CN106481490A - 用于机动车的驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的驱动机构(1),具有次级空气机构(9),该次级空气机构具有通入到排气管道(7)中的次级空气路段(10),在该次级空气路段中存在有次级空气泵(12)和至少一个次级空气阀(13)。在此规定,在次级空气路段(10)中构造有至少一个拉瓦尔喷嘴(18)。

Description

用于机动车的驱动机构
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的驱动机构/驱动设备,具有次级空气机构,该次级空气机构具有通入到排气管道中的次级空气路段,在该次级空气路段中存在有次级空气泵/二次进气泵和至少一个次级空气阀。
背景技术
驱动机构用于驱动机动车、尤其因此用于提供旨在驱动机动车的转动力矩。该驱动机构具有次级空气机构,借助于次级空气机构能够提供次级空气并且能够将其引入到排气管道中。该排气管道例如用于排出由驱动机构、尤其由驱动机构的内燃机产生的排气。次级空气优选要理解为新鲜空气、即从驱动机构的环境中获取的并且在化学方面未经改变地引入到排气管道中的空气。通过引入次级空气到排气中能够提高排气的氧含量,从而能够对在排气中可能含有的未燃烧的燃料进行氧化。由此防止了未烧尽的燃料与排气一起泄漏到驱动机构的环境中。
为了给排气管道供应次级空气,设置有次级空气路段。在必要时,次级空气沿着该次级空气路段流动。优选地,次级空气路段从用于从驱动机构的外部环境获取空气的获取机构出发延伸至排气管道。次级空气进入到次级空气路段中所通过的获取机构可以具有空气过滤器。在次级空气路段中设置有次级空气泵和至少一个次级空气阀。次级空气泵用于向着排气管道输送次级空气,而借助于次级空气阀,次级空气路段例如能够任选地被封闭或者被至少部分开启、尤其是被完全开启。
优选地,次级空气阀就此具有至少两个切换状态,其中,次级空气阀在切换状态中的第一个切换状态中完全地阻断次级空气路段并且在切换状态中的第二个切换状态中完全地开启次级空气路段。当然能够规定,借助于次级空气阀能够调节通过次级空气路段的确定的次级空气质量流。为了该目的,次级空气阀例如可以被实施为连续阀(Stetigventil)。替代地,当然也可以实现将次级空气阀作为不连续切换的阀的设计方案。
沿着次级空气路段的次级空气质量流与通常被电操作的次级空气泵有关。由于例如基于机动车车载电网的不可避免的电压波动而使次级空气泵的供给电压改变,导致次级空气质量流会偏离于规定的额定质量流。
发明内容
因此,本发明的任务是:提出一种用于机动车的驱动机构/驱动设备,其相对于已知的机构具有优点,尤其能够在次级空气泵/二次进气泵的大运行范围中提供恒定的用于供应到排气管道中的次级空气质量流。
这根据本发明利用具有权利要求1的特征的驱动机构实现。在此规定,在次级空气路段中构造有至少一个拉瓦尔喷嘴(Lavaldüse)。这意味着,次级空气在流入到排气管道中之前必须通过拉瓦尔喷嘴,即流经拉瓦尔喷嘴。拉瓦尔喷嘴是一个流动机构,其通流横截面具有在次级空气的流动方向上看首先渐缩、然后渐阔的分布。
这意味着,次级空气通过第一通流横截面流入到拉瓦尔喷嘴中。通流横截面然后在流动方向上从第一通流横截面起朝向第二通流横截面持续地减小,该第二通流横截面小于第一通流横截面。该第二通流横截面在流动方向上看是拉瓦尔喷嘴的最小的通流横截面。拉瓦尔喷嘴的通流横截面在流动方向上从第二通流横截面起直至第三通流横截面变大,次级空气通过该第三通流横截面从拉瓦尔喷嘴流出。
在通流方向上,拉瓦尔喷嘴的通流横截面优选始终是圆形的,从而能够避免拉瓦尔喷嘴内部的压缩冲击(Verdichtungsstoβ)。此外,拉瓦尔喷嘴的纵向中轴线优选完全直地走向,尤其是在位于第一通流横截面部位处的第一流动位置与位于第二流动横截面部位处的第二流动位置之间,以及在第二流动位置与位于第三流动横截面部位处的第三流动位置之间。
次级空气在流入到拉瓦尔喷嘴中之后在第一流动位置下游由于通流横截面的渐缩的分布而加速,直至其在第二通流横截面中、即在第二流动位置处优选达到其在拉瓦尔喷嘴内部的最高的流动速度。该流动速度优选相当于次级空气在当前环境条件下的声速/音速,并且就此相当于1马赫。拉瓦尔喷嘴优选如下地设计,使得次级空气在第二通流横截面下游并因此在第二流动位置下游不再继续加速,而是反而再次减速。为此相应地选择或者调节(尤其是借助于次级空气泵)拉瓦尔喷嘴的压力比、即在第三流动位置处的压力与在第一流动位置处的压力的比例。
因为次级空气在第二通流横截面中达到其声速,通过拉瓦尔喷嘴的最大次级空气质量流由此得到确定并且在此仅取决于环境条件,而不再或者仅还小程度地取决于次级空气泵的运行参数。如果次级空气泵的供给电压例如由于车载电网电压的波动而发生变大,那么该次级空气泵的输送功率提高并不造成引入到排气管道中的次级空气质量流增大。而是次级空气质量流由拉瓦尔喷嘴限定上限。
为次级空气泵的如下运行点可以分配次级空气泵的一个确定的供给电压,次级空气泵在该运行点影响拉瓦尔喷嘴的压力比,其特征是在第二通流横截面中达到声速并且继而在第二通流横截面和第三通流横截面之间实现次级空气的减速。在此能够将实际用于次级空气泵运行的额定供给电压选择得比该供给电压大,例如大至少5%、至少10%、至少15%、至少20%或者至少25%。这意味着,由于拉瓦尔喷嘴的原因,次级空气质量流不仅仅对于在驱动机构运行期间次级空气泵的供给电压的升高是不敏感的,而且此外对于额定供给电压的略微的减小也是不敏感的。就此能够不依赖于机动车的车载电网电压地向排气管道供应几乎恒定的次级空气质量流。
拉瓦尔喷嘴在其渐缩部分中(即从第一流动位置出发直至第二流动位置)具有第一流动区段,并且在其渐阔的部分中(即从第二通流横截面出发直至第三通流横截面)具有第二流动区段。例如,该拉瓦尔喷嘴对称地设计,使得这两个流动区段的长度在流动方向上是相同的。但当然也能够规定,第二流动区段的长度比第一流动区段的长度大,或者反之。通过流动区段长度的不同选择能够精确地调节拉瓦尔喷嘴的特性。
本发明的另外的设计方案规定,拉瓦尔喷嘴在次级空气泵的上游或者在次级空气泵的下游布置在次级空气管道中。该拉瓦尔喷嘴原则上能够任意地布置在次级空气路段中。例如将拉瓦尔喷嘴设置在次级空气泵的上游。但拉瓦尔喷嘴特别优选地位于次级空气泵的下游,在此情况下拉瓦尔喷嘴布置在次级空气管道中。该次级空气管道例如从次级空气泵延伸直至排气管道,即通入到排气管道中。在次级空气管道中能够布置有次级空气阀。
在本发明的另外的优选的设计方案中规定,拉瓦尔喷嘴集成到次级空气泵中或者集成到次级空气阀中。在上面描述了将拉瓦尔喷嘴与次级空气泵相距地布置在上游或者下游的可行方案的同时,当然能够规定,拉瓦尔喷嘴与次级空气泵形成结构单元并且就此集成到该结构单元中。这也类似能够规定用于次级空气阀。
本发明的改进方案规定,拉瓦尔喷嘴布置在次级空气管道的管道连接机构中、尤其是快速连接器中。该管道连接机构用于将次级空气管道与例如次级空气泵、次级空气阀、排气管道或者另外的次级空气管道连接。拉瓦尔喷嘴到该管道连接机构中的集成的特征在于,次级空气机构的操作特别灵活并且装配简单。该管道连接机构例如以快速连接器的形式存在。
在本发明的另外的设计方案中能够规定,拉瓦尔喷嘴存在于次级空气通道中,该次级空气通道构造在驱动机构的内燃机的气缸头中。如之前所述那样,驱动机构能够具有内燃机。该内燃机具有气缸头,其沿着至少一个方向限制内燃机的气缸或者说燃烧室。在气缸头中在此构造有至少一个次级空气通道,其构成次级空气路段的组成部分。拉瓦尔喷嘴布置在该次级空气通道中。
例如,在气缸头中存在至少一个排气通道,它是排气管道的组成部分。排气管道此外能够是集成在气缸头中的排气弯管的组成部分。优选地,为内燃机的每个气缸分配构造在气缸头中的排气通道,在气缸或者说燃烧室中产生的排气通过排气通道被排出。次级空气通道在此优选地通入到排气通道中。特别优选地,次级空气通道通入到排气通道中的多个排气通道中、尤其通入到构造在气缸头中的所有排气通道中。
当然也能够规定,所述多个次级空气通道存在于气缸头中,其分别是次级空气路段的组成部分。例如,在此为每个次级空气通道分配根据在此的实施方案的拉瓦尔喷嘴。但拉瓦尔喷嘴也能够布置在次级空气通道的上游。每个次级空气通道都优选地通入到多个排气通道中的一个排气通道中。
在本发明的另外的优选的设计方案中规定,在次级空气泵下游从次级空气路段分叉出另外的次级空气路段,该另外的次级空气路段通入到所述排气管道中或者另外的排气管道中并且在该另外的次级空气路段中存在有另外的次级空气阀。这种设计方案特别优选规定的情况是:内燃机具有多个气缸边缘在此,已作说明的次级空气路段配属于气缸边缘中的第一个气缸边缘,另外的次级空气路段配属于气缸边缘中的第二个气缸边缘。优选地,所述次级空气路段至少局部地构造在气缸边缘中的第一个气缸边缘的气缸头中,所述另外的次级空气路段至少局部地构造在气缸边缘中的第二个气缸边缘的气缸头中,为此,先前说明的次级空气通道尤其分别构造在相应的气缸头中。
但所述次级空气路段和所述另外的次级空气路段当然也能够存在于同一气缸头中并且在此通入到同一排气管道中或者同一排气弯管中。但对于具有多个气缸边缘的内燃机的设计方案优选的是:为每个气缸边缘分配单独的排气管道,其中,为排气管道中的每个排气管道分配次级空气路段;在该情况下,所述次级空气路段被分配给所述排气管道并且所述另外的次级空气路段被分配给所述另外的排气管道。优选地,不仅在所述次级空气路段中而且也在所述另外的次级空气路段中分别布置有根据前述实施方案的次级空气阀。
本发明的另外的优选的设计方案规定,在所述另外的次级空气路段中构造有另外的拉瓦尔喷嘴。就此,拉瓦尔喷嘴也就不仅仅存在于所述次级空气路段中,而更确切地说在所述另外的次级空气路段中也同样布置有或者说构造有拉瓦尔喷嘴,此处称作为另外的拉瓦尔喷嘴。以该方式和方法,能够在所述两个次级空气路段中确保可靠限制次级空气质量流或者甚至保持次级空气质量流恒定。
在本发明的另外的设计方案中规定,所述排气管道配属于内燃机的第一气缸边缘并且所述另外的排气管道配属于内燃机的第二气缸边缘。前面已经指明了这种设计方案。
本发明的改进方案规定,通流所述拉瓦尔喷嘴和/或所述另外的拉瓦尔喷嘴的次级空气质量流在驱动机构、尤其次级空气泵正常运行时分别相当于所述拉瓦尔喷嘴的和/或所述另外的拉瓦尔喷嘴的阻塞质量流。相应的拉瓦尔喷嘴的阻塞质量流要理解为最大能够流动穿过相应的拉瓦尔喷嘴的次级空气质量流。一旦次级空气质量流已经达到了阻塞质量流,那么在之前说明的第二通流横截面中就存在声速,从而拉瓦尔喷嘴会被阻塞并且次级空气质量流不能够继续增加。
该驱动机构在此应该如下地设计,使得在其正常运行中已经存在拉瓦尔喷嘴的阻塞,因此次级空气质量流也就相当于阻塞质量流。这尤其通过相应地选择次级空气泵或者相应地选择次级空气泵的供给电压实现。所述拉瓦尔喷嘴或者所述另外的拉瓦尔喷嘴在此与驱动机构相协调,使得其阻塞质量流相当于驱动机构需要的次级空气质量流。
最后,在本发明的另外的设计方案中能够规定,次级空气机构如下地设计,使得即使在次级空气泵的实际供给电压偏离于额定供给电压时,相应的次级空气质量流也相当于阻塞质量流。偏离尤其要理解为实际供给电压向上的偏离,其中实际供给电压由此超过额定供给电压。该额定供给电压尤其如下地选择,使得一旦次级空气泵被施加以额定供给电压,次级空气质量流就相当于阻塞质量流。额定供给电压在此可以是最低的供给电压,在该最低的供给电压时是这种情况。但它特别优选是更高的;对此已在前面加以说明。在该情况下,偏离也可以是向下的偏离,其同样(至少在有限范围中)能够被补偿。
当然,本发明此外涉及用于运行用于机动车的驱动机构的方法,其中,该驱动机构具有次级空气机构,次级空气机构具有通入到排气管道中的次级空气路段,在其中存在有次级空气泵和至少一个次级空气阀。在此规定,在次级空气路段中构造有至少一个拉瓦尔喷嘴。驱动机构的这种操作方式的或者说这种设计方案的优点已经得到指明。不仅驱动机构而且还有相应的方法都能够根据前述实施方案进行改进,从而对此加以参照。
附图说明
接下来根据在附图中示出的实施例更详细地解释本发明,而并不对发明进行限制。在此:
唯一的附图示出用于机动车的驱动机构的示意性的图示,其具有次级空气机构。
具体实施方式
附图示出驱动机构1的示意性的图示,该驱动机构具有内燃机2,该内燃机具有气缸边缘3和4。当然,也能够实现具有仅仅一个气缸边缘3或者4的内燃机2的实施方案。气缸边缘3和4中的每个都具有多个气缸5,其能够通过新鲜气体管道6被供应以新鲜气体、例如新鲜空气或者新鲜空气-排气混合物。在内燃机2运行期间,在气缸5中产生排气,其通过排气管道7被排出。排气管道7在此能够是排气弯管8的组成部分,其中,为每个气缸边缘3和4分配这种排气弯管。排气弯管8能够分别至少部分地集成到相应的气缸边缘3或者4的气缸头中。
驱动机构1此外具有次级空气机构9,借助于次级空气机构能够将次级空气引入到内燃机2的排气中。为了该目的,次级空气机构9具有分配给气缸边缘3的次级空气路段10。另外的次级空气路段11分配给气缸边缘4。次级空气路段10具有次级空气泵12以及次级空气阀13。在次级空气泵12下游从次级空气路段10、例如在分叉部14处分叉出次级空气路段11。借助于次级空气泵12能够吸入空气、例如新鲜空气,这通过箭头15标示。次级空气泵12朝着次级空气阀13的方向输送空气或者说首先朝着分叉部14的方向输送空气。在流动技术方面与次级空气阀13并联地存在有另外的次级空气阀16,其布置在所述另外的次级空气路段11中。
在次级空气阀13或者次级空气阀16下游,在相应的气缸边缘3或者4的相应的气缸头中能够存在有次级空气通道17,其至少局部地集成到相应的气缸头中并且是相应的次级空气路段10或者11的组成部分。但次级空气路段10或者11当然可以完全地在相应的气缸头外延伸直至相应的排气管道7或者相应的排气弯管8。
为了例如补偿在次级空气泵12的供给电压方面的波动,在次级空气路段10和/或次级空气路段11中布置有或者说构造有拉瓦尔喷嘴18或者19。例如,相应的拉瓦尔喷嘴18或者19布置在相应的次级空气阀13或者16下游。但也可以实现拉瓦尔喷嘴18或19的替代的布置。
拉瓦尔喷嘴18和19优选被这样设计:其相应的阻塞质量流相当于所要最大引入到相应的排气管道7的排气中的次级空气质量流。次级空气泵12理想地被调节成:使得次级空气泵所产生的拉瓦尔喷嘴18或19的压力比略微大于拉瓦尔喷嘴18或19被就此阻塞的压力比。以该方式和方法,次级空气泵12的供给电压并因此相应的拉瓦尔喷嘴18或19的压力比的向下的波动也能够被补偿。

Claims (10)

1.一种用于机动车的驱动机构(1),具有次级空气机构(9),该次级空气机构具有通入到排气管道(7)中的次级空气路段(10),在次级空气路段中存在有次级空气泵(12)和至少一个次级空气阀(13),其特征在于,在次级空气路段(10)中构造有至少一个拉瓦尔喷嘴(18)。
2.根据权利要求1所述的驱动机构,其特征在于,拉瓦尔喷嘴(18)在次级空气泵(12)的上游或者在次级空气泵(12)的下游布置在次级空气管道中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的驱动机构,其特征在于,拉瓦尔喷嘴(18)集成到次级空气泵(12)中或者集成到次级空气阀(13)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的驱动机构,其特征在于,拉瓦尔喷嘴(18)布置在次级空气管道的管道连接机构中、尤其是快速连接器中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的驱动机构,其特征在于,拉瓦尔喷嘴(18)存在于次级空气通道(17)中,该次级空气通道构造在驱动机构(1)的内燃机(2)的气缸头中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的驱动机构,其特征在于,在次级空气泵(12)的下游从次级空气路段(10)分叉出另外的次级空气路段(11),该另外的次级空气路段通入到所述排气管道(7)中或者通入到另外的排气管道(7)中,在该另外的次级空气路段中存在有另外的次级空气阀(16)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的驱动机构,其特征在于,在所述另外的次级空气路段(11)中构造有另外的拉瓦尔喷嘴(19)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的驱动机构,其特征在于,所述排气管道配属于内燃机(2)的第一气缸边缘(3)并且所述另外的排气管道(7)配属于内燃机(2)的第二气缸边缘(4)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的驱动机构,其特征在于,在驱动机构(1)、尤其是次级空气泵(12)正常运行时,流经所述拉瓦尔喷嘴(18)和/或所述另外的拉瓦尔喷嘴(19)的次级空气质量流分别相当于所述拉瓦尔喷嘴(18)的和/或所述另外的拉瓦尔喷嘴(19)的阻塞质量流。
10.根据前述权利要求中任一项所述的驱动机构,其特征在于,所述次级空气机构(9)被设计成:即使在次级空气泵(12)的实际供给电压偏离于额定供给电压时,相应的次级空气质量流也相当于阻塞质量流。
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