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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der
koreanischen Patentanmeldung mit der Nr. 10-2010-0095556 , welche am 30. September 2010 beim Koreanischen Amt für Geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Kompensieren eines Turbolochs. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Kompensieren eines Turbolochs, das die Beschleunigungsleistung verbessert durch Erhöhen der Luftmenge, welche einem Motor in einem Turbolochbereich zugeführt wird.
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Beschreibung verwandter Technik
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Üblicherweise muss ein Motor soviel Luftgemisch ansaugen wie Abgasmenge entsteht; tatsächlich kann er jedoch lediglich 80% der Abgasmenge ansaugen. Die Leistungsmenge, welche ein Motor erzeugt, ist proportional zu der Luftstrommenge, und die Anzahl von Ventilen kann erhöht werden oder der Durchmesser der Ventile kann erhöht werden, um die Lufteinlassmenge zu erhöhen. Darüber hinaus kann Luft mittels eines Turboladers eingezwungen werden, um die Lufteinlassmenge zu erhöhen.
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Üblicherweise erhöht ein Turboladersystem den Lufteinlassmengen-Eintrag in einen Einlasskrümmer unter Verwendung eines Turboladers, welcher mit dem Einlasskrümmer und einem Abgaskrümmer verbunden ist. Um konkreter zu sein, in einem Fall, in dem eine Turbine des Turboladers durch Abgas, welches durch den Abgaskrümmer geströmt ist, gezwungen wird, sich zu drehen, dreht sich ein Kompressor bzw. Verdichter, welcher mit der Turbine in Verbindung steht, und bläst Luft in den Einlasskrümmer. Gemäß dem Turboladersystem strömt das Abgas von hoher Temperatur und hohem Druck durch die Turbine, und seine Temperatur und sein Druck werden herabgesetzt. Daher wird Energie des Abgases auf die Turbine übertragen, und die Turbine wird drehbewegt.
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In einem Fall, in dem solch ein Turboladersystem auf ein Fahrzeug angewandt wird, tritt zwangsläufig ein Turboloch auf. Das Turboloch bedeutet, dass beim Beschleunigen eine Ziel- oder Sollbeschleunigungsleistung während einer Zeitdauer, während der die Turbinengeschwindigkeit des Turboladers eine Sollgeschwindigkeit erreicht, nicht erreicht werden kann. Das Turboloch tritt hauptsächlich auf, wenn das Fahrzeug mit einer niedrigen Drehzahl fährt. Insbesondere in einem Fall, in dem der Turbolader auf einen kleinen Motor mit geringer Verdrängung angewandt wird, kann zwar die Kraftstoffersparnis verbessert werden, jedoch kann das Turboloch bei einem niedrigen Drehzahlbereich erheblich sein. Daher ist es schwierig, den Turbolader auf kleine Motoren mit geringer Verdrängung anzuwenden.
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In dem
U.S.-Patent mit der Nr. 7,028,677 ist offenbart, dass die Luftzufuhr durch Drehbewegen eines Laufrads erhöht werden kann, welches über einen Riemen mit einer Antriebsquelle verbunden ist, und ein Spanner ist an dem Riemen montiert zur gleichmäßigen Leistungszufuhr. Da gemäß der Offenbarung der U.S. 7,028,677 jedoch eine Kurbelwelle eines Motors als die Antriebsquelle verwendet wird, kann das Auftreten des Turbolochs nicht vermieden werden, wenn eine Motordrehzahl gering ist. Um solch ein Problem zu lösen, sind drehzahlerhöhende Mittel zwischen der Kurbelwelle und dem Laufrad angeordnet. In diesem Fall können die Leistungszufuhreffizienz und Lebensdauer des Riemens verschlechtert sein, wenn die Motordrehzahl hoch ist. Darüber hinaus kann es sein, dass mehr Motorleistung verwendet wird als nötig, und der Kraftstoffverbrauch kann sich verschlechtern.
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In der
japanischen Patentveröffentlichung mit der Nr. H2-119623 ist offenbart, dass ein Turbolader und ein mechanischer Lader in Serie angeordnet sind, und der mechanische Lader wird verwendet als ein Expandierer zum Wiedererlangen von Leistung in einem Fall, in dem der Abgasdruck des Turboladers größer ist als der des mechanischen Laders, und zwar in einem Zustand, in dem die Motordrehzahl hoch ist. Da gemäß der Offenbarung der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nr. H2-119623 der Turbolader und der mechanische Lader in Serie angeordnet sind, kann der Luftstrom jedoch in einem Fall beeinträchtigt sein, in dem der mechanische Lader nicht betrieben wird. Darüber hinaus können die Leistungszufuhreffizienz und die Lebensdauer des Riemens verschlechtert sein, wenn die Motordrehzahl hoch ist. Darüber hinaus kann es sein, dass mehr Motorleistung verwendet wird als nötig, und Luft kann übermäßig zugeführt werden. Daher kann der Kraftstoffverbrauch verschlechtert sein.
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Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht verstanden werden als eine Würdigung oder irgendeine Form von Vorschlag, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der Fachleuten bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung wurden gemacht, um ein System zum Kompensieren eines Turbolochs bereitzustellen, welches Vorteile eines reduzierten Leistungsverlusts und einer verbesserten Beschleunigungsleistung aufweist, als eine Folge davon, dass ein zusätzlicher Kompressor oder Verdichter parallel zu einem Turbolader angeordnet ist, wobei der zusätzliche Verdichter nur bzw. ausschließlich in einem Turbolochbereich betrieben wird.
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Gemäß einem Aspekt kann das System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen: einen Motor, welcher mit einer Mehrzahl von Zylindern, einem Einlasskrümmer zum Zuführen von Luft in die Mehrzahl von Zylindern und einem Abgaskrümmer zum Ausgeben von Abgas, welches in der Mehrzahl von Zylindern erzeugt wurde, versehen ist, einen Einlassabschnitt oder eine Einlassleitung, welche mit dem Einlasskrümmer verbunden ist, um den Einlasskrümmer mit frischer Luft zu versorgen, einen Abgasabschnitt oder eine Abgasleitung, welche mit dem Abgaskrümmer verbunden ist, um das Abgas, welches in dem Abgaskrümmer gesammelt wird, auszugeben, einen Turbolader, welcher mit einer Turbine, welche an dem Abgaskrümmer oder der Abgasleitung montiert ist und von dem Abgas drehbewegt wird, und mit einem ersten Verdichter versehen ist, der an der Einlassleitung montiert ist und mit der Turbine verbunden ist, um mit der Turbine zu rotieren, um die Luft der Einlassleitung zu verdichten, eine Bypassleitung oder Umgehungsleitung, welche an einem ersten Punkt der Einlassleitung abzweigt und an einem zweiten Punkt der Einlassleitung, welche stromabwärts des ersten Punkts liegt, in die Einlassleitung mündet, einen zweiten Verdichter, welcher an oder in der Umgehungsleitung montiert ist und die Luft, welche durch die Umgehungsleitung strömt, verdichtet, sowie ein Antriebsmittel, welches Antriebsleistung erzeugt zum Betreiben des zweiten Kompressors/Verdichters und die Antriebsleistung über eine Antriebsleistungszufuhrvorrichtung selektiv an den zweiten Kompressor bereitstellt, wobei die Antriebsleistungszufuhrvorrichtung eine Mehrzahl von Riemenscheiben, wobei die jeweilige Riemenscheibe über zumindest einen/eine von Riemen und Wellen mit dem zweiten Verdichter, dem Antriebsmittel oder einer anderen Riemenscheibe verbunden ist, und einen Spanner aufweist, der die Spannung des Riemens aufrecht erhält.
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Der zweite Verdichter kann in einem vorbestimmten Turbolochbereich betrieben werden.
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Das Steuerventil kann automatisch oder selbsttätig geöffnet bzw. geschlossen werden durch eine Differenz zwischen dem Luftdruck der Einlassleitung und dem Luftdruck der Umgehungsleitung nahe eines Montageabschnitts davon.
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Der Spanner oder die Spannvorrichtung kann an dem Riemen oder an der Welle montiert sein.
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Der Riemen kann ein flacher Riemen sein.
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Eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Luft kann stromabwärts des Turboladers an der Einlassleitung montiert sein.
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Der erste Punkt und der zweite Punkt können an oder in der Einlassleitung stromaufwärts des Turboladers angeordnet sein.
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Das Antriebsmittel kann aufweisen: eine Kurbelwellen-Riemenscheibe, welche an einer Kurbelwelle des Motors montiert ist und mit der Kurbelwelle drehbewegt wird, eine Antriebs-Riemenscheibe, welche über einen Antriebsriemen mit der Kurbelwellen-Riemenscheibe verbunden ist, sowie eine Kupplung, welche die Leistungszufuhrvorrichtung selektiv mit der Antriebs-Riemenscheibe verbindet, um die Antriebsleistung des Antriebsmittels selektiv zu übertragen.
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Das Antriebsmittel kann ein Motor (z. B. ein Elektromotor) sein, der mit der Leistungszufuhrvorrichtung verbunden ist und der die Antriebsleistung, welche dem zweiten Verdichter zugeführt wird, selektiv erzeugt.
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Der erste Punkt kann an der Einlassleitung stromaufwärts des Turboladers angeordnet sein, und der zweite Punkt kann zwischen dem Turbolader der Einlassleitung und der Kühlvorrichtung angeordnet sein.
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Das Antriebsmittel kann aufweisen: eine Kurbelwellen-Riemenscheibe, welche an einer Kurbelwelle des Motors montiert ist und welche mit der Kurbelwelle drehbewegt wird, eine Antriebs-Riemenscheibe, welche über einen Antriebsriemen mit der Kurbelwellen-Riemenscheibe verbunden ist, und eine Kupplung, welche die Leistungszufuhrvorrichtung selektiv mit der Antriebs-Riemenscheibe verbindet, um die Antriebsleistung des Antriebsmittels selektiv zu übertragen.
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Das Antriebsmittel kann ein Motor (z. B. ein Elektromotor) sein, welcher mit der Leistungszufuhrvorrichtung verbunden ist und welcher die Antriebsleistung, welche dem zweiten Verdichter zugeführt wird, selektiv erzeugt.
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Der erste Punkt und der zweite Punkt können zwischen dem Turbolader der Einlassleitung und der Kühlvorrichtung angeordnet sein.
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Das Antriebsmittel kann aufweisen: eine Kurbelwellen-Riemenscheibe, welche an einer Kurbelwelle des Motors montiert ist und welche mit der Kurbelwelle drehbewegt wird, eine Antriebs-Riemenscheibe, welche über einen Antriebsriemen mit der Kurbelwellen-Riemenscheibe verbunden ist, sowie eine Kupplung, welche die Leistungszufuhrvorrichtung selektiv mit der Antriebs-Riemenscheibe verbindet, um die Antriebsleistung des Antriebsmittels selektiv zu übertragen.
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Das Antriebsmittel kann ein Motor (z. B. ein Elektromotor) sein, welcher mit der Leistungszufuhrvorrichtung verbunden ist und welcher die Antriebsleistung, welche an den zweiten Verdichter bereitgestellt wird, selektiv erzeugt.
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Der erste Punkt und der zweite Punkt können an der Einlassleitung stromabwärts der Kühlvorrichtung angeordnet sein.
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Das Antriebsmittel kann aufweisen: eine Kurbelwellen-Riemenscheibe, welche an einer Kurbelwelle des Motors montiert ist und welche mit der Kurbelwelle drehbewegt wird, eine Antriebs-Riemenscheibe, welche mit der Kurbelwellen-Riemenscheibe über einen Antriebsriemen verbunden ist, und eine Kupplung, welche die Leistungszufuhrvorrichtung selektiv mit der Antriebs-Riemenscheibe verbindet, um die Antriebsleistung des Antriebsmittels selektiv zu übertragen.
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Das Antriebsmittel kann ein Motor (z. B. z. B. ein Elektromotor) sein, welcher mit der Leistungszufuhrvorrichtung verbunden ist und welcher die Antriebsleistung, mit der der zweite Verdichter versorgt wird, selektiv erzeugt.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, welche ersichtlich sind aus oder im Detail dargelegt sind in der angehängten Zeichnung, welche hierin mit aufgenommen ist, und der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht eines als Beispiel dienenden Systems zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine schematische Ansicht, welche ein Beispiel einer Leistungszufuhrvorrichtung zeigt, welche in einem System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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3 ist eine schematische Ansicht, welche ein anderes Beispiel einer Leistungszufuhrvorrichtung zeigt, welche in einem System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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4 ist eine schematische Ansicht, welche eine weitere Leistungszufuhrvorrichtung zeigt, welche in einem System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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5 ist ein Blockdiagramm, welches einen Steuerabschnitt zeigt, der ein als Beispiel dienendes System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung steuert.
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6 ist ein Diagramm, welches einen Turbolochbereich zeigt, in dem ein als Beispiel dienendes System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
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7 ist eine schematische Ansicht, welche das als Beispiel dienende System zum Kompensieren eines Turbolochs, welches in 1 gezeigt ist, im Betrieb zeigt.
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8 ist eine schematische Ansicht eines als Beispiel dienenden Systems zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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9 ist eine schematische Ansicht, welche zeigt, wie das als Beispiel dienende System zum Kompensieren eines Turbolochs aus 8 betrieben wird.
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10 ist eine schematische Ansicht eines als Beispiel dienenden Systems zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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11 ist eine schematische Ansicht, welche zeigt, wie das als Beispiel dienende System zum Kompensieren eines Turbolochs aus 10 betrieben wird.
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12 ist eine schematische Ansicht eines als Beispiel dienenden Systems zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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13 ist eine schematische Ansicht, welche zeigt, wie das als Beispiel dienende System zum Kompensieren eines Turbolochs aus 12 betrieben wird.
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14 ist eine schematische Ansicht eines als Beispiel dienenden Systems zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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15 ist eine schematische Ansicht, welche zeigt, wie das als Beispiel dienende System zum Kompensieren eines Turbolochs aus 14 betrieben wird.
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16 ist eine schematische Ansicht eines als Beispiel dienenden Systems zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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17 ist eine schematische Ansicht, welche zeigt, wie das als Beispiel dienende System zum Kompensieren eines Turbolochs, welches in 16 gezeigt ist, betrieben wird.
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18 ist eine schematische Ansicht eines als Beispiel dienenden Systems zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden wird im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in der angehängten Zeichnung gezeigt und unten beschrieben sind. Während die Erfindung in Verbindung mit als Beispiel dienenden Ausführungsformen beschrieben ist, sollte es verständlich sein, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu dienen soll, die Erfindung auf diese als Beispiel dienenden Ausführungsformen zu beschränken. Vielmehr ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht nur die als Beispiel dienenden Ausführungsformen abdeckt, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche im Geist und Umfang der Erfindung, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert ist, umfasst sein können.
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Wie in 1 gezeigt, erhöht ein System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei einem Turbolochbereich die Luftmenge, welche einem Verbrennungsmotor 1 zugeführt wird. Dabei bezeichnet der Turbolochbereich einen Bereich, in dem ein Turboloch auftritt, und der Turbolochbereich wird gemäß einer Motordrehzahl und einer Motorlast bestimmt (siehe 6). Üblicherweise tritt das Turboloch hauptsächlich dann auf, wenn ein Fahrzeug in einem niedrigen Drehzahlbereich beschleunigt.
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Der Motor 1 verbrennt Luft und Kraftstoff, um Leistung zu erzeugen, und die verbrannte Luft und der verbrannte Kraftstoff (d. h., Abgas) werden an die Umgebung bzw. das Äußere des Fahrzeugs ausgegeben. Zu diesem Zweck weist der Motor 1 eine Mehrzahl von Zylindern 10a, 10b, 10c und 10d, einen Einlasskrümmer 14 und einen Abgaskrümmer 16 auf. Das System zum Kompensieren eines Turbolochs weist eine Einlassleitung 30 zum Zuführen der Luft an den Motor 1, eine Abgasleitung 80 zum Ausgeben des Abgases, welches in dem Motor 1 erzeugt wurde, an die Außenseite des Fahrzeugs, sowie eine Umgehungsleitung 40 auf, welche an einem ersten Punkt der Einlassleitung 30 abgezweigt ist und welche an einem zweiten Punkt der Einlassleitung 30, der stromabwärts des ersten Punkts liegt, wieder in die Einlassleitung 30 mündet.
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Kolben sind in der Mehrzahl von Zylindern 10a, 10b, 10c und 10d angeordnet, und zwischen dem oberen Ende des jeweiligen Kolbens und dem jeweiligen Zylinder ist eine Verbrennungskammer geformt. Darüber hinaus sind oberhalb eines jeden Zylinders 10a, 10b, 10c und 10d Einlassöffnungen 11a, 11b, 11c und 11d, welche mittels eines Einlassventils geöffnet oder geschlossen werden und durch welche die Luft und/oder der Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingespeist werden kann, sowie Abgasöffnungen 12a, 12b, 12c und 12d geformt, welche mittels eines Abgasventils geöffnet oder geschlossen werden und durch welche das Abgas, welches in der Verbrennungskammer erzeugt wird, an die Außenseite der Verbrennungskammer ausgegeben werden kann. Darüber hinaus sind oberhalb eines jeden Zylinders 10a, 10b, 10c und 10d eine Zündkerze sowie ein Injektor montiert. Der jeweilige Kolben ist über eine Verbindungsstange mit einer Kurbelwelle 18 verbunden und versetzt die Kurbelwelle 18 in Drehbewegung infolge der Verbrennungsenergie des Luft-Kraftstoff-Gemischs.
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Der Einlasskrümmer 14 ist mit den Einlassöffnungen 11a, 11b, 11c und 11d verbunden, um der Verbrennungskammer Luft und/oder Kraftstoff zuzuführen, und der Abgaskrümmer 16 ist mit den Abgasöffnungen 12a, 12b, 12c und 12d verbunden, um das Abgas, welches in der Verbrennungskammer erzeugt wird, zu sammeln.
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Die Einlassleitung 30 bezeichnet alle Abschnitte, durch welche die Außenluft zu dem Einlasskrümmer 14 des Motors 1 strömt. Ein Luftfilter oder Luftreiniger 32 ist stromaufwärts der Einlassleitung 30 montiert und entfernt Fremdstoffe, welche in der Außenluft enthalten sind. Darüber hinaus ist eine Kühlvorrichtung 36 an der Einlassleitung 30 montiert und kühlt die Luft. Da die Dichte der Luft herabgesetzt wird, kann mehr Luft an den Einlasskrümmer 14 bereitgestellt werden. Darüber hinaus ist eine Drosselklappe 34, welche mittels eines Gaspedals betätigt wird, an der Einlassleitung 30 montiert und steuert die Einlassmenge.
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Die Abgasleitung 80 bezeichnet alle Abschnitte, durch welche das Abgas, welches in dem Abgaskrümmer 16 gesammelt wurde, an die Außenseite des Fahrzugs ausströmt. Ein Schalldämpfer oder Auspufftopf 82 ist an der Abgasleitung 80 montiert und reduziert Abgasgeräusche. Falls erforderlich, können katalytische Mittel an oder in der Abgasleitung 80 montiert werden, um in dem Abgas enthaltene Schadstoffe zu entfernen.
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Wie oben beschrieben wurde, zweigt die Bypassleitung oder Umgehungsleitung 40 von der Einlassleitung 30 ab und vereinigt sich dann wieder mit der Einlassleitung 30 bzw. tritt erneut in diese ein. Ein Steuerventil 42 ist an einem Abzweigungspunkt (der erste Punkt) der Einlassleitung 30 und der Bypassleitung 40 oder an einem Vereinigungspunkt (der zweite Punkt) der Einlassleitung 30 und der Bypassleitung 40 montiert. Das Steuerventil 42 steuert die Luft, welche durch den Luftreiniger geströmt ist, und zwar derart, dass die Luft entweder nur durch die Einlassleitung 30 oder nach Durchströmen der Bypassleitung 40 durch die Einlassleitung 30 zu dem Einlasskrümmer 14 strömt. D. h., das Steuerventil 42 verbindet die Umgehungsleitung 40 und die Einlassleitung 30 selektiv miteinander. Das Steuerventil 42 kann entweder automatisch betrieben werden infolge einer Differenz zwischen dem Luftdruck der Einlassleitung 30 und dem Luftdruck der Bypassleitung 40 an dem ersten Punkt oder dem zweiten Punkt, oder kann durch elektrische Signale von einem Steuerabschnitt 120 betrieben werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist das System zum Kompensieren eines Turbolochs einen Turbolader 20 auf. Der Turbolader 20 erhöht die dem Motor 1 zugeführte Luftmenge unter Verwendung der Abgaswärme des Abgases. Der Turbolader 20 weist eine Turbine 22, welche an dem Abgaskrümmer 16 oder der Abgasleitung 80 montiert ist und welche von dem Abgas in Drehbewegung versetzt wird, sowie einen ersten Verdichter 24 auf, welcher an der Einlassleitung 30 montiert ist und über eine erste Welle 26 fest mit der Turbine 22 verbunden ist, um zusammen mit der Turbine 22 drehbewegt zu werden. Wenn die Turbine 22 von dem Abgas in Drehbewegung versetzt wird, dreht sich der erste Verdichter 24 ebenfalls und verdichtet die Luft. Daher kann die Luftmenge, welche dem Motor 1 zugeführt wird, erhöht werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist das System zum Kompensieren eines Turbolochs ferner ein Antriebsmittel 50, eine Antriebsleistungszufuhrvorrichtung oder Antriebsleistungsübertragungsvorrichtung 60 sowie einen zweiten Verdichter 75 auf.
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Das Antriebsmittel 50 erzeugt Antriebsleistung zum Betreiben des zweiten Verdichters 75. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist das Antriebsmittel 50 eine Kurbelwellen-Riemenscheibe 52, eine Antriebs-Riemenscheibe 56, einen Antriebsriemen 54 sowie eine Kupplung 58 auf.
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Die Kurbelwellen-Riemenscheibe 52 ist fest an der Kurbelwelle 18 montiert und dreht sich zusammen mit der Kurbelwelle 18.
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Die Antriebs-Riemenscheibe 56 ist mit der Kurbelwellen-Riemenscheibe 52 über den Antriebsriemen 54 verbunden und dreht sich zusammen mit der Kurbelwellen-Riemenscheibe 52.
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Die Kupplung 58 überträgt die Antriebsleistung der Antriebs-Riemenscheibe 56 selektiv auf die Leistungszufuhrvorrichtung 60. D. h., die Antriebsleistung der Antriebs-Riemenscheibe 56 wird auf die Leistungszufuhrvorrichtung 60 übertragen, wenn die Kupplung 58 betätigt bzw. in Eingriff ist, und die Antriebsleistung der Antriebs-Riemenscheibe 56 wird nicht auf die Leistungszufuhrvorrichtung übertragen, wenn die Kupplung 58 nicht betätigt bzw. außer Eingriff ist. Verschiedene Kupplungen können als die Kupplung 58 verwendet werden, wie zum Beispiel elektrische Kupplungen und Hydraulikdruckkupplungen. Die Kupplung 58 ist Fachleuten bekannt, und daher wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.
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Die Leistungszufuhrvorrichtung 60 überträgt die Antriebsleistung, welche durch das Antriebsmittel 50 erzeugt wurde, an den zweiten Verdichter 75 und weist eine Mehrzahl von Wellen 62, 66 und 71, eine Mehrzahl von Riemenscheiben 61, 63, 67 und 69 sowie eine Mehrzahl von Riemen 64 und 68 auf. In dieser Beschreibung sind einige Beispiele für die Leistungszufuhrvorrichtung 60 beschrieben, jedoch soll der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die beschriebenen Beispiele eingeschränkt werden.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist die erste Riemenscheibe 61 über die Kupplung 58 selektiv mit der Antriebs-Riemenscheibe 56 verbunden. Darüber hinaus ist die erste Riemenscheibe 61 an der zweiten Welle 62 fixiert.
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Die zweite Riemenscheibe 63 ist an der zweiten Welle 62 fixiert und dreht mit der gleichen Geschwindigkeit/Drehzahl wie die erste Riemenscheibe 61.
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Die dritte Riemenscheibe 65 ist über den ersten Riemen 64 mit der zweiten Riemenscheibe 63 verbunden. Die dritte Riemenscheibe 65 ist an der dritten Welle 66 fixiert bzw. befestigt.
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Die vierte Riemenscheibe 67 ist an der dritten Welle 66 fixiert und dreht mit der gleichen Geschwindigkeit/Drehzahl wie die dritte Riemenscheibe 65.
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Die fünfte Riemenscheibe 69 ist mittels des zweiten Riemens 68 mit der vierten Riemenscheibe 67 verbunden. Die fünfte Riemenscheibe 69 ist an der vierten Welle befestigt.
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Da die Drehzahl der Kurbelwelle 18 in dem Turbolochbereich klein ist, sollte die Leistungszufuhrvorrichtung 60 die Drehzahl erhöhen, um die Luftzufuhr zu erhöhen. Zu diesem Zweck haben die Riemenscheiben, welche über den Riemen miteinander verbunden sind, unterschiedliche Durchmesser. Zum Beispiel ist ein Durchmesser der Kurbelwellen-Riemenscheibe 52 größer als derjenige der Antriebs-Riemenscheibe 56, der Durchmesser der zweiten Riemenscheibe 63 ist größer als der der dritten Riemenscheibe 65, und der Durchmesser der vierten Riemenscheibe 67 ist größer als der der fünften Riemenscheibe 69.
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Da die Leistungszufuhrvorrichtung 60 die Rotationsgeschwindigkeit der Riemenscheiben erhöht, können die Riemen, mit denen die Riemenscheiben verbunden sind, Hochgeschwindigkeitsleistung übertragen. Wenn ein Zahnriemen verwendet wird, entstehen laute Geräusche und eine Hochgeschwindigkeitsleistung kann nicht oder nur schlecht übertragen werden. Wenn ein Keilriemen verwendet wird, sollte eine Dicke davon groß sein und Hochgeschwindigkeitsleistung kann nicht oder nur schlecht übertragen werden. Daher kann in einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein dünner flacher Riemen verwendet werden, um die Übertragungseffizienz an Hochgeschwindigkeitsleistung zu erhöhen.
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Wenn der Riemen mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert, tritt zudem eine Zentrifugalkraft auf, so dass die Leistungszufuhreffizienz herabgesetzt sein kann. Um dieses Problem zu lösen, ist gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung an den Riemen oder der Welle ein Spanner oder eine Spannvorrichtung 70 zum Aufrechterhalten der Spannung montiert. Wie in den 2 und 3 beispielhaft gezeigt ist, kann der Spanner 70 zum Beispiel an der dritten Welle 66 montiert sein, und wie in 4 beispielhaft gezeigt ist, kann der Spanner 70 zum Beispiel an dem zweiten Riemen 68 montiert sein.
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Der zweite Verdichter 75 ist an oder in der Bypassleitung 40 montiert und ist an der vierten Welle 71 befestigt. Der zweite Verdichter 75 wird durch die Leistung, welche von der Leistungszufuhrvorrichtung 60 übertragen wird, drehbewegt, so dass er die Luft verdichtet, um die Luftzufuhr an den Einlass 14 zu erhöhen.
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Wie in 5 gezeigt ist, weist ein System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ferner einen Drosselöffnungssensor 100, einen Motordrehzahlsensor 110 und den Steuerabschnitt 120 auf.
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Der Drosselöffnungssensor 100 detektiert eine Öffnung der Drosselklappe 34, welche mittels des Gaspedals betätigt wird, und übermittelt ein entsprechendes Signal an den Steuerabschnitt 120. Die Öffnung der Drosselklappe 34 entspricht hierbei der Motorlast.
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Der Motordrehzahlsensor 110 detektiert eine Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 18 anhand einer Phasenänderung der Kurbelwelle 18 und übermittelt ein entsprechendes Signal an den Steuerabschnitt 120.
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Der Steuerabschnitt 120 ist mit dem Drosselöffnungssensor 100 und dem Motordrehzahlsensor 110 verbunden, empfängt Signale entsprechend der Öffnung der Drosselklappe 34 und der Motordrehzahl und bestimmt bzw. ermittelt darauf basierend, ob ein Fahrzustand des Motors in dem Turbolochbereich ist. Wenn der Fahrzustand des Motors in dem Turbolochbereich ist, steuert der Steuerabschnitt 120 die Kupplung 58, den Motor 50' oder das Steuerventil 42. In dieser Beschreibung ist beispielhaft angegeben, dass das Steuerventil 42 durch die Druckdifferenz automatisch geöffnet oder geschlossen wird, aber der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht hierauf eingeschränkt. D. h., wenn der Steuerabschnitt 120 die Kupplung 58 oder den Motor 50' steuert, kann der Steuerabschnitt 120 auch das Steuerventil 42 steuern.
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Im Folgenden wird der Betrieb des Systems zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in dem System zum Kompensieren eines Turbolochs der erste Punkt und der zweite Punkt an der Einlassleitung 30 stromaufwärts des Turboladers 20 (der erste Verdichter 24) angeordnet. Darüber hinaus ist das Steuerventil 42 an dem zweiten Punkt angeordnet.
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Wie in 1 gezeigt ist, wenn der Motor 1 bei einem normalen Zustand betrieben wird (d. h., ein Bereich, welcher nicht der Turbolochbereich ist), steuert der Steuerabschnitt 120 die Kupplung 58, um die Leistungszufuhrvorrichtung 60 und das Antriebsmittel 50 außer Eingriff zu bringen. Darüber hinaus steuert der Steuerabschnitt 120 das Steuerventil 42, um die Bypassleitung 40 zu blockieren bzw. zu sperren. In diesem Fall, da die Bypassleitung 40 gesperrt ist, wird die Luft, welche durch den Luftreiniger 32 strömt, mittels des ersten Verdichters 24 mit Druck beaufschlagt und dem Einlasskrümmer 14 durch die Einlassleitung 30 zugeführt.
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Wie in 7 gezeigt ist, wenn der Motor 1 in dem Turbolochbereich betrieben wird, steuert der Steuerabschnitt 120 die Kupplung 58, um die Leistungszufuhrvorrichtung mit dem Antriebsmittel zu verbinden, und steuert ferner das Steuerventil 42, um die Bypassleitung 40 mit der Einlassleitung 30 zu verbinden. In diesem Fall strömt die Luft, welche durch den Luftreiniger 32 strömt, durch die Bypassleitung 40 und wird zunächst mittels des zweiten Verdichters/Kompressors 75 mit Druck beaufschlagt. Darüber hinaus strömt die Luft durch die Einlassleitung 30 stromabwärts des zweiten Punkts und wird mittels des ersten Verdichters 24 ein zweites Mal mit Druck beaufschlagt. Anschließend wird die mit Druck beaufschlagte Luft dem Einlasskrümmer 14 durch die Einlassleitung 30 zugeführt. Folglich ist die Luftmenge, welche dem Einlasskrümmer 14 zugeführt wird, in dem Turbolochbereich erhöht.
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Im Folgenden wird ein System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Dabei sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Bezugnehmend auf 8 und 9 ist das System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ähnlich oder gleich dem oben beschriebenen System, mit Ausnahme von den Positionen des Antriebsmittels 50' und des Steuerventils 42. In diesem System wird ein Motor als das Antriebsmittel 50' verwendet, und das Steuerventil 42 ist an dem ersten Punkt angeordnet.
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Wie in 8 gezeigt, wenn der Motor 1 bei dem normalen Zustand betrieben wird (d. h., der Bereich, der nicht der Turbolochbereich ist), verhindert der Steuerabschnitt 120, dass der Motor 50' mit elektrischem Strom versorgt wird, und steuert ferner das Steuerventil 42, so dass dieses die Bypassleitung 40 absperrt. In diesem Fall, da die Bypassleitung 40 geschlossen ist, wird die Luft, welche durch den Luftreiniger 32 strömt, mittels des ersten Verdichters 24 mit Druck beaufschlagt und über die Einlassleitung 30 an den Einlasskrümmer 14 bereitgestellt.
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Wie in 9 gezeigt, wenn der Motor in dem Turbolochbereich betrieben wird, versorgt der Steuerabschnitt 120 den Motor 50' mit elektrischem Strom und steuert ferner das Steuerventil 42, um die Bypassleitung 40 mit der Einlassleitung 30 zu verbinden. In diesem Fall strömt die Luft, welche durch den Luftreiniger 32 strömt, durch die Bypassleitung 40 und wird als erstes mittels des zweiten Verdichters 75 mit Druck beaufschlagt. Darüber hinaus strömt die Luft durch die Einlassleitung 30 stromabwärts des zweiten Punkts und wird mittels des ersten Verdichters 24 ein zweites Mal mit Druck beaufschlagt. Anschließend wird die mit Druck beaufschlagte Luft über die Einlassleitung 30 an den Einlasskrümmer 14 bereitgestellt. Folglich ist die Luftmenge, mit der der Einlasskrümmer 14 versorgt wird, in dem Turbolochbereich erhöht.
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Im Folgenden wird Bezug genommen auf die 10 und 11. Das darin gezeigte System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ähnlich oder gleich dem oben beschriebenen System, mit Ausnahme von den Positionen des zweiten Punkts und des Steuerventils 42. In diesem System wird ein Motor als das Antriebsmittel 50' verwendet, der zweite Punkt ist an der Einlassleitung 30 stromabwärts des Turboladers 20 (des ersten Verdichters 24) angeordnet, und das Steuerventil 42 ist an dem zweiten Punkt angeordnet.
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Wie in 10 gezeigt ist, wenn der Motor 1 bei dem normalen Zustand, (d. h., der Bereich, welcher nicht der Turbolochbereich ist) betrieben wird, verhindert der Steuerabschnitt 120, dass der Motor 50' mit elektrischem Strom versorgt wird, und steuert ferner das Steuerventil 42, so dass dieses die Bypassleitung 40 sperrt/schließt. In diesem Fall, da die Bypassleitung 40 blockiert oder gesperrt ist, wird die Luft, welche durch den Luftreiniger 32 strömt, mittels des ersten Verdichters 24 mit Druck beaufschlagt und wird über die Einlassleitung 30 an den Einlasskrümmer 14 bereitgestellt.
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Wie in 11 gezeigt ist, wenn der Motor 1 in dem Turbolochbereich betrieben wird, versorgt der Steuerabschnitt 120 den Motor 50' mit elektrischem Strom. Zu dieser Zeit, da die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Verdichters 75 schneller bzw. größer ist als die des ersten Verdichters 24, ist der Luftdruck der Bypassleitung 40 größer als der der Einlassleitung 30 an dem zweiten Punkt. Daher blockiert oder versperrt das Steuerventil 42 die Einlassleitung 30 an dem zweiten Punkt. In diesem Fall strömt die Luft, welche durch den Luftreiniger 32 einströmt, durch die Bypassleitung 40 und wird zunächst mittels des zweiten Verdichters 75 mit Druck beaufschlagt. Darüber hinaus strömt die Luft durch die Einlassleitung 30 stromabwärts des zweiten Punkts und wird an dem Einlasskrümmer 14 bereitgestellt.
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Im Folgenden wird Bezug genommen auf die 12 und 13. Das darin gezeigte System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ähnlich oder gleich dem oben beschriebenen System, mit Ausnahme der Position des zweiten Punkts. In diesem System wird ein Motor als das Antriebsmittel 50' verwendet, das Steuerventil 42 ist an der ersten Position angeordnet, und der erste Punkt und der zweite Punkt sind zwischen dem Turbolader 20 und der Kühlvorrichtung 36 an der Einlassleitung 30 angeordnet. Insbesondere sind der erste Punkt und der zweite Punkt sowie die Kühlvorrichtung 36 nahe dem Einlasskrümmer 14 angeordnet, so dass die Erhöhungszeit verkürzt und die Kapazität des zweiten Verdichters 75 minimiert werden kann.
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Wie in 12 gezeigt, wenn der Motor in dem normalen Zustand betrieben wird, verhindert der Steuerabschnitt 120, dass der Motor 50' mit elektrischem Strom versorgt wird, und steuert das Steuerventil 42, so dass dieses die Bypassleitung 40 sperrt/schließt. In diesem Fall, da die Bypassleitung 40 blockiert ist, wird die Luft, welche durch den Luftreiniger 32 einströmt, mittels des ersten Verdichters 24 mit Druck beaufschlagt und wird an den Einlasskrümmer 14 über die Einlassleitung 30 bereitgestellt.
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Wie in 13 gezeigt ist, wenn der Motor 1 in dem Turbolochbereich betrieben wird, versorgt der Steuerabschnitt 120 den Motor 50' mit elektrischem Strom und steuert ferner das Steuerventil 42, um die Bypassleitung 40 mit der Einlassleitung 30 in Verbindung zu bringen. In diesem Fall wird die Luft, welche durch den Luftreiniger 32 strömt, zunächst mittels des ersten Verdichters 24 mit Druck beaufschlagt und strömt durch die Bypassleitung 40. Zu dieser Zeit wird die Luft, welche durch die Bypassleitung 40 strömt, mittels des zweiten Verdichters 75 ein zweites Mal mit Druck beaufschlagt. Anschließend wird die mit Druck beaufschlagte Luft durch die Einlassleitung 30 an den Einlasskrümmer 14 bereitgestellt.
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Im Folgenden wird auf die 14 und 15 Bezug genommen. Das darin gezeigte System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das gleiche wie das oben beschriebene, mit Ausnahme des Antriebsmittels 50. In diesem System betreibt das Antriebsmittel 50 den zweiten Verdichter 75 unter Verwendung von Leistung des Motors 1, wie dies in 1 gezeigt ist. Der Betrieb ist ähnlich dem oben beschriebenen, und daher wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.
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Im Folgenden wird auf die 16 und 17 Bezug genommen. Das darin gezeigte System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das gleiche wie das oben beschriebene, mit Ausnahme der Positionen des ersten Punkts und des zweiten Punkts. In diesem System sind der erste Punkt und der zweite Punkt zwischen der Kühlvorrichtung 36 und dem Einlasskrümmer 14 angeordnet. Wenn der zweite Verdichter 75 so nah wie möglich an dem Einlasskrümmer 14 angeordnet ist, kann die Erhöhungszeit oder Verstärkungszeit erheblich verkürzt werden. Der Betrieb ist ähnlich dem oben beschriebenen, und folglich wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.
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Im Folgenden wird auf 18 Bezug genommen. Das darin gezeigte System zum Kompensieren eines Turbolochs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das gleiche wie das oben beschriebene, mit Ausnahme des Antriebsmittels 50'. In diesem Fall wird ein Motor als das Antriebsmittel 50' verwendet. Der Betrieb ist ähnlich dem oben beschriebenen, und folglich wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.
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Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß der Erfindung in einem Turbolochbereich ein zusätzlicher Verdichter oder Kompressor betrieben, und die Beschleunigungsleistung kann verbessert werden.
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Da Luft nicht durch den zusätzlichen Verdichter strömt, wenn ein Motor nicht in dem Turboloch betrieben wird, kann ein Leistungsverlust reduziert werden.
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Da Hochgeschwindigkeitsleistung über einen flachen Riemen übertragen wird, kann das Geräusch reduziert werden und die Leistungszufuhreffizienz kann erhöht werden.
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Die vorhergehende Beschreibung von spezifischen als Beispiel dienenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde präsentiert zum Zwecke der Illustration und Beschreibung. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten genauen Formen beschränken, und selbstverständlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre möglich. Die als Beispiel dienenden Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipen der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um hierdurch Fachleuten zu ermöglichen, verschiedene als Beispiel dienende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hieran angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2010-0095556 [0001]
- US 7028677 [0006]
- JP 2-119623 [0007]
