DE112017002878T5 - Internal combustion engine intake system and valve assembly - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung stellt ein Ansaugsystem zum Abgeben von Luft an einen Verbrennungsmotor eines Automobils bereit, wobei das Ansaugsystem zwei elektrische Superlader umfasst, die angeordnet sind, um Luft, die durch das Ansaugsystem strömt, vor der Abgabe an den Verbrennungsmotor bei der Verwendung zu verdichten. Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben eines Ansaugsystems eines Verbrennungsmotors eines Automobils bereit, wobei das Verfahren das Abgeben von Luft an den Verbrennungsmotor durch das Ansaugsystem; das Leiten von Luft durch zwei elektrische Superlader, die in dem Ansaugsystem bereitgestellt sind; und das Verwenden der beiden elektrischen Superlader zum Verdichten von Luft, die durch das Ansaugsystem strömt, vor der Abgabe an den Verbrennungsmotor umfasst. The present invention provides an intake system for delivering air to an internal combustion engine of an automobile, the intake system including two electric superchargers arranged to compress air flowing through the intake system prior to delivery to the internal combustion engine in use. The present invention also provides a method of operating an intake system of an internal combustion engine of an automobile, the method comprising discharging air to the internal combustion engine through the intake system; passing air through two electric superchargers provided in the intake system; and using the two electric superchargers to compress air flowing through the intake system prior to delivery to the internal combustion engine.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung betrifft Ansaugsysteme für Verbrennungsmotoren eines Automobils. Erfindungsgemäße Aspekte betreffen ein Ansaugsystem zum Abgeben von Luft an einen Verbrennungsmotor eines Automobils und ein Verfahren zum Betreiben eines Ansaugsystems eines Verbrennungsmotors eines Automobils.The present disclosure relates to intake systems for internal combustion engines of an automobile. Aspects of the invention relate to an intake system for delivering air to an internal combustion engine of an automobile and a method of operating an intake system of an internal combustion engine of an automobile.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ebenfalls eine Ventilbaugruppe für ein Gasstromsystem und insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine Ventilbaugruppe für ein Gasstromsystem eines Verbrennungsmotors eines Automobils. Erfindungsgemäße Aspekte betreffen eine Ventilbaugruppe, ein Gasstromsystem und einen Verbrennungsmotor.The present disclosure also relates to a valve assembly for a gas flow system, and more particularly, but not exclusively, to a valve assembly for a gas flow system of an internal combustion engine of an automobile. Aspects of the invention relate to a valve assembly, a gas flow system, and an internal combustion engine.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Gegenwärtig ist ein Trend in der Automobilindustrie in Richtung der Verwendung von Motoren mit geringerer Kapazität vorhanden, hauptsächlich aufgrund der Kraftstoffeffizienz. Um die reduzierte Leistung, die durch das Auswählen einer geringeren Kapazität für einen Motor resultiert, auszugleichen, ist es üblich, einen Motor mit einem Ladesystem zu versehen, um die Dichte der Luft zu erhöhen, die dem Motor bereitgestellt wird, wodurch das Drehmoment und die Leistung, die vom Motor verfügbar sind, erhöht werden.There is currently a trend in the automotive industry towards the use of lower capacity engines, mainly due to fuel efficiency. In order to compensate for the reduced power resulting from selecting a smaller capacity for an engine, it is common to provide a motor with a charging system to increase the density of the air provided to the engine, thereby reducing torque and torque Power available from the engine can be increased.
Herkömmliche Ladesysteme beinhalten häufig einen Superlader (umfassend einen Verdichter, der durch den Motor über einen Riemen, ein Zahnrad, eine Welle oder eine andere mechanische Einrichtung angetrieben wird) und/oder einen Turbolader (umfassend einen Verdichter, der durch eine über Abgas angetriebene Turbine angetrieben wird). Ein Turbolader stellt im Allgemeinen ein erhöhtes Drehmoment und erhöhte Leistung mit hoher Effizienz bereit, erfährt jedoch ein Turboloch, da die Turbine und der Verdichter Zeit benötigen, um nach einer Erhöhung der Drosselposition hochzufahren. Im Gegensatz dazu stellt ein Superlader im Allgemeinen eine schnelle Reaktion auf eine erhöhte Drosselposition bereit, ist jedoch weniger effizient als ein Turbolader. Die Nachteile jedes Verdichtertyps können durch das Einsetzen von sowohl einem Turbolader als auch einem Superlader in einem einzelnen Ladesystem, das üblicherweise als ein Doppelladesystem bekannt ist, bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden.Conventional charging systems often include a supercharger (comprising a compressor driven by the engine via a belt, gear, shaft or other mechanical means) and / or a turbocharger (comprising a compressor driven by an exhaust driven turbine becomes). A turbocharger generally provides increased torque and power with high efficiency, but undergoes a turbo lag as the turbine and compressor require time to ramp up after an increase in throttle position. In contrast, a supercharger generally provides a quick response to an increased throttle position, but is less efficient than a turbocharger. The disadvantages of each type of compressor can be offset to some extent by employing both a turbocharger and a supercharger in a single charging system, commonly known as a dual charging system.
Es ist möglich, einen Turbolader mit einem Elektromotor zu versehen, der verwendet werden kann, um beim Hochfahren des Verdichters zu helfen. Turbolader, die einen Elektromotor zum Hochfahren des Verdichters beinhalten, sind als elektrische Turbolader bekannt. Elektrische Turbolader können eine schnellere Reaktion auf eine erhöhte Drosselposition als reguläre Turbolader bereitstellen, und zwar aufgrund der Fähigkeit des Elektromotors, den Verdichter hochzufahren. Diese Systeme sind jedoch relativ komplex und bei Automobilanwendungen nicht üblich.It is possible to provide a turbocharger with an electric motor that can be used to assist in starting up the compressor. Turbochargers including an electric motor for starting up the compressor are known as electric turbochargers. Electric turbochargers can provide a faster response to an increased throttle position than regular turbochargers due to the ability of the electric motor to start the compressor. However, these systems are relatively complex and not common in automotive applications.
Ein jüngeres Konzept im Bereich der Automobilmotorladung ist die Verwendung elektrischer Superlader. Elektrische Superlader sind Ladevorrichtungen, die einen Elektromotor zum Antreiben eines Verdichters verwenden. In einem elektrischen Superlader wird der Verdichter nur durch den Elektromotor angetrieben. (Elektrische Superlader unterscheiden sich von elektrischen Turboladern, bei welchen der Verdichter angeordnet ist, um durch eine abgasangetriebene Turbine zusätzlich zum Antrieb durch einen Elektromotor angetrieben zu werden). Elektrische Superlader können verwendet werden, um die Dichte der Luft, die dem Motor bereitgestellt wird, als Reaktion auf eine erhöhte Drosselposition schnell zu erhöhen. Die Verwendung elektrischer Superlader bei Automobilanwendungen ist jedoch noch immer recht unüblich und elektrische Superlader waren bisher nicht in der Lage, alle der Nachteile zu beheben, die mit herkömmlichen Ladesystemen assoziiert sind.A recent concept in the field of automotive engine charging is the use of electric superchargers. Electric superchargers are chargers that use an electric motor to drive a compressor. In an electric supercharger, the compressor is driven only by the electric motor. (Electric superchargers are different from electric turbochargers in which the compressor is arranged to be driven by an exhaust driven turbine in addition to driving by an electric motor). Electric superchargers may be used to rapidly increase the density of air provided to the engine in response to an increased throttle position. However, the use of electric superchargers in automotive applications is still quite uncommon and electric superchargers have not been able to overcome all the disadvantages associated with conventional charging systems.
Ein Ansaug- oder Abgassystem für einen Verbrennungsmotor eines Automobils kann zwei oder mehr getrennte Strömungswege beinhalten, wobei jeder davon mit einem Ventil versehen ist, das betrieben werden kann, um die Strömung von Gasen durch seinen entsprechenden Strömungsweg zu steuern. Zum Beispiel kann ein Ansaug- oder Abgassystem zwei (oder mehr) alternative parallele Strömungswege in einer selektiv konfigurierbaren Anordnung beinhalten, die gesteuert werden können, um zu bewirken, dass Gase, die durch das Ansaug- oder Abgassystem strömen, entweder durch einen ersten der Strömungswege in einer ersten Konfiguration oder alternativ durch einen zweiten der Strömungswege in einer zweiten Konfiguration strömen.An intake or exhaust system for an internal combustion engine of an automobile may include two or more separate flow paths, each of which is provided with a valve that may be operated to control the flow of gases through its respective flow path. For example, an intake or exhaust system may include two (or more) alternative parallel flow paths in a selectively configurable arrangement that may be controlled to cause gases flowing through the intake or exhaust system to pass either through a first one of the flow paths in a first configuration or, alternatively, through a second of the flow paths in a second configuration.
Im Allgemeinen umfasst jedes Ventil, das zum Steuern der Strömung von Gasen durch einen Strömungsweg eines Ansaug- oder Abgassystems verwendet wird, ein Gehäuse, ein Ventilelement, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, zum Steuern der Strömung der Gase durch seinen entsprechenden Strömungsweg, und einen Aktor zum Steuern der Position des Ventilelements.In general, each valve used to control the flow of gases through a flow path of an intake or exhaust system includes a housing, a valve member disposed within the housing, for controlling the flow of the gases through its respective flow path, and Actuator for controlling the position of the valve element.
Während mehrere Strömungswege des Ansaug- oder Abgassystems wie gewünscht gesteuert werden, trägt die Verwendung von Ventilen zu den Kosten, dem Gewicht, der Anzahl der Teile und der Steuerkomplexität des gesamten Ansaug- oder Abgassystems bei.While multiple flow paths of the intake or exhaust system are controlled as desired, the use of valves adds to the cost, weight, number of parts and control complexity of the entire intake or exhaust system.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile zu beheben. The present invention aims to overcome the disadvantages associated with the prior art.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ansaugsystem zum Abgeben von Luft an einen Verbrennungsmotor eines Automobils bereitgestellt, wobei das Ansaugsystem zwei elektrische Superlader umfasst, die angeordnet sind, um Luft, die durch das Ansaugsystem strömt, vor der Abgabe an den Verbrennungsmotor bei der Verwendung zu verdichten. Durch das Bereitstellen des Ansaugsystems mit zwei elektrischen Superladern ist es möglich, das Drehmoment und die Leistung, die durch einen Motor mit einem gegebenen Hubraum verfügbar sind, zu erhöhen und eine schnelle Reaktion auf eine erhöhte Drosselposition mit einem hohen Wirkungsgrad bereitzustellen.According to one aspect of the present invention, there is provided an intake system for discharging air to an internal combustion engine of an automobile, the intake system comprising two electric superchargers arranged to direct air flowing through the intake system prior to delivery to the internal combustion engine in use to condense. By providing the intake system with two electric superchargers, it is possible to increase the torque and power available by an engine with a given displacement and to provide a quick response to an increased throttle position with a high efficiency.
Durch das Einsetzen zweier elektrischer Superlader ist es möglich, die vorteilhaften Effekte der elektrischen Superlader zu maximieren und ein äußerst optimiertes Ladesystem bereitzustellen. Außerdem gestattet die Verwendung zweier elektrischer Superlader anstelle eines einzelnen elektrischen Superladers mit einer höheren Anschlussleistung, dass die elektrischen Superlader aus einem größeren Bereich von verfügbaren Modellen ausgewählt werden; sie gestattet eine größere Flexibilität für den Aufbau und den Betrieb des Ladesystems, reduziert Reaktionszeiten aufgrund niedrigerer Trägheit in jedem elektrischen Superlader und reduziert die Gesamtkosten und das Gesamtgewicht des Ladesystems.By employing two electric superchargers it is possible to maximize the beneficial effects of the electric superchargers and provide a highly optimized charging system. In addition, using two electric superchargers instead of a single higher load capacity electric super charger allows the electric superchargers to be selected from a wider range of available models; it allows greater flexibility in the design and operation of the charging system, reduces response times due to lower inertia in each electric supercharger, and reduces the overall cost and weight of the charging system.
Das Ansaugsystem kann ferner eine zusätzliche Ladevorrichtung umfassen. Die zusätzliche Ladevorrichtung kann zum Beispiel ein Superlader oder ein Turbolader sein. Wenn sie in Kombination mit einer zusätzlichen Ladevorrichtung verwendet werden, können die beiden elektrischen Superlader dabei helfen, einige der Nachteile auszugleichen, die mit der zusätzlichen Ladevorrichtung assoziiert sind. Wenn sie zum Beispiel insbesondere in Kombination mit einem Turbolader verwendet werden, können die beiden elektrischen Superlader dazu dienen, eine Verzögerung zu reduzieren und eine schnellere Reaktion auf eine erhöhte Drosselposition bereitzustellen, insbesondere bei niedrigen Motordrehzahlen.The intake system may further include an additional charging device. The additional charging device may be, for example, a supercharger or a turbocharger. When used in combination with an additional charging device, the two electric superchargers can help to overcome some of the disadvantages associated with the additional charging device. For example, when used in particular in combination with a turbocharger, the two electric superchargers may serve to reduce deceleration and provide a faster response to an increased throttle position, particularly at low engine speeds.
Die beiden elektrischen Superlader können in Reihe mit (und vorzugsweise stromabwärts ) der zusätzlichen Ladevorrichtung oder alternativ parallel zu der zusätzlichen Ladevorrichtung angeordnet sein.The two electric superchargers may be arranged in series with (and preferably downstream of) the additional charging device or alternatively in parallel with the additional charging device.
Die beiden elektrischen Superlader können in Reihe zueinander angeordnet sein. Wenn die beiden elektrischen Superlader in Reihe miteinander angeordnet sind, strömt Luft bei der Verwendung durch einen ersten der elektrischen Superlader und wird durch ihn verdichtet, bevor sie durch einen zweiten der elektrischen Superlader strömt und durch diesen weiter verdichtet wird. Das Anordnen der beiden elektrischen Superlader in Reihe miteinander stellt maximierte Druckaufladung bei niedrigen Motordrehzahlen bereit, wodurch eine schnellere Reaktion auf eine erhöhte Drosselposition und schnellere Beschleunigung gestattet werden.The two electric superchargers can be arranged in series with each other. When the two electric superchargers are arranged in series with each other, in use, air flows through and is condensed by a first one of the electric superchargers before flowing through and secondarily condensed by a second one of the electric superchargers. Placing the two electric superchargers in series provides maximized supercharging at low engine speeds, allowing faster response to increased throttle position and faster acceleration.
Alternativ können die beiden elektrischen Superlader parallel zueinander angeordnet sein. Wenn die beiden elektrischen Superlader parallel zueinander angeordnet sind, strömt ein Teil der Luft, die durch das Ansaugsystem strömt, bei der Verwendung durch einen ersten der elektrischen Superlader (aber nicht durch einen zweiten der elektrischen Superlader) und wird durch ihn verdichtet, während ein anderer Teil der Luft, die durch das Ansaugsystem strömt, durch den zweiten der elektrischen Superlader strömt (aber nicht den ersten der elektrischen Superlader) und durch ihn verdichtet wird. Das Anordnen der beiden elektrischen Superlader parallel zueinander gestattet das Erreichen einer höheren maximalen Luftmassenströmungsrate durch die beiden elektrischen Superlader, wodurch der Motordrehzahlbereich erweitert wird, über welchem die beiden elektrischen Superlader beim Verdichten von Luft zur Abgabe an einen Motor effektiv sind.Alternatively, the two electric superchargers may be arranged parallel to each other. When the two electric superchargers are arranged in parallel with each other, part of the air flowing through the intake system flows through and is compressed by a first one of the electric superchargers (but not by a second one of the electric superchargers) while another Part of the air that flows through the intake system, flows through the second of the electric superchargers (but not the first of the electric superchargers) and is compressed by it. Placing the two electric superchargers in parallel allows one to achieve a higher maximum mass air flow rate through the two electric superchargers, thereby expanding the engine speed range over which the two electric superchargers are effective in compressing air for delivery to an engine.
Die beiden elektrischen Superlader können in einer konfigurierbaren Anordnung bereitgestellt sein, die während der Verwendung des Ansaugsystems selektiv zwischen einer Reihenkonfiguration, bei welcher die beiden elektrischen Superlader in Reihe zueinander angeordnet sind, und einer Parallelkonfiguration umgeschaltet werden kann, bei welcher die beiden elektrischen Superlader parallel zueinander angeordnet sind. Durch das Bereitstellen einer derartig konfigurierbaren Anordnung ist es möglich, die Vorteile von sowohl der Reihen- als auch der Parallelanordnung selektiv zu erreichen, sodass die Motorleistung vollständiger über einen größeren Bereich von Betriebsbedingungen (insbesondere während vorübergehender Betriebsmodi) optimiert werden kann.The two electric superchargers may be provided in a configurable arrangement which, during use of the induction system, may be selectively switched between a series configuration in which the two electric superchargers are arranged in series and a parallel configuration in which the two electric superchargers are parallel to one another are arranged. By providing such a configurable arrangement, it is possible to selectively achieve the benefits of both the in-line and the parallel arrangement so that engine performance can be more fully optimized over a wider range of operating conditions (particularly during transient operating modes).
Das Ansaugsystem kann einen ersten Strömungsweg zum Abgeben von Luft von einem Auslass eines ersten der beiden elektrischen Superlader an einen Einlass eines zweiten der beiden elektrischen Superlader, wenn die beiden elektrischen Superlader in der Reihenkonfiguration betrieben werden, einen zweiten Strömungsweg zum Abgeben von Luft von dem Auslass des ersten elektrischen Superladers und Umgehen des zweiten elektrischen Superladers, wenn die beiden elektrischen Superlader in der Parallelkonfiguration betrieben werden, und einen dritten Strömungsweg zum Umgehen des ersten elektrischen Superladers und Abgeben von Luft an den Einlass des zweiten elektrischen Superladers, wenn die beiden elektrischen Superlader in der Parallelkonfiguration betrieben werden, umfassen.The intake system may include a first flow path for discharging air from an outlet of a first one of the two electric superchargers to an inlet of a second of the two electric superchargers when the two electric superchargers are operated in the series configuration, a second flow path for discharging air from the outlet of the first electric supercharger and bypassing the second electric supercharger when the two electric superchargers are operated in the parallel configuration, and a third flow path for bypassing the first electric supercharger and discharging air to the inlet of the second electric supercharger when the two electric superchargers are operated in the parallel configuration.
Der erste Strömungsweg kann mit einem ersten Ventilelement versehen sein, das geöffnet werden kann, um zu gestatten, dass Luft vom ersten elektrischen Superlader zum zweiten elektrischen Superlader strömt; der zweite Strömungsweg kann mit einem zweiten Ventilelement versehen sein, das geöffnet werden kann, um zu gestatten, dass Luft von dem ersten elektrischen Superlader strömt und den zweiten elektrischen Superlader umgeht; und der dritte Strömungsweg kann mit einem dritten Ventilelement versehen sein, das geöffnet werden kann, um zu gestatten, dass Luft den ersten elektrischen Superlader umgeht und zum zweiten elektrischen Superlader strömt.The first flow path may be provided with a first valve element that may be opened to allow air to flow from the first electric supercharger to the second electric supercharger; the second flow path may be provided with a second valve element that may be opened to allow air to flow from the first electric supercharger and bypass the second electric supercharger; and the third flow path may be provided with a third valve element that may be opened to allow air to bypass the first electric supercharger and to flow to the second electric supercharger.
Das zweite und dritte Ventilelement können angeordnet sein, um phasengleich miteinander betrieben zu werden, und das erste Ventilelement kann angeordnet sein, um phasenungleich mit dem zweiten und dritten Ventilelement betrieben zu werden.The second and third valve elements may be arranged to operate in phase with each other, and the first valve element may be arranged to operate in phase with the second and third valve elements.
Zwei oder mehr des ersten, zweiten und dritten Ventilelements können angeordnet sein, um durch einen gemeinsamen Aktor zusammen betrieben zu werden.Two or more of the first, second and third valve members may be arranged to be operated together by a common actuator.
Zwei oder mehr des ersten, zweiten und dritten Ventilelements können an eine gemeinsame Welle gekoppelt sein.Two or more of the first, second and third valve members may be coupled to a common shaft.
Zwei oder mehr des ersten, zweiten und dritten Ventilelements können innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses bereitgestellt sein.Two or more of the first, second, and third valve members may be provided within a common housing.
Das Ansaugsystem kann ferner eine gemeinsame Ladungskühlungsvorrichtung umfassen, die stromabwärts von beiden elektrischen Superladern angeordnet ist, um Luft zu kühlen, die durch einen oder beide der beiden elektrischen Superlader geströmt ist. Alternativ können separate parallele Ladungskühlungsvorrichtungen bereitgestellt sein, wobei jede Ladungskühlungsvorrichtung angeordnet ist, um Luft zu kühlen, die durch einen entsprechenden der beiden elektrischen Superlader geströmt ist. Die Ladungskühlungsvorrichtung(en) können zum Beispiel wassergekühlte Luftkühler sein.The intake system may further include a common charge cooling device disposed downstream of both electric superchargers for cooling air that has passed through one or both of the two electric superchargers. Alternatively, separate parallel charge cooling devices may be provided, each charge cooling device being arranged to cool air that has passed through a corresponding one of the two electric superchargers. The charge cooling device (s) may be, for example, water-cooled air coolers.
Das Ansaugsystem kann ferner eine Umgehungsleitung umfassen, die betrieben werden kann, um mindestens einen der beiden elektrischen Superlader selektiv zu umgehen. Die Umgehungsleitung kann mit einem Ventil versehen sein, das geöffnet werden kann, um den/die elektrischen Superlader selektiv zu umgehen. Das Ansaugsystem kann eine erste Umgehungsleitung umfassen, die betrieben werden kann, um einen ersten der beiden elektrischen Superlader selektiv zu umgehen, und kann eine zweite Umgehungsleitung umfassen, die betrieben werden kann, um einen zweiten der beiden elektrischen Superlader selektiv zu umgehen.The intake system may further include a bypass line operable to selectively bypass at least one of the two electric superchargers. The bypass may be provided with a valve that can be opened to selectively bypass the electric supercharger (s). The intake system may include a first bypass line operable to selectively bypass a first of the two electric superchargers, and may include a second bypass line that may be operated to selectively bypass a second of the two electric superchargers.
Die Umgehungsleitung kann betrieben werden, um beide der beiden elektrischen Superlader selektiv zu umgehen.The bypass line may be operated to selectively bypass both of the two electric superchargers.
Die beiden elektrischen Superlader können innerhalb des Ansaugsystems platziert sein, um auf gegenüberliegenden Seiten eines Motors platziert zu sein, in welchem das Ansaugsystem montiert sein kann.The two electric superchargers may be placed inside the intake system to be placed on opposite sides of an engine in which the intake system may be mounted.
Das Ansaugsystem kann ferner eine Drosselvorrichtung umfassen, wobei die beiden elektrischen Superlader beide stromaufwärts der Drosselvorrichtung angeordnet sind.The intake system may further include a throttle device, wherein the two electric superchargers are both disposed upstream of the throttle device.
Die beiden elektrischen Superlader können dieselbe Anschlussleistung aufweisen. Die beiden elektrischen Superlader können dasselbe Modell sein. Alternativ können die beiden elektrischen Superlader unterschiedliche Modelle sein, die in diesem Fall unterschiedliche Anschlussleistungen und/oder andere unterschiedliche Betriebseigenschaften aufweisen können.The two electric superchargers can have the same connected load. The two electric superchargers can be the same model. Alternatively, the two electric superchargers may be different models, which in this case may have different connection powers and / or different different operating characteristics.
Mindestens einer der beiden elektrischen Superlader kann eine Anschlussleistung von mindestens 2 kW, vorzugsweise mindestens 3 kW und äußerst bevorzugt mindestens 5 kW aufweisen. Andere Anschlussleistungen sind ebenfalls möglich, zum Beispiel 10 kW oder höher.At least one of the two electric superchargers may have a connected load of at least 2 kW, preferably at least 3 kW and most preferably at least 5 kW. Other connection capacities are also possible, for example 10 kW or higher.
Die beiden elektrischen Superlader können angeordnet sein, um durch eine Hauptbatterie eines Fahrzeugs, in welchem das Ansaugsystem installiert ist, bestromt zu werden, oder durch eine/n oder mehrere separate/n Batterien oder Kondensatoren. Die/der eine oder die mehreren separate/n Batterien oder Kondensatoren können in dem Ansaugsystem enthalten sein (zum Beispiel daran montiert) und können zum Beispiel durch einen Motor, an welchem das Ansaugsystem installiert ist, und/oder durch regeneratives Bremsen aufgeladen werden.The two electric superchargers may be arranged to be energized by a main battery of a vehicle in which the intake system is installed, or by one or more separate batteries or condensers. The one or more separate batteries or capacitors may be included in the intake system (eg, mounted thereon) and may be charged by, for example, an engine to which the intake system is installed and / or regenerative braking.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Verbrennungsmotor eines Automobils bereit, der mit einem Ansaugsystem, wie vorstehend beschrieben, ausgestattet ist. Der Motor ist vorzugsweise ein 4-Takt-Kolbenmotor. Der Motor kann einen Hubraum von nicht mehr als 4 l oder nicht mehr als 3 l oder nicht mehr als 2 l aufweisen, obwohl größere Motorhubräume möglich sind.Another aspect of the present invention provides an internal combustion engine of an automobile equipped with an intake system as described above. The engine is preferably a 4-stroke piston engine. The engine may have a displacement of not more than 4 liters or not more than 3 liters or not more than 2 liters, although larger engine displacement is possible.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Fahrzeug bereit, das einen Verbrennungsmotor, wie vorstehend beschrieben, umfasst. Das Fahrzeug kann zum Beispiel ein Straßenfahrzeug, wie zum Beispiel ein Auto oder ein Lastwagen/Transporter, oder alternativ ein Geländefahrzeug sein.Another aspect of the present invention provides a vehicle including an internal combustion engine as described above. The vehicle may be, for example, a road vehicle, such as a car or a truck / van, or alternatively an off-highway vehicle.
Das Fahrzeug kann ein Steuermodul umfassen, das angeordnet ist, um den Betrieb der beiden elektrischen Superlader zu steuern.The vehicle may include a control module arranged to control the operation of the two electric superchargers.
Das Steuermodul kann angeordnet sein, um jedem der beiden elektrischen Superlader bei der Verwendung dieselbe Leistung bereitzustellen. Indem immer dieselbe Leistung für jeden der beiden elektrischen Superlader bereitgestellt wird, wird die Steuerkomplexität minimiert. Alternativ kann das Steuermodul angeordnet sein, um die Leistung, die jedem der beiden elektrischen Superlader bereitgestellt wird, individuell zu steuern und jedem der beiden elektrischen Superlader bei der Verwendung eine unterschiedliche Leistung bereitzustellen, um zum Beispiel deren Betriebseffizienz zu maximieren.The control module may be arranged to provide the same performance to each of the two electric superchargers in use. By always providing the same power to each of the two electric superchargers, the control complexity is minimized. Alternatively, the control module may be arranged to individually control the power provided to each of the two electric superchargers and provide different power to each of the two electric superchargers in use, for example, to maximize their operational efficiency.
Das Steuermodul kann angeordnet sein, um die elektrischen Superlader nur während vorübergehender Betriebsmodi des Motors zu betätigen. Dies kann zum Beispiel eine Reaktion auf eine erhöhte Drosselposition sein. Alternativ kann das Steuersystem angeordnet sein, um die elektrischen Superlader ebenfalls zu anderen Zeitpunkten zu betätigen, wenn zum Beispiel ein Unterschied zwischen der Zielleistung und der gemessenen Leistung oder ein Unterschied zwischen dem Zielladedruck und dem gemessenen Ladedruck vorhanden ist.The control module may be arranged to operate the electric superchargers only during transient operating modes of the engine. This may be, for example, a response to an increased throttle position. Alternatively, the control system may be arranged to also operate the electric superchargers at other times when, for example, there is a difference between the target power and the measured power or a difference between the target boost pressure and the measured boost pressure.
Man wird zu schätzen wissen, dass das Ansaugsystem nicht darauf beschränkt ist, exakt zwei elektrische Superlader aufzuweisen, und dass ein Ansaugsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls zusätzliche elektrische Superlader umfassen kann. Das Ansaugsystem kann zum Beispiel einen dritten elektrischen Superlader beinhalten, der in Reihe mit oder parallel zu oder in einer konfigurierbaren Anordnung mit den beiden elektrischen Superladern angeordnet ist.It will be appreciated that the intake system is not limited to having exactly two electric superchargers, and that an intake system according to the present invention may also include additional electric superchargers. For example, the intake system may include a third electric supercharger disposed in series with or parallel to or in a configurable configuration with the two electric superchargers.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Ansaugsystems eines Verbrennungsmotors eines Automobils bereit, wobei das Verfahren das Abgeben von Luft an den Verbrennungsmotor durch das Ansaugsystem; das Leiten von Luft durch zwei elektrische Superlader, die in dem Ansaugsystem bereitgestellt sind; und das Verwenden der beiden elektrischen Superlader zum Verdichten von Luft, die durch das Ansaugsystem strömt, vor der Abgabe an den Verbrennungsmotor, umfasst. Die beiden elektrischen Superlader können in Reihe miteinander oder parallel zueinander angeordnet sein. Das Verfahren kann beim Betreiben eines Ansaugsystems, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden und kann beliebige Schritte beinhalten, die mit dem normalen Betrieb eines Ansaugsystems assoziiert sind, das beliebige der vorstehend beschriebenen Merkmale beinhaltet. Das Verfahren kann beim Betreiben eines Ansaugsystems verwendet werden, in welchem zwei elektrische Superlader dauerhaft in Reihe miteinander angeordnet sind oder in welchem die beiden elektrischen Superlader dauerhaft parallel zueinander angeordnet sind oder in welchem die beiden elektrischen Superlader in einer konfigurierbaren Anordnung, die selektiv zwischen einer Reihenkonfiguration und einer Parallelkonfiguration umgeschaltet werden kann, bereitgestellt sind.Another aspect of the present invention provides a method of operating an intake system of an internal combustion engine of an automobile, the method comprising discharging air to the internal combustion engine through the intake system; passing air through two electric superchargers provided in the intake system; and using the two electric superchargers to compress air flowing through the intake system prior to delivery to the internal combustion engine. The two electric superchargers can be arranged in series with each other or parallel to each other. The method may be used in operating an intake system as described above and may include any steps associated with the normal operation of an intake system incorporating any of the features described above. The method may be used in operating an intake system in which two electric superchargers are permanently connected in series or in which the two electric superchargers are permanently arranged in parallel or in which the two electric superchargers are in a configurable arrangement that selectively between a series configuration and a parallel configuration can be switched.
Das Verfahren kann das Umschalten der beiden elektrischen Superlader zwischen einer Reihenkonfiguration, bei welcher die beiden elektrischen Superlader in Reihe zueinander angeordnet sind, und einer Parallelkonfiguration, bei welcher die beiden elektrischen Superlader parallel zueinander angeordnet sind, während der Verwendung des Motors umfassen.The method may include switching the two electric superchargers between a series configuration in which the two electric superchargers are arranged in series with each other and a parallel configuration in which the two electric superchargers are arranged in parallel with each other during use of the motor.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilbaugruppe für ein Gasstromsystem bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
- ein erstes und zweites Ventilelement, wobei das erste Ventilelement zwischen einer offenen Position zum Gestatten eines Gasstroms durch einen ersten Strömungsweg des Gasstromsystems und einer geschlossenen Position zum Beschränken des Gasstroms durch den ersten Strömungsweg des Gasstromsystems bewegt werden kann, und wobei das zweite Ventilelement zwischen einer offenen Position zum Gestatten eines Gasstroms durch einen zweiten Strömungsweg des Gasstromsystems und einer geschlossenen Position zum Beschränken des Gasstrom durch den zweiten Strömungsweg des Gasstromsystems bewegt werden kann; und
- einen gemeinsamen Aktor, der angeordnet ist, um die Position von jedem des ersten und zweiten Ventilelements zu steuern;
- wobei das erste und zweite Ventilelement angeordnet sind, um phasenungleich miteinander betrieben zu werden.
- a first and second valve element, wherein the first valve element is movable between an open position for permitting gas flow through a first flow path of the gas flow system and a closed position for restricting gas flow through the first flow path of the gas flow system, and wherein the second valve element is between an open one Position for permitting a gas flow through a second flow path of the gas flow system and a closed position for restricting the gas flow through the second flow path of the gas flow system can be moved; and
- a common actuator arranged to control the position of each of the first and second valve members;
- wherein the first and second valve elements are arranged to operate in phase with each other.
Die Ventilbaugruppe kann optional eine Ventilbaugruppe für ein Gasstromsystem eines Verbrennungsmotors eines Automobils sein.The valve assembly may optionally be a valve assembly for a gas flow system of an internal combustion engine of an automobile.
Das erste und zweite Ventilelement sind in der Lage, den Gasstrom durch einen ersten und zweiten Strömungsweg zu steuern, wenn die Ventilbaugruppe in ein Gasstromsystem integriert ist, welches den ersten und zweiten Strömungsweg beinhaltet. Es versteht sich jedoch, dass die Ventilanordnung separat für das Gasstromsystem bereitgestellt werden kann, in welches es integriert werden soll.The first and second valve members are capable of controlling the flow of gas through first and second flow paths when the valve assembly is integrated with a gas flow system including the first and second flow paths. It will be understood, however, that the valve assembly may be provided separately for the gas flow system into which it is to be integrated.
Die Ventilbaugruppe der vorliegenden Erfindung gestattet einem Gasstromsystem (z. B. einem Gasstromsystem eines Verbrennungsmotors eines Automobils), in welchem die Ventilbaugruppe integriert sein kann, das Öffnen eines ersten Strömungswegs während des Schließens eines zweiten Strömungswegs (und umgekehrt), ohne die Verwendung zweier separater Ventile zu erfordern, die durch zwei separate Aktoren betrieben werden. Die vorliegende Erfindung gestattet daher eine Reduzierung der Kosten, des Gewichts, der Anzahl der Teile und der Steuerkomplexität eines Gasstromsystems (zum Beispiel eines Gasstromsystems eines Verbrennungsmotors eines Automobils). Die vorliegende Erfindung kann in einem beliebigen Gasstromsystem eines Verbrennungsmotors eines Automobils verwendet werden, in welchem es gewünscht wird, mindestens einen Strömungsweg während des Schießens mindestens eines anderen Strömungswegs zu öffnen. The valve assembly of the present invention allows a gas flow system (eg, a gas flow system of an internal combustion engine of an automobile) in which the valve assembly can be integrated to open a first flow path during closing of a second flow path (and vice versa) without the use of two separate ones Require valves that are operated by two separate actuators. The present invention therefore permits a reduction in the cost, weight, number of parts and control complexity of a gas flow system (for example, a gas flow system of an internal combustion engine of an automobile). The present invention may be used in any gas flow system of an internal combustion engine of an automobile in which it is desired to open at least one flow path during the firing of at least one other flow path.
Der gemeinsame Aktor kann angeordnet sein, um die Position von jedem des ersten und zweiten Ventilelements gleichzeitig unter Verwendung eines einzelnen Ausgangs, an welchen jedes des ersten und zweiten Ventilelements gekoppelt ist, zu steuern.The common actuator may be arranged to control the position of each of the first and second valve members simultaneously using a single outlet to which each of the first and second valve members is coupled.
Der Aktor kann ein drehbarer Aktor oder alternativ ein linearer Aktor sein.The actuator may be a rotary actuator or alternatively a linear actuator.
Das erste und zweite Ventilelement können angeordnet sein, um 90 Grad phasenungleich miteinander betrieben zu werden, derart, dass, wenn sich das erste Ventilelement in seiner geschlossenen Position befindet, sich der zweite Aktor in einer Position mit maximaler Öffnung befindet, und umgekehrt.The first and second valve members may be arranged to operate in phase opposition with one another by 90 degrees, such that when the first valve member is in its closed position, the second actuator is in a maximum opening position, and vice versa.
Das erste und zweite Ventilelement können ein festes Phasenverhältnis miteinander aufweisen.The first and second valve elements may have a fixed phase relationship with each other.
Das erste und zweite Ventilelement können angeordnet sein, um zwischen ihren entsprechenden offenen und geschlossenen Positionen gedreht zu werden.The first and second valve members may be arranged to be rotated between their respective open and closed positions.
Das erste und zweite Ventilelement können Schmetterlingsventilelemente sein. Alternativ kann eine beliebige andere Form eines Ventilelements, die für das selektive Beschränken oder Verhindern des Gasstroms durch einen Strömungskanal geeignet ist, eingesetzt werden.The first and second valve elements may be butterfly valve elements. Alternatively, any other form of valve member suitable for selectively restricting or preventing gas flow through a flow channel may be employed.
Das erste und zweite Ventilelement können entlang einer gemeinsamen Schwenkachse angeordnet sein, um welche jedes des ersten und zweiten Ventilelements angeordnet ist, um zwischen seiner offenen und geschlossenen Position gedreht zu werden. Alternativ können das erste und zweite Ventilelement angeordnet sein, um um separate Schwenkachsen geschwenkt zu werden, bei welchen es sich um parallele Schwenkachsen handeln kann.The first and second valve members may be disposed along a common pivot about which each of the first and second valve members is disposed to be rotated between its open and closed positions. Alternatively, the first and second valve members may be arranged to pivot about separate pivot axes, which may be parallel pivot axes.
Das erste und zweite Ventilelement können voneinander winkelversetzt sein, um phasenungleich miteinander zu arbeiten. Zum Beispiel können das erste und zweite Ventilelement um etwa 90 Grad um die gemeinsame Schwenkachse (oder um ihre jeweilige Schwenkachse) voneinander versetzt sein. Winkelversätze von weniger als 90 Grad sind ebenfalls möglich, wenn zum Beispiel jedes der Ventilelemente angeordnet ist, um sich um weniger als 90 Grad zwischen seiner geschlossenen Position und seiner Position mit maximaler Öffnung zu drehen.The first and second valve elements may be angularly offset from each other to operate in phase with each other. For example, the first and second valve members may be offset by about 90 degrees about the common pivot axis (or about their respective pivot axis). Angular offsets of less than 90 degrees are also possible if, for example, each of the valve members is arranged to rotate less than 90 degrees between its closed position and its maximum open position.
Das erste und zweite Ventilelement können an einer gemeinsamen Welle fixiert sein.The first and second valve elements may be fixed to a common shaft.
Die gemeinsame Welle kann direkt an einen drehbaren Ausgang des Aktors gekoppelt sein. Alternativ kann die gemeinsame Welle an einen drehbaren oder linearen Ausgang des Aktors über einen Kopplungsmechanismus gekoppelt sein, der ermöglicht, dass der gemeinsame Aktor die gemeinsame Welle dreht. Ein derartiger Kopplungsmechanismus kann zum Beispiel ein/e/n oder mehrere Zahnräder, Kurbeln oder Hebel beinhalten.The common shaft may be coupled directly to a rotatable output of the actuator. Alternatively, the common shaft may be coupled to a rotatable or linear output of the actuator via a coupling mechanism that allows the common actuator to rotate the common shaft. Such a coupling mechanism may include, for example, one or more gears, cranks, or levers.
Alternativ können das erste und zweite Ventilelement jeweils an separaten Wellen fixiert sein. In diesem Fall kann eine erste der Wellen direkt an einen drehbaren Ausgang des Aktors gekoppelt sein oder kann alternativ an einen drehbaren oder linearen Ausgang des Aktors über einen Kopplungsmechanismus gekoppelt sein. Die zweite der Wellen kann ebenfalls an den Ausgang des Aktors über einen weiteren Kopplungsmechanismus gekoppelt sein oder alternativ an die erste der Wellen über einen weiteren Kopplungsmechanismus, um zu ermöglichen, dass der Aktor die Position von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Ventilelement steuert.Alternatively, the first and second valve element may each be fixed to separate shafts. In this case, a first of the shafts may be coupled directly to a rotatable output of the actuator, or alternatively may be coupled to a rotatable or linear output of the actuator via a coupling mechanism. The second of the shafts may also be coupled to the output of the actuator via another coupling mechanism, or alternatively to the first of the shafts via another coupling mechanism to allow the actuator to control the position of both the first and second valve members.
Das erste und zweite Ventilelement können angeordnet sein, um mindestens im Wesentlichen einen Gasstrom durch ihre entsprechenden Strömungswege zu verhindern, wenn sie sich in ihren geschlossenen Positionen befinden. Es kann daher möglich sein, beide des ersten und zweiten Strömungswegs im Wesentlichen oder alternativ vollständig abzudichten, wenn sich das entsprechende Ventilelement in seiner geschlossenen Position befindet.The first and second valve members may be arranged to at least substantially prevent gas flow through their respective flow paths when in their closed positions. It may therefore be possible to substantially or alternatively completely seal both of the first and second flow paths when the corresponding valve member is in its closed position.
Die Ventilbaugruppe kann ferner ein Vorspannsystem zum Vorspannen der Ventilbaugruppe in eine Position, in welcher sich eins des ersten und zweiten Ventilelements in seiner offenen Position befindet und sich das andere des ersten und zweiten Ventilelements in seiner geschlossenen Position befindet, umfassen.The valve assembly may further include a biasing system for biasing the valve assembly to a position in which one of the first and second valve members is in its open position and the other of the first and second valve members is in its closed position.
Der erste und zweite Strömungsweg können im Wesentlichen parallel zueinander bei der Position der Ventilelemente verlaufen. The first and second flow paths may be substantially parallel to each other at the position of the valve elements.
Die Ventilbaugruppe kann ferner ein gemeinsames Gehäuse umfassen, wobei das erste und zweite Ventilelement innerhalb des gemeinsamen Gehäuses platziert und/oder daran montiert sind. Wenn das erste und zweite Ventilelement an einer gemeinsamen Welle fixiert sind, kann die gemeinsame Welle drehbar am Gehäuse montiert sein. Alternativ kann das Gasstromsystem separate Gehäuse für das erste und das zweite Ventilelement umfassen.The valve assembly may further include a common housing, wherein the first and second valve elements are placed within and / or mounted within the common housing. When the first and second valve members are fixed to a common shaft, the common shaft may be rotatably mounted to the housing. Alternatively, the gas flow system may include separate housings for the first and second valve members.
Die Ventilbaugruppe kann einen ersten und zweiten Strömungskanal umfassen, wobei das erste Ventilelement betrieben werden kann, um den Gasstrom durch den ersten Strömungskanal zu steuern, und wobei das zweite Ventilelement betrieben werden kann, um den Gasstrom durch den zweiten Strömungskanal zu steuern. Der erste Strömungskanal kann angeordnet sein, um einen Teil des ersten Strömungswegs auszubilden, und der zweite Strömungskanal kann angeordnet sein, um einen Teil des zweiten Strömungswegs auszubilden, wenn die Ventilbaugruppe in ein Gasstromsystem integriert ist, das den ersten und zweiten Strömungsweg beinhaltet. Der erste und zweite Strömungskanal können durch das gemeinsame Gehäuse oder alternativ durch separate Gehäuse bereitgestellt werden. In jedem Fall können der erste und zweite Strömungskanal im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.The valve assembly may include first and second flow channels, wherein the first valve element is operable to control the gas flow through the first flow channel, and wherein the second valve element is operable to control the gas flow through the second flow channel. The first flow channel may be arranged to form part of the first flow path, and the second flow channel may be arranged to form part of the second flow path when the valve assembly is integrated with a gas flow system including the first and second flow paths. The first and second flow channels may be provided by the common housing or, alternatively, by separate housings. In any case, the first and second flow channels may be substantially parallel to each other.
Das erste Ventilelement kann in dem ersten Strömungskanal angeordnet sein und das zweite Ventilelement kann in dem zweiten Strömungskanal angeordnet sein. Alternativ kann/können eins oder beide des ersten und zweiten Ventilelements außerhalb des ersten und zweiten Strömungskanals angeordnet sein, zum Beispiel bei den Enden des ersten und zweiten Strömungskanals.The first valve element can be arranged in the first flow channel and the second valve element can be arranged in the second flow channel. Alternatively, one or both of the first and second valve members may be disposed outside of the first and second flow channels, for example at the ends of the first and second flow channels.
Die Ventilbaugruppe kann ferner ein drittes Ventilelement umfassen, das zwischen einer offenen Position zum Gestatten eines Gasstroms durch einen dritten Strömungsweg des Gasstromsystems und einer geschlossenen Position zum Beschränken des Gasstroms durch den dritten Strömungsweg des Gasstromsystems bewegt werden kann. Man wird zu schätzen wissen, dass beliebige Merkmale des ersten und/oder zweiten Ventilelements, wie vorstehend beschrieben, gleichermaßen für das dritte Ventilelement gelten. Insbesondere kann der gemeinsame Aktor außerdem angeordnet sein, um die Position des dritten Ventilelements zu steuern. Man wird ferner zu schätzen wissen, dass die Ventilbaugruppe in einigen Ausführungsformen mehr als drei Ventilelemente umfassen kann.The valve assembly may further include a third valve member that is movable between an open position for permitting gas flow through a third flow path of the gas flow system and a closed position for restricting gas flow through the third flow path of the gas flow system. It will be appreciated that any features of the first and / or second valve element as described above apply equally to the third valve element. In particular, the common actuator may also be arranged to control the position of the third valve member. It will also be appreciated that in some embodiments, the valve assembly may include more than three valve elements.
Das dritte Ventilelement kann angeordnet sein, um phasenungleich mit dem ersten Ventilelement und phasengleich mit dem zweiten Ventilelement betrieben zu werden.The third valve element may be arranged to operate in phase with the first valve element and in phase with the second valve element.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Gasstromsystem (zum Beispiel ein Gasstromsystem eines Automobils oder für einen Verbrennungsmotor eines Automobils) bereit, das einen ersten und zweiten Strömungsweg und eine Ventilbaugruppe, wie vorstehend beschrieben, umfasst. Das erste Ventilelement kann betrieben werden, um den Gasstrom durch den ersten Strömungsweg zu steuern, und das zweite Ventilelement kann betrieben werden, um den Gasstrom durch den zweiten Strömungsweg zu steuern. Wie vorstehend erwähnt, versteht es sich jedoch, dass die Ventilanordnung separat für das Gasstromsystem bereitgestellt werden kann, in welches es integriert werden soll. Der erste Strömungsweg kann offen sein, während der zweite Strömungsweg geschlossen ist, indem der Aktor betrieben wird, um das erste Ventilelement in seine offene Position zu bewegen (oder das erste Ventilelement darin zu halten) und um das zweite Ventilelement in seine geschlossene Position zu bewegen (oder das zweite Ventilelement darin zu halten) oder umgekehrt. Der erste und zweite Strömungsweg können alternative Strömungswege sein, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Ventilbaugruppe kann betrieben werden, um selektiv zu bewirken, dass Gase, die durch das Gasstromsystem strömen, entweder über den ersten Strömungsweg (aber nicht den zweiten Strömungsweg) oder über den zweiten Strömungsweg (aber nicht den ersten Strömungsweg) strömen.Another aspect of the present invention provides a gas flow system (for example, a gas flow system of an automobile or an internal combustion engine of an automobile) comprising first and second flow paths and a valve assembly as described above. The first valve element may be operated to control the flow of gas through the first flow path, and the second valve element may be operated to control the flow of gas through the second flow path. As mentioned above, however, it should be understood that the valve assembly may be provided separately for the gas flow system into which it is to be integrated. The first flow path may be open while the second flow path is closed by operating the actuator to move the first valve element to its open position (or to hold the first valve element therein) and to move the second valve element to its closed position (or to hold the second valve element therein) or vice versa. The first and second flow paths may be alternative flow paths arranged in parallel with each other. The valve assembly may be operated to selectively cause gases flowing through the gas flow system to flow through either the first flow path (but not the second flow path) or the second flow path (but not the first flow path).
Wenn die Ventilbaugruppe ein drittes Ventilelement umfasst, kann das Gasstromsystem ferner einen dritten Strömungsweg umfassen, wobei das dritte Ventilelement betrieben werden kann, um den Gasstrom durch den dritten Strömungsweg zu steuern. In diesem Fall können der erste, zweite und dritte Strömungsweg je nach Bedarf durch den Betrieb des gemeinsamen Aktors jeweils offen oder geschlossen sein. Der erste, zweite und dritte Strömungsweg können alternative Strömungswege sein, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Ventilbaugruppe kann betrieben werden, um selektiv zu bewirken, dass Gase, die durch das Gasstromsystem strömen, entweder über den ersten Strömungsweg (aber nicht den zweiten oder dritten Strömungsweg) oder über den zweiten und dritten Strömungsweg (aber nicht den ersten Strömungsweg) strömen.When the valve assembly includes a third valve member, the gas flow system may further include a third flow path, wherein the third valve member is operable to control the gas flow through the third flow path. In this case, the first, second and third flow paths may be open or closed as required by the operation of the common actuator. The first, second and third flow paths may be alternative flow paths arranged in parallel with each other. The valve assembly may be operated to selectively cause gases flowing through the gas flow system to flow through either the first flow path (but not the second or third flow paths) or the second and third flow paths (but not the first flow path).
Das Gasstromsystem kann ein Ansaugsystem sein (zum Beispiel ein Ansaugsystem eines Automobils oder für einen Verbrennungsmotor eines Automobils).The gas flow system may be an intake system (for example, an intake system of an automobile or an internal combustion engine of an automobile).
Wenn das Ansaugsystem einen ersten und zweiten Strömungsweg umfasst, kann der erste Strömungsweg angeordnet sein, um Luft von einem Auslass eines ersten elektrischen Superladers an einen Einlass eines zweiten elektrischen Superladers abzugeben, und kann der zweite Strömungsweg angeordnet sein, um Luft von dem Auslass des ersten elektrischen Superladers abzugeben und den zweiten elektrischen Superlader zu umgehen, oder kann der zweite Strömungsweg alternativ angeordnet sein, um den ersten elektrischen Superlader zu umgehen und Luft an den Einlass des zweiten elektrischen Superladers abzugeben. When the intake system includes first and second flow paths, the first flow path may be arranged to discharge air from an outlet of a first electric supercharger to an inlet of a second electric supercharger, and the second flow path may be arranged to supply air from the outlet of the first alternately to dispense the electric supercharger and bypass the second electric supercharger, or the second flow path may alternatively be arranged to bypass the first electric supercharger and to deliver air to the inlet of the second electric supercharger.
Wenn das Ansaugsystem einen ersten, zweiten und dritten Strömungsweg umfasst, kann der erste Strömungsweg angeordnet sein, um Luft von einem Auslass eines ersten elektrischen Superladers an einen Einlass eines zweiten elektrischen Superladers abzugeben, kann der zweite Strömungsweg angeordnet sein, um Luft von dem Auslass des ersten elektrischen Superladers abzugeben und den zweiten elektrischen Superlader zu umgehen, und kann der dritte Strömungsweg angeordnet sein, um den ersten elektrischen Superlader zu umgehen und Luft an den Einlass des zweiten elektrischen Superladers abzugeben.When the intake system includes first, second and third flow paths, the first flow path may be arranged to discharge air from an outlet of a first electric supercharger to an inlet of a second electric supercharger, the second flow path may be arranged to draw air from the outlet of the second electric supercharger first electric supercharger and bypass the second electric supercharger, and the third flow path may be arranged to bypass the first electric supercharger and to deliver air to the inlet of the second electric supercharger.
Das Gasstromsystem kann ein Abgassystem sein (zum Beispiel ein Abgassystem eines Automobils oder für einen Verbrennungsmotor eines Automobils). In diesem Fall kann der erste Strömungsweg ein erster Abgasströmungsweg sein und kann der zweite Strömungsweg ein alternativer Abgasströmungsweg sein, der parallel zum ersten Abgasströmungsweg angeordnet ist.The gas flow system may be an exhaust system (for example, an exhaust system of an automobile or an internal combustion engine of an automobile). In this case, the first flow path may be a first exhaust flow path, and the second flow path may be an alternative exhaust flow path that is parallel to the first exhaust flow path.
Die Ventilbaugruppe der vorliegenden Erfindung kann gleichermaßen in einem beliebigen anderen Gasstromsystem eines Verbrennungsmotors eines Automobils (neben den vorstehend beschriebenen) verwendet werden, bei welchem es gewünscht wird, mindestens einen Strömungsweg während des Schießens mindestens eines anderen Strömungswegs zu öffnen.The valve assembly of the present invention may equally be used in any other gas flow system of an internal combustion engine of an automobile (other than those described above) in which it is desired to open at least one flow path while firing at least one other flow path.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Verbrennungsmotor (zum Beispiel einen Verbrennungsmotor eines Automobils) bereit, der mit einem Gasstromsystem, wie vorstehend beschrieben, ausgestattet ist.Another aspect of the present invention provides an internal combustion engine (for example, an internal combustion engine of an automobile) equipped with a gas flow system as described above.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Fahrzeug bereit, das einen Motor, wie vorstehend beschrieben, umfasst. Das Fahrzeug kann zum Beispiel ein Straßenfahrzeug, wie zum Beispiel ein Auto oder ein Lastwagen/Transporter, oder alternativ ein Geländefahrzeug sein.Another aspect of the present invention provides a vehicle including an engine as described above. The vehicle may be, for example, a road vehicle, such as a car or a truck / van, or alternatively an off-highway vehicle.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Ventilbaugruppe für ein Gasstromsystem (zum Beispiel ein Gasstromsystem eines Verbrennungsmotors eines Automobils) bereit, die Folgendes umfasst:
- einen ersten und zweiten Strömungskanal, die angeordnet sind, um Gas dadurch strömen zu lassen;
- ein erstes und zweites Ventilelement, wobei das erste Ventilelement zwischen einer offenen Position, in welcher ein Gasstrom durch den ersten Strömungskanal erlaubt ist, und einer geschlossenen Position, in welcher der Gasstrom durch den ersten Strömungskanal beschränkt ist, bewegt werden kann; und wobei das zweite Ventilelement zwischen einer offenen Position, in welcher ein Gasstrom durch den zweiten Strömungskanal erlaubt ist, und einer geschlossenen, in welcher der Gasstrom durch den zweiten Strömungskanal beschränkt ist, Position bewegt werden kann; und
- einen gemeinsamen Aktor, der angeordnet ist, um die Position von jedem des ersten und zweiten Ventilelements zu steuern;
- first and second flow passages arranged to flow gas therethrough;
- first and second valve members, wherein the first valve member is movable between an open position in which a gas flow is allowed through the first flow passage and a closed position in which the gas flow is restricted through the first flow passage; and wherein the second valve member is movable between an open position in which a gas flow is allowed through the second flow channel and a closed one in which the gas flow through the second flow channel is restricted; and
- a common actuator arranged to control the position of each of the first and second valve members;
Das erste und zweite Ventilelement können angeordnet sein, um phasenungleich miteinander betrieben zu werden.The first and second valve elements may be arranged to operate in phase with each other.
Die Ventilbaugruppe kann im Allgemeinen beliebige der Merkmale beinhalten, die vorstehend in Verbindung mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind.The valve assembly may generally include any of the features described above in connection with the first aspect of the present invention.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Ventilbaugruppe für ein Gasstromsystem (zum Beispiel ein Gasstromsystem eines Verbrennungsmotors eines Automobils) bereit, die Folgendes umfasst:
- ein erstes und zweites Ventilelement, wobei das erste Ventilelement zwischen einer offenen Position zum Gestatten eines Gasstroms durch einen ersten Strömungsweg des Gasstromsystems und einer geschlossenen Position zum Beschränken des Gasstroms durch den ersten Strömungsweg des Gasstromsystems bewegt werden kann, und wobei das zweite Ventilelement zwischen einer offenen Position zum Gestatten eines Gasstroms durch einen zweiten Strömungsweg des Gasstromsystems und einer geschlossenen Position zum Beschränken des Gasstrom durch den zweiten Strömungsweg des Gasstromsystems bewegt werden kann; und
- einen gemeinsamen Aktor, der angeordnet ist, um die Position von jedem des ersten und zweiten Ventilelements zu steuern.
- a first and second valve element, wherein the first valve element is movable between an open position for permitting gas flow through a first flow path of the gas flow system and a closed position for restricting gas flow through the first flow path of the gas flow system, and wherein the second valve element is between an open one Position for permitting a gas flow through a second flow path of the gas flow system and a closed position for restricting the gas flow through the second flow path of the gas flow system can be moved; and
- a common actuator arranged to control the position of each of the first and second valve members.
Das erste und zweite Ventilelement können an einer gemeinsamen Welle fixiert sein, auf welcher jedes des ersten und zweiten Ventilelements angeordnet ist, um zwischen seiner offenen und geschlossenen Position gedreht zu werden. The first and second valve members may be fixed to a common shaft on which each of the first and second valve members is arranged to be rotated between its open and closed positions.
Optional können das erste und zweite Ventilelement angeordnet sein, um phasenungleich miteinander betrieben zu werden. Dies ist jedoch nicht in allen Ausführungsformen erforderlich, und in einigen Ausführungsformen können das erste und zweite Ventilelement angeordnet sein, um phasengleich miteinander betrieben zu werden. Optionally, the first and second valve elements may be arranged to operate in phase with each other. However, this is not required in all embodiments, and in some embodiments, the first and second valve members may be arranged to operate in phase with each other.
Insbesondere wenn das erste und zweite Ventilelement angeordnet sind, um phasengleich miteinander betrieben zu werden, kann die Ventilbaugruppe in einem Ansaugsystem eines Automobils oder für einen Verbrennungsmotor eines Automobils enthalten sein, umfassend einen ersten und zweiten Strömungsweg, wobei der erste Strömungsweg angeordnet ist, um Luft von einem Auslass eines ersten elektrischen Superladers abzugeben und einen zweiten elektrischen Superlader zu umgehen, und wobei der zweite Strömungsweg angeordnet ist, um den ersten elektrischen Superlader zu umgehen und Luft an einen Einlass des zweiten elektrischen Superladers abzugeben. Die Ventilbaugruppe kann im Allgemeinen beliebige der Merkmale beinhalten, die vorstehend in Verbindung mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind. Innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung wird ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Patentansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt werden, und insbesondere deren individuellen Merkmale, unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination berücksichtigt werden können. Dies bedeutet, dass alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer beliebigen Ausführungsform auf beliebige Weise und/oder Kombination kombiniert werden können, sofern diese Merkmale nicht inkompatibel sind. Der Antragsteller behält sich das Recht vor, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu ändern oder jeden neuen Patentanspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu verändern, um von einem beliebigen Merkmal eines beliebigen anderen Patentanspruchs abzuhängen und/oder dieses zu integrieren, obwohl es auf diese Art und Weise zuvor nicht beansprucht wurde.In particular, when the first and second valve members are arranged to operate in phase with each other, the valve assembly may be included in an intake system of an automobile or for an internal combustion engine of an automobile comprising first and second flow paths, the first flow path being arranged to receive air from an outlet of a first electric supercharger and bypassing a second electric supercharger, and wherein the second flow path is arranged to bypass the first electric supercharger and to supply air to an inlet of the second electric supercharger. The valve assembly may generally include any of the features described above in connection with the first aspect of the present invention. It is expressly intended, within the scope of this application, that the various aspects, embodiments, examples, and alternatives illustrated in the preceding paragraphs, claims, and / or description and drawings, and in particular, their individual features, are independently of each other or in any combination. This means that all embodiments and / or features of any embodiment can be combined in any manner and / or combination, as long as these features are not incompatible. The Applicant reserves the right to change any claim originally filed or to file any new claim, including the right to alter any originally filed claim, to depend on and / or integrate any feature of any other claim although it has not been claimed in this way before.
Figurenlistelist of figures
Eine oder mehrere erfindungsgemäße Ausführungsformen werden nun ausschließlich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei Folgendes gilt:
-
1 veranschaulicht ein Auto mit einem Verbrennungsmotor eines Automobils, der mit einem Ansaugsystem gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist; -
2 veranschaulicht schematisch den Motor, das Ansaugsystem und das Abgassystemdes Fahrzeugs aus 1 ; - die
3 bis 8 veranschaulichen schematisch verschiedene Verbrennungsmotoren von Automobilen, die mit Ansaugsystemen gemäß alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgestattet sind; - die
9a und9b veranschaulichen schematisch eine Ventilbaugruppe aus der inden 7 und8 veranschaulichten Ausführungsform; und - die
10 und11 veranschaulichen schematisch Verbrennungsmotoren von Automobilen, die mit Ansaugsystemen gemäß noch anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgestattet sind. -
12 veranschaulicht schematisch den Motor, das Ansaugsystem und die Ventilbaugruppe desFahrzeugs aus 1 ; - die
13 ,14 und15 veranschaulichen schematisch die Ventilbaugruppe während unterschiedlicher Betriebsmodi des Ansaugsystems; - die
16 und17 veranschaulichen schematisch verschiedene Verbrennungsmotoren von Automobilen, die mit Ansaugsystemen, die Ventilbaugruppen umfassen, gemäß anderen möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgestattet sind; und -
18 veranschaulicht einen Abschnitt eines Abgassystems, das eine Ventilbaugruppe umfasst, gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 Fig. 10 illustrates a car having an internal combustion engine of an automobile equipped with an intake system according to a possible embodiment of the present invention; -
2 schematically illustrates the engine, the intake system and the exhaust system of thevehicle 1 ; - the
3 to8th schematically illustrate various internal combustion engines of automobiles equipped with intake systems according to alternative embodiments of the present invention; - the
9a and9b schematically illustrate a valve assembly of the in the7 and8th illustrated embodiment; and - the
10 and11 schematically illustrate internal combustion engines of automobiles equipped with intake systems according to still other embodiments of the present invention. -
12 schematically illustrates the engine, the intake system and the valve assembly of thevehicle 1 ; - the
13 .14 and15 schematically illustrate the valve assembly during different operating modes of the intake system; - the
16 and17 schematically illustrate various internal combustion engines of automobiles equipped with intake systems including valve assemblies according to other possible embodiments of the present invention; and -
18 illustrates a portion of an exhaust system including a valve assembly according to another possible embodiment of the present invention.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Ausführungsform der Figuren 1 und 2Embodiment of Figures 1 and 2
Das Ansaugsystem
Das Ansaugsystem
Der erste und zweite elektrische Superlader
Der erste und zweite elektrische Superlader
Der erste und zweite elektrische Superlader
Der aufgeladene Strömungsweg
Der aufgeladene Strömungsweg
Das Ansaugsystem
In anderen Ausführungsformen können die beiden Ladungskühlungsvorrichtungen
Der Betrieb des Ansaugsystems
Während des normalen stationären Betriebs des Motors
Wenn die Drosselposition erhöht ist, wird der Aktor des Umgehungsventils
Wenn der Motor
Da der maximale Luftstrom durch den ersten und zweiten elektrischen Superlader
Ausführungsform von Figur 3Embodiment of Figure 3
Wie bei der Ausführungsform von
In dieser Ausführungsform ist es möglich, beide des ersten und zweiten elektrischen Superladers
Wie bei der Ausführungsform von
Ausführungsform von Figur 4Embodiment of Figure 4
Wie bei der Ausführungsform von
Der erste und zweite elektrische Superlader
Das Ansaugsystem
Das Ansaugsystem
Das Ansaugsystem
Ausführungsform von Figur 5Embodiment of Figure 5
Wie bei der Ausführungsform von
Ausführungsform von Figur 6Embodiment of Figure 6
Das Ansaugsystem
Das Ansaugsystem
Der erste und zweite elektrische Superlader
Der erste und zweite elektrische Superlader
Der erste und zweite elektrische Superlader
Wenn sich der erste und zweite elektrische Superlader
Das Ansaugsystem
Das Ansaugsystem
Das erste, zweite und dritte Ventil
Der erste, zweite und dritte Strömungsweg
Wenn es gewünscht ist, den ersten und zweiten elektrischen Superlader
Wenn es im Gegensatz dazu gewünscht ist, den ersten und zweiten elektrischen Superlader
Das Ansaugsystem
Das Ansaugsystem umfasst ferner eine Ladungskühlungsvorrichtung
Der Betrieb des Ansaugsystems
Während des normalen stationären Betriebs des Motors
Wenn die Drosselposition erhöht ist, können der erste und zweite elektrische Superlader
Wenn bestimmt wird, dass der erste und zweite elektrische Superlader
Wenn alternativ bestimmt wird, dass der erste und zweite elektrische Superlader
Wenn der Motor
Die vorstehend beschriebene konfigurierbare Anordnung ermöglicht, dass die vorteilhafteste Konfiguration der beiden elektrischen Superlader
Ausführungsform von Figur 7Embodiment of Figure 7
Das in
Die Ventilbaugruppe
Jeder des ersten, zweiten und dritten Ventilkanals
Die drei Ventilelemente
Die gemeinsame Welle
Die Ventilbaugruppe
Das Ansaugsystem
Durch das Ersetzen des ersten, zweiten und dritten Ventils der Ausführungsform von
In anderen Ausführungsformen ist es möglich, dass eine integrierte Ventilbaugruppe angeordnet ist, um den Luftstrom nur durch zwei des ersten, zweiten und dritten Strömungswegs
Das Ansaugsystem
Das Ansaugsystem
Der erste und zweite elektrische Superlader
Der erste und zweite elektrische Superlader
Der erste und zweite elektrische Superlader
Der erste und zweite elektrische Superlader
Wenn sich der erste und zweite Superlader
Das Ansaugsystem
Das Ansaugsystem
Der erste, zweite und dritte Strömungsweg
Das Ansaugsystem ist mit einer Ventilbaugruppe
Jeder des ersten, zweiten und dritten Strömungskanals
Das erste, zweite und dritte Ventilelement
Das zweite und dritte Ventilelement
Der gemeinsame Aktor
Die Ventilbaugruppe
Das Ansaugsystem
Das Ansaugsystem umfasst ferner eine Ladungskühlungsvorrichtung
Der Betrieb des Ansaugsystems
Während des normalen stationären Betriebs des Motors
Wenn die Drosselposition erhöht ist, können der erste und zweite elektrische Superlader
Wenn bestimmt wird, dass der erste und zweite elektrische Superlader
Wenn alternativ bestimmt wird, dass der erste und zweite elektrische Superlader
Wenn der Motor
Die vorstehend beschriebene konfigurierbare Anordnung ermöglicht, dass die vorteilhafteste Konfiguration der beiden elektrischen Superlader
Die Verwendung einer gemeinsamen Ventilbaugruppe
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform umfasst die Ventilbaugruppe
In der Ausführungsform von
Man wird zu schätzen wissen, dass in einer anderen Ausführungsform eine ähnliche Ventilbaugruppe gleichermaßen angeordnet sein könnte, um den Strömungsweg
In der Ausführungsform von
Man wird zu schätzen wissen, dass eine Ventilbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls in anderen Einlass- und Abgassystemen verwendet werden kann, bei welchen es gewünscht wird, mehrere Gasstromwege zu öffnen und zu schließen. Zum Beispiel veranschaulicht
Zahlreiche Modifikationen können an beliebigen der vorstehenden Beispiele vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung nach der Definition in den beigefügten Patentansprüchen abzuweichen. Zum Beispiel kann der Turbolader, der in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen enthalten ist, durch einen anderen Typ von Ladevorrichtung ersetzt werden, wie zum Beispiel einen herkömmlichen mechanischen Superlader, oder er kann alternativ insgesamt weggelassen werden. Andere Modifikationen und Variationen sind dem Fachmann ersichtlich.Numerous modifications may be made to any of the foregoing examples without departing from the scope of the present invention as defined by the appended claims. For example, the turbocharger included in each of the embodiments described above may be replaced by another type of charging device, such as a conventional mechanical supercharger, or alternatively may be omitted altogether. Other modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.
Claims (47)
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