CN115917155A - 后驱动egr泵 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于内燃机的废气再循环泵，该废气再循环泵包括具有电动马达的电动马达组件，该电动马达设置在电动马达外壳内。罗茨装置联接到该电动马达。该罗茨装置包括限定内部体积的外壳。转子设置在该内部体积中并连接到该电动马达。轴承板附接到该外壳，其中该轴承板和附接到该轴承板的外盖限定油腔。传动组件相对于该电动马达定位在该外壳的相对侧上并且定位在该油腔内。

Description

后驱动EGR泵

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年9月2日提交的美国临时申请第63/073514号和2020年12月16日提交的美国临时申请第63/126237号的优先权，这些申请全文以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及废气再循环(EGR)泵和对EGR泵的控制。

背景技术

许多先前已知的机动车辆利用内燃机(诸如柴油、汽油或二冲程发动机)来推进车辆。在一些构造中，EGR(废气再循环)使废气再循环到发动机中以与气缸进气混合。与到达发动机的空气和燃料混合的EGR增强了燃料的总体燃烧。这继而减少了废气排放。

与现有技术的系统相比，通过包括单独的EGR泵，可以实现燃料经济性的提高，现有技术的系统可能使用涡轮增压器来驱动EGR流，并且增加了昂贵的EGR阀。此外，单独的EGR泵提供了EGR流量的完全权限。在柴油机应用中，单独的EGR泵可允许去除EGR阀，并且将复杂的可变几何涡轮增压器替换为被优化用于提供增压进气的固定几何涡轮增压器。单独的EGR泵可提供减少的发动机泵送功和改善的燃料经济性。

混合废气的一个缺点在于废气包含颗粒物(诸如烟尘)。由于供应给发动机的燃料的燃烧过程，水蒸气可包含在来自发动机的废气中。一般来讲，水蒸气通过排气系统被排出到环境中。然而，在EGR应用中，废气的一部分再循环到发动机进气歧管。水蒸气可为颗粒物(诸如烟尘)提供载体。烟尘沉积物可能积聚在各种部件上，从而降低性能。

因此，希望提供一种抵抗烟尘沉积物积聚的EGR泵。还希望提供一种单独的EGR泵，该EGR泵传送EGR气体以防止附加部件(诸如机械增压器或涡轮增压器)的劣化。

EGR泵的不同部分可能暴露在高温的废气中。例如，与泵相关联的转子可接触温度为诸如220℃至300℃的排气。在这种情况下，高温可使电动马达的部件消磁，从而导致扭矩损失。另外，高温可不利地影响EGR泵的机械部件，诸如改变热处理和材料的特性。

因此，希望减少从EGR泵转子到驱动EGR泵的电动马达的热传递。因此，本领域需要将EGR泵的转子与可驱动该泵的电动马达热绝缘，使得马达不会过热。

此外，为了在EGR环境中的安全且长时间地操作，希望冷却和润滑EGR泵的各种部件。

发明内容

在一个方面，公开了一种用于内燃机的废气再循环泵，该废气再循环泵包括具有电动马达的电动马达组件，该电动马达设置在电动马达外壳内。罗茨装置联接到该电动马达。该罗茨装置包括限定内部体积的外壳。转子设置在该内部体积中并连接到该电动马达。传动组件包括附接到转子的驱动齿轮，该转子联接到电动马达。该传动组件包括与该驱动齿轮啮合的从动齿轮，该从动齿轮联接到另一转子。该传动组件相对于该电动马达定位在该外壳的相对侧上。

在另一方面，公开了一种用于内燃机的废气再循环泵，该废气再循环泵包括具有电动马达的电动马达组件，该电动马达设置在电动马达外壳内。罗茨装置联接到该电动马达。该罗茨装置包括限定内部体积的外壳。转子设置在该内部体积中并连接到该电动马达。轴承板附接到该外壳，其中该轴承板和附接到该轴承板的外盖限定油腔。传动组件相对于该电动马达定位在该外壳的相对侧上并且定位在该油腔内。

附图说明

图1为EGR泵和传动组件的透视图；

图2为EGR泵和传动组件的剖视图；

图3为EGR泵和传动组件的剖视图；

图4为示出冷却路径的电动马达的透视图；

图5为示出冷却液密封板的EGR泵和传动组件的局部透视图；

图6为附接到轴承板的盖的局部透视图；

图7为附接到轴承板的盖的局部透视图；

图8为附接到轴承板的盖的局部透视图；

图9为示出冷却液路径和外壳的EGR泵和传动组件的透视图；

图10为示出油路和轴承板的EGR泵和传动组件的剖视图；

图11为示出油路和轴承板的EGR泵和传动组件的透视图；

图12为示出油路的轴承板的局部透视图；

图13为示出油路的轴承板的局部透视图；

图14为示出油路的轴承板的局部透视图；

图15为示出冷却液路径和翅片的外壳的局部剖视图；

图16为示出冷却液路径和翅片的外壳的局部透视图；

图17为示出冷却液入口和冷却液出口的冷却液密封路径的局部透视图；

图18为位于电动马达轴上的联接件的局部透视图；

图19为位于转子轴上并包括连接器的联接件的局部透视图；

图20为位于转子轴上并包括连接器的联接件的局部透视图。

具体实施方式

参考附图，示出了废气再循环泵(EGR泵)系统10。EGR泵系统10包括电动马达12。罗茨装置14联接到电动马达12。罗茨装置14包括限定内部体积的外壳16。转子18设置在内部体积中并连接到电动马达12。在一个方面，EGR泵系统可以竖直取向，其中电动马达12竖直地定位在罗茨装置14和转子18上方。在另一方面，电动马达12可定位成与传动装置50相对。

EGR泵系统10的功能是以可变并且受控的速率将废气从发动机的排气歧管递送到其进气歧管。为了泵送废气，EGR泵系统10可使用联接到电动马达12的罗茨装置14。电动马达通过管理马达速度并且继而管理泵速和废气的流量来提供对EGR流量的控制。

参考附图，废气再循环泵系统10包括外壳16，该外壳限定接纳转子18的内部体积。外壳16包括容纳转子18的波瓣的大致椭圆的形状。外壳16包括与外壳侧壁22连接的外壳端面20。外壳24的与端面20相对的部分是开放的。

电动马达12包括马达外壳13，该马达外壳具有形成于其中的冷却液通道26，如图5中最佳地示出。冷却液通道26提供热保护，从电动马达12去除热量，并且联接到冷却液路径30。冷却液路径30与发动机冷却路径(诸如来自发动机散热器的冷却液)连接。冷却液在冷却液入口31处进入，并且对与电动马达12相关联的逆变器进行冷却。提供冷却液密封件61以容纳冷却液。

电动马达包括冷却液板29，该冷却液板附接到电动马达外壳并且连接到外壳16，如图2和图5中最佳地示出。冷却液密封板29附接到马达安装适配器27上方的电动马达外壳13，如图2和图5中最佳地示出。冷却液板29包括冷却液入口31和出口33。

在一个方面，轴承28可以是密封的润滑脂轴承。此类轴承28不需要润滑油，并且可以消除潜在的油渗漏到转子腔中。

参见图2，废气再循环泵系统10包括附接到外壳16的轴承板36。轴承板36包括接纳轴承38的轴颈。轴承板36和外盖40限定油腔42。如图6至图8所示，可以使用各种形状的外盖40。

来自发动机的油进入进油口44并进入油腔42，以用于润滑和冷却轴承38和传动装置50。轴承38可以是由油润滑的开放式轴承。油在单个出油口48处离开油腔42。密封件57设置在轴承板36上以密封油腔42。

参见图2和图10至图11，废气再循环泵系统10包括传动组件50，该传动组件包括与从动齿轮54啮合的驱动齿轮52。驱动齿轮52联接到转子18，该转子又连接到电动马达12的轴。从动齿轮54与驱动齿轮52啮合并且联接到另一转子18。在一个方面，传动组件50相对于电动马达12定位在外壳16的相对侧上并且定位在油腔42内。传动保持板56围绕轴承38而设置并且附接到轴承板36以防止轴承38和传动装置50的侧向运动。

可以使用多种油分散结构将油引入到传动区域中。参见图11，油分散结构可以是形成在轴承板36中的油槽53。油将移动通过该槽并接触驱动齿轮52和从动齿轮54以润滑该齿轮和轴承38。

参见图12，油分散结构可以是定位在油腔42的下部并且形成在轴承板36中的油管55。油管可包括孔59，使得油将移动通过该孔并接触驱动齿轮52和从动齿轮54以润滑该齿轮和轴承38。

参见图13，油分散结构可以是定位在油腔42的上部并且形成在轴承板36中的油管55。油管可包括孔59，使得油将移动通过该孔并接触驱动齿轮52和从动齿轮54以润滑该齿轮和轴承38。图14所示的实施方案与图13相同，但增加了额外的孔59。

参见图15至图17，示出外壳16的另选结构。在示出的实施方案中，外壳16包括形成于其上的翅片结构70。翅片结构70增加了用于与冷却液接触的表面积，以增加由于EGR泵中的热EGR气体而从外壳16提取的热量。翅片结构70还增加了冷却液的湍流混合，也增加了从外壳16的热传递。该翅片结构可以围绕轴承38以各种图案形成。在图15所示的实施方案中，翅片70围绕轴承38径向分散。在图16所示的实施方案中，翅片70围绕轴承38形成并垂直于轴承38。翅片70也垂直于轴承38形成在外壳16上。

外壳16包括马达安装适配器72，如图17最佳地示出。冷却液入口74和冷却液出口76形成在马达安装适配器72中，以将冷却液引入冷却液腔42中并且限定冷却液的流动路径。冷却液入口74和冷却液出口76形成在隔板75的相对侧上。冷却液入口74和冷却液出口76由穿过适配器72形成的孔口78限定。孔口78可以以一定角度形成，使得它们相对于适配器72不垂直。

参见图17至图20，示出了将转子轴82连接到电动马达轴84的绝缘联接件80。绝缘联接件80防止从转子18和转子轴82到电动马达12的热传递。在一个方面，绝缘联接件80由诸如聚酰亚胺的聚合物材料形成，该聚合物材料可包括诸如碳纤维或玻璃纤维之类的增强材料。

在一个方面，绝缘联接件80包括形成在电动马达轴84上的一对分离的延伸楔形体86。转子轴毂88包括附接到转子轴82的圆形主体90。一对分离的延伸楔形体92从圆形主体90延伸出。连接器94连接延伸楔形体86和92。连接器94包括中心圆形主体96，该中心圆形主体具有围绕周边径向形成的楔形主体98。楔形主体98限定开口100，延伸楔形体86和92定位到该开口中以联接转子轴82和电动马达轴84，如图20所示。绝缘联接件80将电动马达12连接到转子18并防止热传递。

EGR气体出口适配器58被附接到外壳16，以用于引导EGR气体离开EGR泵10。在一个方面，出口适配器58是模块化的，使得对于不同的发动机配置，可以将各种形状附接到EGR泵10。对于不同的配置，可将EGR气体入口60和出口62颠倒。

Claims (22)

1.一种用于内燃机的废气再循环泵，所述废气再循环泵包括：

电动马达组件，所述电动马达组件包括设置在电动马达外壳内的电动马达；

罗茨装置，所述罗茨装置联接到所述电动马达，所述罗茨装置包括限定内部体积的外壳；

转子，所述转子设置在所述内部体积中并连接到所述电动马达；

传动组件，所述传动组件包括附接到与所述电动马达联接的所述转子的驱动齿轮，所述传动组件包括与所述驱动齿轮啮合的从动齿轮，所述从动齿轮联接到另一转子，其中所述传动组件相对于所述电动马达定位在所述外壳的相对侧上。

2.根据权利要求1所述的废气再循环泵，还包括附接到所述外壳的轴承板，所述轴承板包括形成于所述轴承板中、用于接纳轴承的轴颈。

3.根据权利要求2所述的废气再循环泵，其中所述轴承板和附接到所述轴承板的外盖限定油腔。

4.根据权利要求3所述的废气再循环泵，其中所述传动组件定位在所述油腔中。

5.根据权利要求2所述的废气再循环泵，其中所述轴承板包括形成于所述轴承板中的油路，所述油路包括延伸到单个出油口的进油口，所述进油口和所述出油口联接到发动机油循环系统，其中所述油路润滑轴承和传动组件。

6.根据权利要求2所述的废气再循环泵，包括围绕所述轴承定位并且附接到所述轴承板的传动保持板。

7.根据权利要求5所述的废气再循环泵，其中油从形成于所述轴承板中的油槽引入到所述油路中。

8.根据权利要求5所述的废气再循环泵，其中油从形成于所述轴承板中并且位于所述油腔的下部的油管引入到所述油路中，所述油管包括形成于所述油管中的孔。

9.根据权利要求5所述的废气再循环泵，其中油从形成于所述轴承板中并且位于所述油腔的上部的油管引入到所述油路中，所述油管包括形成于所述油管中的孔。

10.根据权利要求2所述的废气再循环泵，其中所述外壳包括围绕所述轴承形成于所述外壳上的翅片结构。

11.根据权利要求10所述的废气再循环泵，其中所述翅片结构围绕所述轴承径向地形成。

12.根据权利要求10所述的废气再循环泵，其中所述翅片结构围绕所述轴承形成并且垂直于所述轴承。

13.根据权利要求10所述的废气再循环泵，其中所述翅片结构垂直于所述轴承形成于所述轴承板上。

14.根据权利要求10所述的废气再循环泵，包括适配器、形成于所述适配器中的冷却液入口和冷却液出口，所述冷却液入口和所述冷却液出口引入冷却液并且限定所述冷却液的流动路径。

15.根据权利要求14所述的废气再循环泵，其中所述冷却液入口和所述冷却液出口形成在隔板的相对侧上。

16.根据权利要求14所述的废气再循环泵，其中所述冷却液入口和所述冷却液出口由以一定角度穿过所述适配器形成的孔口限定，使得它们相对于所述适配器不垂直。

17.根据权利要求1所述的废气再循环泵，包括将转子轴连接到电动马达轴的绝缘联接件。

18.根据权利要求17所述的废气再循环泵，其中所述绝缘联接件包括形成于电动马达轴上的一对分离的延伸楔形体。

19.根据权利要求18所述的废气再循环泵，其中所述绝缘联接件包括转子轴联接件，所述转子轴联接件包括附接到转子轴的圆形主体和从所述圆形主体延伸出的一对分离的延伸楔形体。

20.根据权利要求19所述的废气再循环泵，其中所述绝缘联接件包括将所述转子轴的所述延伸楔形体和所述电动马达轴的所述延伸楔形体连接的连接器，所述连接器包括具有围绕周边径向形成的楔形主体的中心圆形主体。

21.根据权利要求20所述的废气再循环泵，其中所述连接器的所述楔形主体限定开口，所述转子轴的所述延伸楔形体和所述电动马达轴的所述延伸楔形体定位在所述开口中，从而联接所述转子轴和所述电动马达轴。

22.一种用于内燃机的废气再循环泵，所述废气再循环泵包括：

电动马达组件，所述电动马达组件包括设置在电动马达外壳内的电动马达；

罗茨装置，所述罗茨装置联接到所述电动马达，所述罗茨装置包括限定内部体积的外壳；

转子，所述转子设置在所述内部体积中并连接到所述电动马达；

轴承板，所述轴承板附接到所述外壳，其中所述轴承板和附接到所述轴承板的外盖限定油腔；

传动组件，所述传动组件相对于所述电动马达定位在所述外壳的相对侧上并且定位在所述油腔内。

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