用于减小摩擦的系统和方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及减小车辆的发动机和变速器中的摩擦。
【背景技术】
[0002]源自车辆的推进系统的一个或多个运动部件(例如，具有高速齿轮的变速器、曲轴箱等)周围的空气的阻力和摩擦会导致燃料效率损失和系统劣化。这些损失可能在车辆的曲轴箱内最为显著，其中曲轴箱内尤其在高发动机转速下是紊流。另外，曲轴周围的空气可能含有悬浮油滴，这会由于密度的增大而增大阻力，从而增加发动机负荷并降低燃料经济性。
[0003]在发电行业，可以通过使黏度比空气低的氢气涌入高速电机中而减小源自高速电机周围的空气的摩擦。然而，氢气可以被容易地点燃。
[0004]由于空气阻力与旋转部件周围的空气的密度成比例，所以也可以通过降低该密度而减小摩擦损失。可以通过减小包含旋转系统的外壳或壳体内的空气的量以在旋转系统内产生真空来减小密度。然而，由于旋转部件周围的气流提供了冷却效果以减小过热导致的劣化，所以消除或减小与旋转部件接触的空气的量会对机器有负面影响。
【发明内容】
[0005]发明人这里已经认识到了上述问题，并且找到了至少部分地解决这些问题的方法。一种至少部分地解决了上述问题并且能够实现减小内燃发动机中的摩擦这一技术效果的示例性方法是向发动机的变速器和曲轴箱填充或至少部分地填充气体燃料，例如甲烷。例如，发明人已经认识到，通过用较低密度的气体替换发动机曲轴箱内的空气的至少一部分，悬浮的油滴可以更容易地碰撞，从而形成更少的较大油滴，因此减小曲轴箱内的有效空气密度。因此，能够在提供充分的发动机冷却的同时减小空气阻力。另外，甲烷的黏度比空气低得多，并且空气中的甲烷的可燃性有限。
[0006]因此，在一个实施例中，车辆系统包括内燃发动机，该内燃发动机包括强制曲轴箱通风(PCV)系统、气体燃料源和变速器，其中气体燃料源通过流量控制阀与变速器流体连接，并且变速器与PCV系统的新鲜空气线路流体连接。流量控制阀构造成控制进入变速器箱的气体燃料的流量。这样，已有的源能够供给气体燃料到变速器箱中，然后通过PCV新鲜空气线路供给到曲轴箱中，从而减小变速器箱和曲轴箱内的摩擦。通过经由PCV新鲜空气线路将气体燃料引入到曲轴箱中，其流动可以被有利地用来经由PCV阀将漏气载送到进气歧管中。
[0007]在另一个实施例中，在第一条件期间，一种方法包括将气体燃料从气体燃料源输送到变速器以及随后输送到内燃发动机的PCV系统，其中第一条件包括计算出的漏气流率小于PCV阀流率。这样，可以基于已有的PCV阀流率将气体燃料输送至变速器和曲轴箱。通过确保当建模的漏气流率小于PCV阀流率时气体燃料被抽吸到变速器箱和曲轴箱中，可以防止气体燃料的过大流量。另外，还可以避免曲轴箱压力的过度增加。另外，通过基于估测的漏气流量来控制气体燃料的流量，可以在减小变速器和曲轴箱中的摩擦的同时保持期望的空燃比。
[0008]在另一个实施例中，车辆可以包括气体燃料源、包括PCV系统的内燃发动机、变速器以及控制器，其中气体燃料源通过流量控制阀与变速器流体连接，流量控制阀构造成控制进入变速器的气体燃料的流量，控制器具有可执行指令以在第一条件期间将气体燃料从气体燃料源输送到变速器以及随后输送到内燃发动机的PCV系统，其中第一条件包括计算出的漏气流率小于PCV阀流率且歧管真空大于曲轴箱真空，其中气体燃料的流率根据PCV阀流率与漏气流率之间的差计算，其中漏气流率基于发动机运行条件计算。
[0009]这样，可以通过向变速器箱和曲轴箱中的每一个部分地填充低密度气体来减小变速器和曲轴箱内经历的空气动力学摩擦损失。车辆内的已有的气体燃料源可以用于该目的，因而实现成本和空间节省。通过在建模的漏气流率小于PCV阀流率时使气体流动，燃料流可以补偿存在的流率差。另外，通过在歧管真空大于曲轴箱真空的条件下使低密度气体流动，气体燃料可以容易地与漏气一起被抽吸到歧管中。总体而言，可以实现燃料经济性的优点。
[0010]根据本发明的一个方面，提供了一种车辆系统，包括:发动机；气体燃料源；以及被围封在变速器箱内的变速器，变速器经由流量控制阀与气体燃料源流体连接，并且与发动机内的强制曲轴箱通风(PCV)新鲜空气线路流体连接。
[0011]根据本发明的一个实施例，流量控制阀构造成控制进入变速器的气体燃料的流量。
[0012]根据本发明的一个实施例，该车辆系统还包括与变速器和气体燃料源流体连接的抽取箱。
[0013]根据本发明的一个实施例，气体燃料的黏度低于空气的黏度。
[0014]根据本发明的一个实施例，气体燃料源包括甲烷。
[0015]根据本发明的另一方面，提供了一种用于发动机的方法，包括:
[0016]基于PCV流量将来自气体燃料源的气体燃料输送至发动机的变速器。
[0017]根据本发明的一个实施例，该方法还包括:响应于漏气流率降到PCV阀流率以下而开始从气体燃料源向变速器输送气体燃料。
[0018]根据本发明的一个实施例，该方法还包括在歧管真空大于曲轴箱真空时停止气体燃料向变速器的流动。
[0019]根据本发明的一个实施例，气体燃料以PCV阀流率与漏气流率之差的流率被输送。
[0020]根据本发明的一个实施例，该方法还包括在发动机关闭时停止从气体燃料源向变速器输送气体燃料。
[0021]根据本发明的一个实施例，该方法还包括响应于空燃比过度偏稀而降低气体燃料的流率。
[0022]根据本发明的一个实施例，该方法还包括响应于减速断油事件而确定输送至变速器的过量气体燃料量以及使气体燃料的流率降低对应于过量气体燃料量的量。
[0023]根据本发明的一个实施例，该方法还包括将过量的气体燃料存储在与变速器、PCV系统和气体燃料源流体连接的抽取箱中。
[0024]根据本发明的一个实施例，该方法还包括响应于车辆启停事件而确定输送至变速器的过量气体燃料量以及使气体燃料的流率降低对应于过量气体燃料量的量。
[0025]根据本发明的一个实施例，该方法还包括将过量的气体燃料存储在与变速器、PCV系统和气体燃料源流体连接的抽取箱中。
[0026]根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括:发动机，发动机包括经由流量控制阀与气体燃料源流体连接的变速器；变速器与PCV系统的新鲜空气进气线路流体连接；以及控制器，控制器具有存储在存储器中的可执行指令，以响应于漏气流率小于PCV阀流率而将来自气体燃料源的气体燃料输送至变速器。
[0027]根据本发明的一个实施例，流量控制阀构造成以PCV阀流率与漏气流率之差的气体燃料流率输送气体燃料。
[0028]根据本发明的一个实施例，可执行指令还包括响应于发动机关闭而关闭流量控制阀。
[0029]根据本发明的一个实施例，可执行指令还包括响应于歧管真空低于曲轴箱真空而关闭流量控制阀。
[0030]应当理解的是，提供上面的概述是为了以简化的形式引入将在详细的描述中进一步说明的一系列概念。其并不意在确定要求保护的主题的关键或必要特征，其中要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决在前面或者在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施例。
【附图说明】
[0031]图1示意性地描绘了根据本公开的车辆的示例性实施例。
[0032]图2示出了具有强制曲轴箱通风(PCV)系统的发动机的示例。
[0033]图3描绘了图示出可以将气体燃料输送到变速器中时的条件的流程图。
[0034]图4描绘了示出控制气体燃料流的示例性程序的流程图。
[0035]图5示出了描绘影响气体燃料流率的各种条件的示例性操作图。
具体实施例
[0036]在诸如图1所示的车辆之类的车辆的推进系统中，源自空气阻力的动力损失与部件在其中旋转的气体或流体的密度成正比。因此，能够通过减小旋转部件(例如变速器和曲轴箱中的旋转部件)周围的气体的密度来减小这种动力损失。
[0037]除了动力损失之外，旋转部件之间的相互摩擦还可以产生一定量的热量。为了防止发动机过热，可以通过冷却系统或运行期间的车辆运动来移除和转移该热量到其他位置，例如大气中或舱室中。因此，尽管可以在无空气的真空或低压情况下减小动力损失，但可能减小或消除对热量的移除，从而导致发动机劣化。因此，在确定变速器和曲轴箱内的压力时，空气阻力减小应当平衡源自空气阻力的动力损失与期望的冷却。
[0038]密度因此还有刚性箱体(例如变速器和发动机曲轴箱)内的阻力是箱体内的气体的质量和含有的气体的分子属性两者的函数。在标准的温度和压力下，环境空气具有大约1.2kg/m3的密度，而甲烷具有大约0.66kg/m3的密度。因此，气体的密度和源自阻力的动力损失可以通过用一定量的甲烷气体或环境空气-甲烷气体混合物代替变速器和/或曲轴箱内的大气而被减小。
[0039]压缩天然气(CNG)发动机可以使用含有一定量的甲烷用于燃烧的燃料源来工作。因此，在CNG发动机中，可以获得一定量的甲烷以输送到发动机PCV系统中而无需添加额外的甲烷源。另外，在CNG发动机中，在吸收变速器和发动机曲轴箱中的一定量的热量之后从发动机PCV系统中排出的甲烷可以循环到发动机燃料线路中用于燃烧，从而使燃料损失最小化。
[0040]在一个示例中，本文公开的系统可以在具有由CNG供给燃料的内燃发动机的常规前轮驱动(FWD)或后轮驱动(RWD)车辆中使用。气体燃料(例如CNG)可以被供给到变速器箱并且继续被供给到PCV系统的新鲜空气进气道和曲轴箱，如图1和图2所示。控制器可以配置成执行程序，例如图3和图4所示的程序，以基于PCV阀流率和各种发动机运行条件控制供给至变速器和发动机PCV系统的气体燃料的量。气体流也可以取决于发动机事件，例如减速断油(DFSO)、启停事件等(图5)。
[0041]在非CNG发动机实施例中，CNG可以通过单独的CNG源箱被提供至