备的示例在电子设备领域中是易于被识别的，并可应用于本发明。
对本发明的所述实施例的详细结构的其它可能修改对本领域的技术人员来说在评价提供的说明书、权利要求和附图之后是显而易见的。在不背离由以下权利要求限定的保护范围的情况下可以对本发明的实施例进行各种修改。

Claims (15)

1.一种涡轮增压器组件，包括：
涡轮增压器；
一个或多个致动器，用于控制在所述涡轮增压器中的、围绕所述涡轮增压器的或与所述涡轮增压器的操作相关联的流体的流动；
用于控制所述一个或多个致动器的控制电子设备；和
升压电子设备，所述升压电子设备被构造成接收输入电压，并将升压后的输出电压提供给所述控制电子设备。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器组件，其中：
每一个致动器都与用于仅控制该致动器的专用控制电子设备连接；以及
每一个所述专用控制电子设备都与用于将升压后的输出电压仅提供给所述专用控制电子设备的专用升压电子设备连接。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器组件，其中，所述控制电子设备和所述升压电子设备位于单个壳体内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器组件，其中，所述控制电子设备和所述升压电子设备被定位或设置在同一电路板上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器组件，其中，所述升压电子设备被构造成对接收到的输入电压进行升压，以及提供足以使所述一个或多个致动器进行容许操作或最佳操作的升压输出电压。
6.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器组件，其中，所述升压电子设备被构造成对接收到的输入电压进行升压，以及提供大致等于或小于诸如120V的超低电压的升压输出电压。
7.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器组件，其中，所述输入电压和/或所述升压输出电压是直流电压。
8.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器组件，其中，所述涡轮增压器组件包括一个或多个管道，所述一个或多个管道形成所述涡轮增压器的一部分或与所述涡轮增压器连接，并且所述一个或多个致动器被布置成控制通过所述一个或多个管道的流体的流动。
9.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器组件，其中，所述涡轮增压器包括涡轮机，并且所述一个或多个致动器适于控制流入到所述涡轮机中、从所述涡轮机流出、围绕所述涡轮机、或通常与所述涡轮机的操作相关联的流体的流动。
10.根据权利要求9所述的涡轮增压器组件，其中，所述一个或多个致动器是废气门致动器、和/或用于改变到所述涡轮机的入口或所述涡轮机的入口的几何形状的致动器中的一种或多种。
11.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器组件，其中，所述涡轮增压器包括涡轮机叶轮和压缩机叶轮，所述涡轮机叶轮和所述压缩机叶轮安装到限定涡轮增压器轴线的转子轴，所述涡轮机叶轮安装在壳体内，所述壳体限定所述涡轮机叶轮上游的气流进入通道。
12.根据权利要求11所述的涡轮增压器组件，其中，所述涡轮增压器是可变几何形状涡轮增压器，所述可变几何形状涡轮增压器包括可移动以改变所述涡轮增压器的几何形状的构件。
13.根据权利要求12所述的涡轮增压器组件，其中，所述构件是环形壁构件，所述环形壁构件限定所述气流进入通道的壁并且能够在大致平行于所述涡轮增压器轴线的方向上移动以控制通过所述气流进入通道的气流。
14.根据权利要求12或13所述的涡轮增压器组件，其中，所述一个或多个致动器中的至少一个被构造成移动所述构件。
15.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮增压器组件，其中，所述一个或多个致动器是一个或多个电致动器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104454632A (zh) * 2013-08-08 2015-03-25 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 排气涡轮增压器的压缩机叶轮的端盖及排气涡轮增压器

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170203666A1 (en) * 2016-01-19 2017-07-20 Ford Global Technologies, Llc Battery charging system and servicing method
US12049852B1 (en) * 2023-11-03 2024-07-30 Cummins Inc. Heterogeneous fuel injector driver topologies

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729980A (en) * 1992-05-14 1998-03-24 Rolls-Royce Motor Cars Limited Internal combustion engines
CN1225709A (zh) * 1996-05-25 1999-08-11 奥尔塞特工程有限公司 几何形状可变的涡轮增压器的控制系统
US6203272B1 (en) * 1996-10-03 2001-03-20 Holset Engineering Company, Ltd. Variable geometry turbine
US6435169B1 (en) * 2000-03-17 2002-08-20 Borgwarner Inc. Integrated motor and controller for turbochargers, EGR valves and the like
CN1508410A (zh) * 2002-11-19 2004-06-30 奥尔塞特工程有限公司 可变几何形状涡轮
CN101044298A (zh) * 2004-08-20 2007-09-26 霍尼韦尔国际公司 用于测试旋转流装置的系统和方法
CN101743381A (zh) * 2007-06-05 2010-06-16 康明斯涡轮增压技术有限公司 涡轮增压器
US20100275890A1 (en) * 2006-08-14 2010-11-04 Mcdonald-Walker Ruaraidh method of operating a supercharger

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2471292A (en) * 1944-12-26 1949-05-24 Honeywell Regulator Co Airflow control apparatus for cabin pressurizing and engine supercharging
US3589345A (en) * 1969-07-16 1971-06-29 Physics Int Co Electromechanical control system
JPS585427A (ja) * 1981-07-01 1983-01-12 Aisin Seiki Co Ltd 自動車エンジンの過給機用制御装置
US4612900A (en) * 1984-02-24 1986-09-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Engine operating parameter control apparatus
US4671068A (en) * 1986-02-10 1987-06-09 General Motors Corporation Electronic control for a motor vehicle variable geometry turbocharger
JPH0610416B2 (ja) * 1987-12-28 1994-02-09 いすゞ自動車株式会社 回転電機付ターボチャージャの制御装置
US5036669A (en) * 1989-12-26 1991-08-06 Caterpillar Inc. Apparatus and method for controlling the air/fuel ratio of an internal combustion engine
GB9323340D0 (en) * 1993-11-11 1994-01-05 Allied Signal Ltd Turbochargers for internal combustion engines
JPH11255199A (ja) * 1998-03-10 1999-09-21 Toyota Motor Corp 航空機の推力制御装置
US6272859B1 (en) * 1998-10-02 2001-08-14 Caterpillar Inc. Device for controlling a variable geometry turbocharger
JP2003503999A (ja) * 1999-06-21 2003-01-28 シュレードル・マンフレート 電気機械
JP2003129854A (ja) * 2001-10-22 2003-05-08 Toyota Motor Corp 可変ノズル型ターボチャージャの制御装置
ITAR20020027A1 (it) * 2002-07-23 2004-01-23 Dr Gianfranco Natali Attuatore elettromeccanico per la regolazione del turbocompressore dei motori a combustione interna.
US6931849B2 (en) * 2002-11-19 2005-08-23 Holset Engineering Company, Limited Variable geometry turbine
US7207176B2 (en) * 2002-11-19 2007-04-24 Cummins Inc. Method of controlling the exhaust gas temperature for after-treatment systems on a diesel engine using a variable geometry turbine
EP1491743A1 (en) * 2003-06-26 2004-12-29 JIDOSHA DENKI KOGYO Co., Ltd. Apparatus for controlling variable nozzle of turbocharger
US6895751B1 (en) * 2004-03-08 2005-05-24 Christopher Greentree Vane control
KR20080021119A (ko) * 2005-06-07 2008-03-06 커민스 터보 테크놀러지스 리미티드 가변구조 터빈
JP2008050981A (ja) * 2006-08-23 2008-03-06 Denso Corp 電動機付きターボチャージャの制御装置
GB2449274A (en) * 2007-05-15 2008-11-19 Thomas William Bach Passive impedance measurer
GB0801846D0 (en) * 2008-02-01 2008-03-05 Cummins Turbo Tech Ltd A variable geometry turbine with wastegate
US8272215B2 (en) * 2008-05-28 2012-09-25 Ford Global Technologies, Llc Transient compressor surge response for a turbocharged engine
GB0915038D0 (en) * 2009-08-28 2009-09-30 Cummins Turbo Tech Ltd Speed sensor arrangement
US8683799B2 (en) * 2010-11-12 2014-04-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device of turbocharger
US9068522B2 (en) * 2012-04-27 2015-06-30 Ford Global Technologies, Llc Method for diagnosing an engine
US9413165B2 (en) * 2012-10-30 2016-08-09 National Instruments Corporation Programmable protected input circuits
US9702313B2 (en) * 2012-10-30 2017-07-11 National Instruments Corporation Direct injection cross point switching for multiplexing control in an engine control system
US10125706B2 (en) * 2012-10-30 2018-11-13 National Instruments Corporation Boost power supply sequencing

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729980A (en) * 1992-05-14 1998-03-24 Rolls-Royce Motor Cars Limited Internal combustion engines
CN1225709A (zh) * 1996-05-25 1999-08-11 奥尔塞特工程有限公司 几何形状可变的涡轮增压器的控制系统
US6203272B1 (en) * 1996-10-03 2001-03-20 Holset Engineering Company, Ltd. Variable geometry turbine
US6435169B1 (en) * 2000-03-17 2002-08-20 Borgwarner Inc. Integrated motor and controller for turbochargers, EGR valves and the like
CN1508410A (zh) * 2002-11-19 2004-06-30 奥尔塞特工程有限公司 可变几何形状涡轮
CN101044298A (zh) * 2004-08-20 2007-09-26 霍尼韦尔国际公司 用于测试旋转流装置的系统和方法
US20100275890A1 (en) * 2006-08-14 2010-11-04 Mcdonald-Walker Ruaraidh method of operating a supercharger
CN101743381A (zh) * 2007-06-05 2010-06-16 康明斯涡轮增压技术有限公司 涡轮增压器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104454632A (zh) * 2013-08-08 2015-03-25 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 排气涡轮增压器的压缩机叶轮的端盖及排气涡轮增压器
CN104454632B (zh) * 2013-08-08 2019-06-18 曼恩能源方案有限公司 排气涡轮增压器的压缩机叶轮的端盖及排气涡轮增压器

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GB2488593A (en) 2012-09-05
CN102678271B (zh) 2017-07-07
GB2488593B (en) 2017-01-11
US9382842B2 (en) 2016-07-05
IN2012DE00608A (zh) 2015-08-21
US20120251352A1 (en) 2012-10-04
GB201103703D0 (en) 2011-04-20

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