CN104105882A - 用于机动车辆应用的产生真空的系统、泵和方法 - Google Patents

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Abstract

一种真空产生系统，特别是用于混合驱动机动车辆的应用，包括布置成根据利用装置(15)中的真空状况和内燃发动机的操作状况通过内燃发动机(11)或电动马达(12)独立驱动的真空泵(10)。还提供用于这种系统的泵和通过使用该系统产生真空的方法。

Description

用于机动车辆应用的产生真空的系统、泵和方法
技术领域
本发明涉及真空泵，并更特别是涉及用于汽车领域中的应用的产生真空的系统、可以在这种系统中使用的真空泵和通过使用该系统和泵产生真空的方法。
优选地，本发明旨在用于具有混合驱动的机动车辆，即装备有内燃发动机和电动马达的机动车辆。
背景技术
机动车辆中的多种装置需要减压以便操作。一个例子是制动增压器。在大多数当前车辆中，减压通过真空泵产生，在减压已经产生之后，真空泵被操作以补偿利用装置的真空消耗和损失。
在混合驱动车辆中，传统上使用两个独立真空源以用于这种目的，即通过内燃发动机操作的泵(“机械泵”)和通过电动马达操作的泵(“电动泵”)。这种解决方案在内燃发动机关闭时也允许产生真空，但是这造成泵加倍，并因此造成成本增加。此外，传统机械泵(如果它们设计有在发动机的低转动速度下满足空气排空速度的要求的特征)将在较高转动速度下具有过大尺寸，并且这造成更高的功率吸收以及更高的消耗和更高的环境污染。而且，电动泵相对昂贵，并难以管理，并且通常它们进行干操作并因此具有较低可靠性和较短持续时间。
US 2010/0230187公开一种用于混合驱动车辆的真空泵，该泵只通过电动马达操作，电动马达继而可通过内燃发动机驱动。泵具有可变输送率，并与真空控制驱动器相关，该真空控制驱动器在真空累积器中的真空水平足够时使泵关闭。在电操作车辆的长期间歇运动的情况下，需要由自身电动马达操作的辅助泵。
本发明的目的在于提供一种用于汽车应用的产生真空的系统和方法，以及用于这种系统的泵，消除了现有技术的缺陷。
发明内容
根据本发明，这可以通过使用真空泵来实现，真空泵能够连接到内燃发动机(此后还称为“热发动机”)以及优选地专用于泵的电动马达，并根据热发动机的操作状况和利用装置中的真空状况通过发动机或马达独立驱动。
在热发动机以低转动速度操作时，泵可以通过电动马达以这种速度驱动，以满足利用装置的真空要求。以此方式，泵排量可以减小，因此功率吸收减小，同时泵通过内燃发动机驱动。
根据本发明的有利特征，电动马达能够通过泵驱动，并且在泵通过内燃发动机驱动时作为发电机操作。
根据本发明的另一有利特征，该系统连接到热发动机的润滑回路，使得泵在通过热发动机机械驱动和通过电动马达电驱动的情况下都被润滑。
本发明还提供一种真空泵，其通过内燃发动机或优选专用于泵的电动马达独立操作，并且与润滑回路相关，润滑回路能够在泵由所述发动机操作时用热发动机供应的压力下的润滑剂润滑泵，并且在泵通过电动马达驱动时用通过泵从发动机槽抽吸的润滑剂润滑泵。
在替代中，独立于泵通过发动机还是马达驱动，泵可以自润滑，并只从油槽抽吸油。
本发明还提供产生真空的方法，其包括如下步骤：
提供能够通过热发动机或电动马达独立驱动的真空泵；
如果利用装置中的真空水平足够或热发动机以不低于最小速度的速度操作，则通过热发动机驱动泵；
如果真空水平不足并且热发动机关闭或以低于最小速度的速度操作，则通过电动马达驱动泵。
附图说明
参考附图，本发明的其他特征和优点将从通过非限定例子给出的优选实施方式的以下描述中变得明白，附图中：
图1是根据本发明的真空产生系统的基本视图；
图2是示出图1所示的系统中使用的泵及其润滑系统的部件的横截面图；以及
图3是根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
参考图1和2，根据本发明，真空泵送系统1包括真空泵10，其能够通过热发动机11或优选专用于泵的电动马达12独立操作，以便在利用装置15中产生真空。在本发明的优选应用中，发动机11属于混合驱动车辆。电动马达12在需要产生真空并且热发动机11被关闭或以不足以使泵满足利用装置15的要求的速度转动时驱动泵，而在其他状况，泵通过热发动机11驱动。此外，泵10连接到发动机11的润滑回路16，以便在机械和电驱动的情况下润滑。
第一单向联接器13(例如飞轮联接器)布置在热发动机11和泵之间，以便在泵通过电动马达12操作时使泵10与发动机11脱离连接。第二飞轮单向联接器14(只在图1的视图中示出)可以设置在电动马达12和泵10之间，以便在热发动机11操作的同时使电动马达12与泵10脱离连接。
泵10优选为转动正排量泵，例如叶片泵，其安装到凸轮轴或发动机11的驱动轴。由于在热发动机11的低转动速度下，例如在车辆以中档或以低速运行的发动机运行的情况下，泵10可以通过电动马达12驱动，如果与用于相同应用的传统机械真空泵相比，泵10可具有减小排量。例如，泵10可具有大约50-60cm3的排量，即设置尺寸以通常300-400rpm的低速操作的传统泵的排量的大致1/6，而电动马达12将以大约2500rpm操作，由此尽管泵10的排量减小，也确保所需空气排出能力。
泵10的转子20的轴线可以与驱动轴的轴线重合，向其传递热发动机11或电动马达12的运动，如图2所示。在替代中，泵轴线可以平行于所述轴线的至少一个。电动马达12的轴也可以垂直于泵转子的轴线布置。当然，如果轴线不重合，必须设置将运动从驱动轴传递到转子轴的适当装置。
电动马达12通常是直流马达，例如电子转换马达，并也可以在泵10通过热发动机11驱动时用作发电机。在不希望用作发电机时，例如在具有相对短寿命的电刷的电动马达的情况下，将设置以上所述的第二单向联接器14。
本发明的重要问题在于泵10的润滑。
润滑回路16(图2示出将油输送到泵10的部分)根据车辆通过热发动机11或是电动马达12驱动而以两种不同方式操作。在第一情况下，回路如同具有机械驱动的传统泵的情况操作，并且泵10经过与第一单向止回阀(单向阀)23相关的第一入口导管21从热发动机11接收压力下的油，第一单向止回阀23在等于或高于第一阈值的压力下打开，例如0.3bar。在第二情况下，泵10经过与第二止回阀25相关的第二入口导管22从油槽直接抽吸油，第二止回阀25在低于或等于低于第一阈值的第二阈值的压力下打开，例如0.1bar。
阀23使压力下的油经过到形成在转子20内并与泵10的室30连通的导管或孔24。在室30内形成的空气-油混合物接着朝着发动机11排放。为了附图的简明，没有示出排放导管。
阀25使抽吸的油朝着终止于阀23的室27的导管26并因此朝着导管24经过。在室30中形成的空气-油混合物中所含的油接着经过传统发动机油分离器(未示出)与空气分离，并发送返回润滑回路16。
理解到在阀23打开时，止回阀25防止来自入口21的油流到入口22，并相反地，在阀25打开时，止回阀23防止油从导管26流到入口21。
由于第二入口导管22的设置，也可以在电动马达12失效并且在热发动机11的低转动速度的情况下进行泵润滑。在后面的情况下，泵10将以减小的输送率以及减小的真空水平操作。
图3示出根据本发明的方法的流程图。
当然，在车辆使用时泵操作(步骤100)。在系统在减压下操作而需要真空时(步骤101)，泵的操作模式取决于减压下操作的系统中的真空水平的检查结果(步骤102)。
如果真空水平足够(来自步骤102的输出Y)，满足要求(步骤103)。此外，如果车辆制动(来自步骤104的输出Y)，电动马达12可用作发电机以便能量回收(步骤105)。操作接着从步骤100重新开始，如果车辆没有制动(来自步骤104的输出NO)，过程也返回到步骤100。
如果真空水平不足(来自步骤102的输出NO)，随后步骤取决于热发动机11的状态。如果后者是关闭的(来自步骤106的输出Y)，则泵通过电动马达12驱动(步骤107)。如果热发动机11是开启(来自步骤106的输出NO)，进一步检查(步骤108)发动机是否在超过给定最小速度的速度下操作，例如1500rpm。如果肯定(来自步骤108的输出Y)，泵通过热发动机驱动(步骤109)，但是如果否定(来自步骤108的输出NO)，过程返回到步骤107。过程接着从步骤107和109返回到步骤100。
本发明实际上解决现有技术的问题。结构更简单并不太昂贵，因为单个泵根据利用装置中的真空水平和热发动机的操作状况通过发动机或马达驱动。此外，可以使用具有比传统泵更小排量的泵，由此减小机械驱动操作过程中的功率吸收以及消耗。
理解到在稳定状态的状况下(步骤100-105)，泵10的操作是不必要的。但是，如上所述，考虑到减小的排量，机械驱动中的功率吸收非常小并因此不需要使用泵，泵可以在不需要泵操作的周期的过程中与发动机脱离连接，这些泵更加复杂并因此昂贵。
清楚的是以上描述只通过非限定例子给出，并且可以进行变化和改型而不偏离本发明的范围。因此，例如即使已经针对用于混合驱动车辆的真空产生系统进行参照，本发明当然也可以用于只装备有内燃发动机的传统车辆中。
此外，即使已经公开泵送系统，其中润滑可以使用通过热发动机供应的压力下的油或从油槽直接抽吸的油，泵可以在任何操作状况下自润滑并从槽抽吸油。在这种情况下，导管21、阀23和优选的阀25将被省略。

Claims (9)

1.一种真空产生系统，特别是用于机动车辆的应用，包括真空泵(10)和能够驱动泵的电动马达(12)，其中真空泵(10)能够同样连接到机动车辆的内燃发动机(11)，并根据利用装置(15)中的真空状况和内燃发动机(11)的操作状况通过发动机(11)或马达(12)独立驱动；
其特征在于,该系统装备用于泵(10)的润滑回路(16)，润滑回路(16)包括：
用于润滑剂的入口端口(22)，其能够接收从容器抽吸的润滑剂；或者
用于润滑剂的第一入口端口(21)，其能够从内燃发动机(11)接收压力下的润滑剂，并与在润滑剂压力至少等于第一预定值时能够使得润滑剂朝着泵(10)经过的第一止回阀(23)相关；以及
用于润滑剂的第二入口端口(22)，其能够接收从容器抽吸的润滑剂，并与在润滑剂压力不超过低于第一预定值的第二预定值时使得润滑剂朝着泵(10)经过的第二止回阀(25)相关。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，内燃发动机(11)是混合驱动机动车辆的发动机，并且电动马达(12)是专用于泵(10)的马达。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，能够在泵通过电动马达(12)驱动时使泵(10)与内燃发动机(11)脱离连接的第一单向联接装置(13)设置在内燃发动机(11)和泵(10)之间。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，电动马达(12)能够在泵通过内燃发动机(11)驱动时作为发电机通过泵操作。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，能够在泵通过内燃发动机(11)驱动时使泵(10)与电动马达(12)脱离连接的第二单向联接装置(14)设置在电动马达(12)和泵(10)之间。
6.一种真空泵，特别是用于机动车辆的应用，其特征在于，真空泵能够通过内燃发动机(11)或电动马达(12)独立操作，并具有润滑系统，该润滑系统包括：
用于润滑剂的第一入口端口(21)，其用于接收内燃发动机(11)供应的压力下的润滑剂；
第一止回阀(23)，其与用于润滑剂的第一入入口端口(21)相关并能够在润滑剂压力至少等于第一预定值时使润滑剂朝着泵(10)经过；
用于润滑剂的第二入口端口(22)，其用于接收通过泵(10)从容器抽吸的润滑剂；以及
第二止回阀(25)，其与用于润滑剂的第二入口端口(22)相关，并能够在润滑剂压力不超过低于第一预定值的第二预定值时使润滑剂朝着泵(10)经过。
7.根据权利要求6所述的泵，其中，电动马达(12)是专用于泵(10)的马达。
8.一种在机动车辆的装置内产生真空的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
提供真空泵(10)，其能够通过内燃发动机(11)或电动马达(12)独立驱动；
检查利用装置(15)中的真空水平和内燃发动机(11)的操作状况(102、106、108)；
如果真空水平足够或者内燃发动机(11)在不低于最小速度的速度下操作，则通过内燃发动机驱动泵(103、109)；
如果真空水平不足(108、109)且内燃发动机关闭或以低于最小速度的速度操作，则通过电动马达驱动泵(107)；
通过如下方式润滑泵：
通过由泵(10)从容器抽吸的润滑剂；或者
在泵(10)通过内燃发动机驱动时，通过由内燃发动机(11)供应的压力下的润滑剂，并且在泵通过电动马达(12)驱动时，通过由泵(10)从容器抽吸的润滑剂。
9.根据权利要求8所述的方法，包括在车辆制动(104)并且泵(10)通过内燃发动机(11)驱动时作为发电机操作电动马达的步骤(105)。
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