CN116348678A - Egr泵锁定机构和用于在发动机制动期间锁定egr泵旋转组的方法 - Google Patents

Abstract

EGR泵系统包括EGR泵组件，该EGR泵组件包括联接到传动组件的电动马达组件。罗茨装置通过该传动组件联接到电动马达。该罗茨装置包括限定内部容积的外壳，并且转子设置在该内部容积中并连接到该传动组件。EGR锁定机构附接到EGR泵组件。该EGR锁定机构选择性地连接到该传动组件上，从而锁定该传动组件并防止该转子旋转。

Description

EGR泵锁定机构和用于在发动机制动期间锁定EGR泵旋转组的 方法

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

在某些发动机操作模式(诸如排气热管理或发动机制动)期间，希望具有零EGR流动。在常规柴油发动机上，这通过关闭EGR阀来实现。为了消除使用EGR泵的发动机上的EGR阀，必须将泵控制到零速度以停止EGR流动。通常，EGR泵的电动马达不具有足够的扭矩来实现这一点，这是由于在发动机制动期间泵上的极高的压力比导致的。因此，在本领域中需要一种EGR泵锁定机构以及一种在发动机制动期间将EGR泵保持在零速度的方法。

发明内容

在一个方面，公开了一种EGR泵系统，该EGR泵系统包括一个EGR泵组件，该EGR泵组件包括联接到一个传动组件的一个电动马达组件。罗茨装置通过该传动组件联接到电动马达。该罗茨装置包括限定内部容积的外壳，并且转子设置在该内部容积中并连接到该传动组件。EGR锁定机构附接到EGR泵组件。该EGR锁定机构选择性地连接到该传动组件上，从而锁定该传动组件并防止该转子旋转。

在另一方面，公开了一种操作EGR泵的方法，包括以下步骤：提供EGR泵组件，该EGR泵组件包括联接到具有转子的罗茨装置的电动马达，该EGR泵能够操作地连接到内燃机；提供附接到EGR泵组件的EGR锁定机构；提供链接到该EGR泵组件和EGR锁定机构的EGR控制单元；提供链接到该EGR控制单元的传感器；确定是否接收到高压力比管理请求；以及如果接收到高压力比管理请求，则锁定EGR泵，或者如果没有接收到高压力比管理请求，则维持EGR泵的操作。

附图说明

图1为EGR泵和发动机的局部透视图；

图2为EGR泵和包括锁定机构的发动机的局部剖视图；

图3为EGR泵和包括锁定机构的发动机的局部剖视图；

图4为处于锁定位置的螺线管锁定机构的透视图；

图5为处于解锁位置的螺线管锁定机构的透视图；

图6为柱塞的透视图；

图7为柱塞的透视图；

图8为EGR泵和锁定机构的第一实施方案局部剖视图；

图9为EGR泵和处于解锁位置的锁定机构的第一实施方案局部剖视图；

图10为EGR泵和处于锁定位置的锁定机构的第一实施方案局部剖视图；

图11为EGR泵和锁定机构的第二实施方案局部剖视图；

图12为EGR泵和处于解锁位置的锁定机构的第二实施方案局部剖视图；

图13为EGR泵和处于锁定位置的锁定机构的第二实施方案局部剖视图；

图14是控制结构的示意图。

图15是控制锁定机构的方法的流程图。

具体实施方式

参照附图，描述了EGR泵锁定机构和控制。该EGR锁定机构可包括机电螺线管致动器，该机电螺线管致动器可以将销推入与马达转子轴或者附连到该轴的盘状件相关联的狭槽或孔中。该销将是弹簧加载的，使得其通常不接合到轴并且允许马达的正常操作。

各种发动机操作条件可在EGR泵中产生高压力比管理事件。示例包括发动机制动事件和排气热管理事件。其它操作条件也可产生高压力比管理事件。该压力比等于出口压力除以入口压力。在压力比为1时，没有扭矩施加到转子上。电动马达可以在规定的工作范围内对转矩作出反应，诸如0.55<压力比<1.8。如本文所定义的高压力比可包括泵上的大于1.8或小于0.55的压力比。在此类条件下，施加到转子上的转矩很大，并且高于电动马达的反作用转矩。因此希望在此类操作条件下锁定EGR泵转子。

参考附图，示出了联接到发动机11的废气再循环泵(EGR泵)系统10。该EGR泵系统10包括EGR泵组件11，该泵组件包括电动马达12。罗茨装置14联接到该电动马达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。

该废气再循环泵系统10包括附接到外壳16的轴承板20。该轴承板20接收轴承。该轴承板20和外盖22限定油腔。来自发动机的油进入进油口24并进入油腔，以用于润滑和冷却轴承和转子18。该轴承可以是由油润滑的开放式轴承。该油冷却并润滑转子18。油在出油口26处离开油腔。

该废气再循环泵系统10包括传动组件28，该传动组件包括与从动齿轮32啮合的驱动齿轮30。该驱动齿轮30联接到转子18，该转子又连接到电动马达12的轴。从动齿轮32与驱动齿轮30啮合并且联接到另一转子18。在一个方面，传动组件28相对于电动马达12定位在外壳16的相对侧上。

参照图2-图3，示出了废气再循环泵(EGR泵)系统10，该系统联接到发动机11并且包括EGR泵锁定机构42。在一个方面，EGR泵锁定机构42可以定位在盖22上并且穿过盖22以选择性地与传动组件28连接。该EGR锁定机构42可包括机电螺线管致动器44。

参照图4-图7，该机电螺线管致动器44可包括螺线管主体46，该螺线管主体46具有定位在其中的柱塞48。线圈50附接到柱塞48并响应于使线圈50通电的电信号而移动柱塞48。弹簧52可定位在螺线管主体46中以相对于主体46偏置柱塞48。柱塞48连接到穿过滑道结构56的锁定销54。在一个方面，柱塞48可包括形成于其上的切口58或孔60以允许空气在柱塞48移动时流动。

参照图8至图10，示出了EGR泵锁定机构42的一个实施方案。在所描绘的实施方案中，盖22包括穿过端面64形成的通道62，并且包括在其上形成的凸缘66，该凸缘允许使用紧固件68将锁定机构42联接到盖22。该螺线管主体46穿过通道62并且可以用O形环70密封到通道62。驱动齿轮30和/或从动齿轮32包括形成在齿轮的端面74中的多个锁定狭槽72。该锁定狭槽72被构造成接收锁定销54以锁定EGR泵。在图9所示的解锁位置中，弹簧52将柱塞48和锁定销54偏置成与锁定狭槽72脱离接合。在图10所示的锁定位置，线圈50被通电并移动柱塞48，从而压缩弹簧52，使得锁定销54定位在锁定狭槽72中。

参照图11至图13，其中示出了EGR泵锁定机构142的另一个实施方案。在所描绘的实施方案中，盖122包括穿过侧面164形成的通道162，并且包括在其上形成的凸缘166，该凸缘允许将锁定机构142联接到盖122。螺线管主体46穿过通道162。驱动齿轮30和/或从动齿轮32可包括与齿轮附接或形成在一起的锁定板172。该锁定板172包括形成于其上的多个径向延伸的齿174。相邻齿之间的空间限定锁定狭槽176。该锁定狭槽176被构造成接收锁定销54以锁定EGR泵。在图12所示的解锁位置中，弹簧52将柱塞48和锁定销54偏置成与锁定狭槽176脱离接合。在图13所示的锁定位置，线圈50被通电并移动柱塞48，从而压缩弹簧52，使得锁定销54定位在锁定狭槽176中。

参照图14，示出了EGR泵系统的控制结构200。该控制结构200包括与发动机11通信的传感器202、电动马达12、EGR泵或罗茨装置14以及EGR控制单元206。该控制结构200包括能够感测状态并发送信号诸如温度、压力、速度、空气流量、位置、质量流量或体积流量的传感器202。该控制结构200还包括控制单元206，该控制单元包括计算机处理器、通信端口、存储器和编程装置并且与传感器202链接。该控制单元206可以是发动机控制单元(ECU)的一部分。箭头指示控制结构的各种部件之间的通信。

参照图15，示出了用于操作EGR锁定机构42、142的方法的流程图。如上所指出的，高压力比事件可能需要使用EGR锁定机构42、142来管理EGR泵中的事件。一个此类高压力比管理事件的示例是如图15所示的发动机制动请求。当发出发动机制动请求时S1，在泵上的压力比增加到超过马达的能力之前，该马达将其自身的速度定为零S2。然后，使用逆变器已经使用适当传感器测量的马达转子位置反馈，当锁定销52和锁定狭槽72、176槽对齐时，马达可以到达预先限定位置S3，并且螺线管44可以被通电S4。

此时，马达控制将不再起作用，并且锁定销将对由高压力比发动机制动条件引起的所有扭矩作出反应S5、S6。当发动机制动操作结束时S7，马达可以通过以将扭矩定为零来消除销上的侧向负载S8，该螺线管可以被断电并且弹簧52将锁定销54从锁定狭槽72、176中偏置出来S9。然后马达可以返回到正常目标速度控制操作S10。

在一个方面，当锁被接合时，电动马达12可被加载成抵靠该锁。因此，转子的振动不前后撞击锁定销54。

例如，电动马达12在一个方向或另一个方向上被通电以使转子振动以及在转子锁被接合时该锁定销54与该锁定狭槽72、176之间的冲击的可能性最小化。

Claims (20)

1.一种EGR泵系统，包括：

EGR泵组件，所述EGR泵组件包括联接到传动组件的电动马达组件、通过所述传动组件联接到所述电动马达的罗茨装置，所述罗茨装置包括限定内部容积的外壳和设置在所述内部容积中并连接到所述传动组件的转子；

EGR锁定机构，所述EGR锁定机构附接到所述EGR泵组件，所述EGR锁定机构选择性地连接到所述传动组件，从而锁定所述传动组件并防止所述转子旋转。

2.根据权利要求1所述的EGR泵系统，其中所述EGR锁定机构包括机电螺线管致动器，所述机电螺线管致动器具有可动锁定销，所述可动锁定销选择性地接合所述传动组件。

3.根据权利要求1所述的EGR泵系统，其中所述EGR锁定机构包括具有螺线管主体的机电螺线管致动器，所述螺线管主体具有定位在其中的柱塞，并且线圈附接到所述柱塞并响应于使所述线圈通电的电信号而移动所述柱塞。

4.根据权利要求3所述的EGR泵系统，还包括定位在所述螺线管主体中的弹簧，所述弹簧相对于所述主体来偏置所述柱塞。

5.根据权利要求3所述的EGR泵系统，其中所述柱塞连接到穿过滑道的锁定销。

6.根据权利要求3所述的EGR泵系统，其中所述柱塞包括形成在其中的切口，所述切口在所述柱塞移动时允许空气流动。

7.根据权利要求1所述的EGR泵系统，其中所述罗茨装置包括其中形成有通道的盖、附接到所述盖的所述EGR锁定机构，所述EGR锁定机构包括设置在所述通道中并相对于所述通道密封的螺线管主体。

8.根据权利要求1所述的EGR泵系统，其中所述传动组件包括驱动齿轮，所述驱动齿轮联接到从动齿轮，所述驱动齿轮或所述从动齿轮中的任一者包括形成在所述齿轮的端面中的多个锁定狭槽。

9.根据权利要求8所述的EGR泵系统，其中所述锁定狭槽被构造成接收锁定销，所述锁定销能够由所述螺线管主体移动以锁定所述EGR泵。

10.根据权利要求1所述的EGR泵系统，其中所述罗茨装置包括其中形成有通道的盖，所述盖包括形成在所述盖上的凸缘和附接到所述凸缘的所述EGR锁定机构，所述EGR锁定机构包括设置在所述通道中并相对于所述通道密封的螺线管主体。

11.根据权利要求1所述的EGR泵系统，其中所述传动组件包括驱动齿轮，所述驱动齿轮联接到从动齿轮，所述驱动齿轮或所述从动齿轮中的任一者包括附接在其上的锁定板，所述锁定板包括形成在其上的多个径向延伸的齿，其中相邻齿之间的空间限定多个锁定狭槽。

12.根据权利要求11所述的EGR泵系统，其中所述锁定狭槽被构造成接收锁定销，所述锁定销能够由所述螺线管主体移动以锁定所述EGR泵。

13.一种操作用于内燃机的废气再循环泵的方法，所述方法包括以下步骤：

提供EGR泵组件，所述EGR泵组件包括联接到具有转子的罗茨装置的电动马达，所述EGR泵能够操作地连接到内燃机；

提供附接到所述EGR泵组件的EGR锁定机构；

提供链接到所述EGR泵组件和EGR锁定机构的EGR控制单元；

提供链接到所述EGR控制单元的传感器；

确定是否接收到高压力比管理请求；

如果接收到高压力比管理请求，则锁定所述EGR泵，或者如果没有接收到高压力比管理请求，则维持所述EGR泵的操作。

14.根据权利要求13所述的操作废气再循环泵的方法，其中锁定所述EGR泵的步骤包括将所述电动马达的速度定为零。

15.根据权利要求14所述的操作废气再循环泵的方法，其中锁定所述EGR泵的步骤包括将所述马达移动到使锁定销和锁定狭槽对准的预定位置。

16.根据权利要求15所述的操作废气再循环泵的方法，其中锁定所述EGR泵的步骤包括使螺线管通电，从而将所述锁定销移动到所述锁定狭槽中以防止所述EGR泵旋转。

17.根据权利要求16所述的操作废气再循环泵的方法，包括启动高压力比管理请求的步骤。

18.根据权利要求13所述的操作废气再循环泵的方法，包括消除高压力比管理请求的步骤。

19.根据权利要求18所述的操作废气再循环泵的方法，其中在消除所述高压力比管理请求之后，所述电动马达将速度定为零。

20.根据权利要求19所述的操作废气再循环泵的方法，包括使螺线管断电的步骤，其中弹簧将锁定销从锁定狭槽移除，从而使所述EGR泵返回到正常操作。

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