CN117905856A - 用于发动机的主动控制附件驱动系统及发动机 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种用于发动机的主动控制附件驱动系统及发动机。主动控制附件驱动系统包括：扭转减振机构、张紧机构以及附接于所述扭转减振机构和所述张紧机构的皮带，所述皮带由皮带起动器驱动并适于带动至少一个附件运行；其中，所述张紧机构包括张紧轮以及由电子控制单元控制的主动张紧器，所述张紧机构配置为：所述电子控制单元至少基于皮带特征参数控制所述主动张紧器对所述皮带主动施加张力。本公开的主动控制附件驱动系统以简单低成本且重量低的方式实现对皮带张力的控制进而稳定可靠地驱动发动机附件，而无需对扭转减振机构进行解耦。该系统还能够主动控制皮带寿命，从而对系统进行预防性维护，避免皮带故障，提高了系统的鲁棒性。

Description

用于发动机的主动控制附件驱动系统及发动机

技术领域

本公开总的涉及车辆制造技术领域，更具体地，涉及一种能够主动控制发动机中皮带张力的主动控制附件驱动系统，以及具有该主动控制附件驱动系统的发动机。

背景技术

汽车发动机通常包括若干由发动机驱动的附属装置或附件，附属装置可以包括动力转向泵，空调压缩机，交流发电机等等。这些附属装置中的每个附属装置通常都具有一个皮带轮，皮带轮通过皮带连接到发动机曲轴皮带轮上，从而每个附属装置都随着曲轴旋转而由皮带驱动。

随着汽车保有量的不断增加，消费者更加关注驾驶感受，尤其是车辆的NVH(噪声、振动和声振粗糙度)性能，而汽车发动机的扭矩输出波动会直接影响NVH性能。为了改善发动机的扭矩波动，通常的做法是主动减振和被动减振，其中，主动减振是从发动机源头上避免扭矩波动，被动减振是在发动机输出端增加双质量飞轮或者扭转减振器(TVD)。主动减振涉及发动机设计，改进难度较大，因而被动减振是目前普遍采用的方式。随着技术的发展，双质量飞轮由于成本高昂、系统复杂、重量较大等问题已逐渐被扭转减振器取代。然而，现有扭转减振器仍然存在成本高、重量大以及解耦部件繁多、系统复杂等需要改进的问题。

发明内容

本公开的目的在于提出一种用于发动机的主动控制附件驱动系统，该系统由电子控制单元(ECU)实现对皮带张紧力的主动控制，无需对扭转减振器进行解耦，也无需复杂的机械部件进行操作，从而降低成本并提高系统稳定性。

为此，根据本公开的一方面，提供一种用于发动机的主动控制附件驱动系统，所述主动控制附件驱动系统包括：扭转减振机构、张紧机构以及附接于所述扭转减振机构和所述张紧机构的皮带，所述皮带由皮带起动器驱动并适于带动至少一个附件运行；其中，所述张紧机构包括张紧轮以及由电子控制单元控制的主动张紧器，所述张紧机构配置为：所述电子控制单元至少基于皮带特征参数控制所述主动张紧器对所述皮带主动施加张力。

根据上述技术构思，本公开可进一步包括任何一个或多个如下的可选形式。

在某些可选形式中，所述电子控制单元至少基于皮带寿命映射、发动机特性映射计算并发送信号，以控制所述主动张紧器对所述皮带主动施加张力。

在某些可选形式中，所述电子控制单元还基于张紧器特性映射计算并发送信号，以控制所述主动张紧器对所述皮带主动施加张力。

在某些可选形式中，所述主动张紧器配置为：当发动机启动时，所述电子控制单元控制所述主动张紧器对所述皮带施加增加的张力；当发动机正常运行时，所述电子控制单元控制所述主动张紧器对所述皮带施加减小的张力。

在某些可选形式中，所述主动张紧器包括调节件和执行件，所述调节件通过液压产生扭矩，所述执行件邻近所述张紧轮布置并响应于液压产生的扭矩而移动，从而对所述皮带主动施加张力。

在某些可选形式中，所述皮带特征参数至少包括皮带温度、皮带运行时长。

在某些可选形式中，所述主动控制附件驱动系统还包括用于检测皮带温度的第一传感器，所述第一传感器布置于所述扭转减振机构和所述皮带起动器之间，并与所述电子控制单元联接以反馈皮带温度。

在某些可选形式中，所述主动张紧器还包括用于检测液压的第二传感器，所述第二传感器与所述电子控制单元联接以反馈液压。

在某些可选形式中，所述执行件包括电磁阀，所述电磁阀与所述电子控制单元联接以反馈位移。

在某些可选形式中，所述电子控制单元还基于发动机特征参数控制所述主动张紧器对所述皮带主动施加张力，所述发动机特征参数至少包括发动机启动次数、发动机转速。

根据本公开的另一方面，还提供一种发动机，所述发动机包括上述的用于发动机的主动控制附件驱动系统，以及由所述主动控制附件驱动系统驱动的至少一个附件。

本公开的主动控制附件驱动系统以简单低成本且重量低的方式实现对皮带张力的控制进而稳定可靠地驱动发动机附件，而无需对扭转减振机构进行解耦。该系统还能够主动控制皮带寿命，从而对系统进行预防性维护，避免皮带故障，提高了系统的鲁棒性。

附图说明

本公开的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的可选实施方式更好地理解，其中相同的附图标记标识相同或相似的部件，附图中：

图1是具有根据本公开一种实施方式的主动控制附件驱动系统的皮带传动示意图；

图2是图1中主动张紧器的示意图；

图3是皮带寿命映射的曲线示意图；

图4是张紧器特性映射的曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本公开的特定方式，而非限制本公开的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。

本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“联接”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

本文中，术语“第一”、“第二”并不用于限定先后顺序以及组件数量，除非另有说明。

已知的是，发动机在运行时曲轴会产生径向的扭转振动，同时会产生轴向的弯曲振动。针对曲轴的扭转振动，目前已采用扭转减振器来解决发动机中高转速下的扭转振动，但扭转减震器无法解决发动机在低速时仍存在的低速扭振问题。为此，现有方案中设计了解耦器来解决发动机的各个转速下的扭振问题。然而，解耦器体积较大、部件数量多、重量较大，不能主动控制，且存在噪声分贝大等问题，不利于普遍使用。

根据本公开的构思，提供一种改进的主动控制附件驱动系统，该系统通过电子控制单元主动控制对皮带施加的张力，有效可靠地保证了对发动机中附件的驱动，而无需对扭转减振器提供解耦设计。此外，该系统更加简单且节省成本，同时不存在增加NVH的风险。

图1示例性示出了根据本公开一种实施方式的主动控制附件驱动系统应用于发动机中的皮带传动示意图。该主动控制附件驱动系统包括：扭转减振机构20、张紧机构以及附接于扭转减振机构20和张紧机构的皮带30，所述皮带30由皮带起动器10驱动并适于带动至少一个附件50运行。其中，扭转减振机构20可采用常规的扭转减振器，其组成部件和原理不再赘述。

根据本公开，张紧机构包括张紧轮40以及由电子控制单元(ECU)控制的主动张紧器70，所述张紧机构配置为：电子控制单元至少基于皮带特征参数控制主动张紧器70对皮带30主动施加张力。具体地，当发动机启动时，也就是高加速度时，电子控制单元控制主动张紧器70对皮带30施加增加的张力，以使得皮带30能够带动至少一个附件运转，图中示例性示出一个附件50；当发动机正常运行时，电子控制单元控制主动张紧器70对皮带30施加减小的张力，在保证附件运转的同时提高皮带寿命，避免皮带故障。

在某些实施方式中，主动张紧器70包括调节件71和执行件。结合图2所示，调节件71配置为通过液压产生扭矩，执行件邻近张紧轮40布置并响应于液压产生的扭矩而移动，从而对皮带30主动施加张力。在所示实施方式中，执行件包括电磁阀72以及分别附接至皮带30的第一连接端73和附接至液压机构的第二连接端74，其中，至少第一连接端73可响应于液压产生的扭矩移动以对皮带30施加张力，电磁阀72与电子控制单元联接以反馈位移。

有利地，主动控制附件驱动系统的电子控制单元中存储有皮带寿命映射、发动机特性映射，电子控制单元至少基于皮带寿命映射、发动机特性映射对输入参数计算并发送信号，以控制主动张紧器70对皮带30主动施加张力。这里的输入参数包括但不限于皮带特征参数和发动机特征参数。

作为示例，皮带特征参数至少包括皮带温度、皮带运行时长，发动机特征参数至少包括发动机启动次数、发动机转速。可选地，发动机特征参数还包括发动机状态、空调压缩机状态、皮带起动器状态等等。应理解，发动机特征参数可通过发动机自身监测装置(例如转速传感器)检测获得。根据本公开，主动控制附件驱动系统还包括用于检测皮带温度的第一传感器60，如图1所示，第一传感器60布置于扭转减振机构20和皮带起动器10之间的皮带上方，并与电子控制单元联接以反馈皮带温度。

结合图3所示例的皮带寿命映射图，通过将皮带寿命映射、发动机特性映射存入电子控制单元之中，当例如皮带温度、皮带运行时长等皮带特征参数以及例如发动机启动次数、发动机转速等发动机特征参数输入至电子控制单元，电子控制单元能够将输入参数与映射进行比较，从而主动控制对皮带施加的张力，延长皮带使用寿命。具体而言，电子控制单元根据皮带特征参数和皮带寿命映射计算皮带伸长量，并发送信号至主动张紧器70，通过调节件71产生扭矩或阻尼，以促使执行件施加张力来适应皮带。以此方式，本公开的主动控制附件驱动系统提供了预防性维护功能，例如在皮带故障前能够输出皮带维护信息提供给用户，从而及时更换皮带，提高系统的稳定性。

有利地，电子控制单元还基于张紧器特性映射计算并发送信号，以控制主动张紧器70对皮带30主动施加张力。结合图4示例的张紧器特性映射图，主动张紧器距离皮带的位移越小则所提供的负载或扭矩或阻尼越大，从而皮带张力增加，带动附件运动的同时产生的振动也就越小。如此，当发动机启动或突发紧急情况而高加速度状态时，电子控制单元控制主动张紧器调节液压，并使得执行件响应液压变化朝向皮带移动以向皮带提供更大的扭矩，保证系统及发动机附件的正常运作；发动机正常运行时，电子控制单元控制主动张紧器以使得执行件反向移动向皮带提供较小的扭矩，从而避免皮带受损，延长皮带使用寿命。

在某些实施方式中，如图2所示，主动张紧器70还包括用于检测液压的第二传感器75，例如压力传感器，所述第二传感器与电子控制单元联接以反馈液压。这样，电子控制单元的输入参数例如包括但不限于皮带温度、皮带运行时长、发动机启动次数、发动机转速、发动机状态、空调压缩机状态、皮带起动器状态、主动张紧器液压值、主动张紧器位移值等，电子控制单元基于内部皮带寿命映射、发动机特性映射、张紧器特性映射等计算并输出信号发送至主动张紧器，使得主动控制液压产生扭矩以驱动执行件对皮带施加张力，所施加的张力针对发动机和/或皮带的不同状态主动施加为增加的较大张力或减小的较小张力，从而较大张力仅在特定状态下施加，延长了皮带及其它系统元件的使用寿命。同时，该系统能够输出皮带维护信息给用户，起到预防性维护功能。

相比于现有技术中的扭转减振方式，本公开的主动控制附件驱动系统以简单的结构和大幅降低的成本提高了系统稳定性和可靠性，不需要机械部件产生扭矩或阻尼，且无需针对扭转减振机构提供解耦器，系统部件数量少、重量轻，并具有皮带寿命管理的功能，显著降低了维护成本。

这里应当理解的是，图中所示实施方式仅显示了根据本公开的主动控制附件驱动系统的各可选部件的可选形状、尺寸和布置方式，然而其仅为示意而非限制，在不背离本公开的思想和范围的情况下，亦可采取其他形状、尺寸和布置方式。

以上已揭示本公开的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本公开的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本公开的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本公开的保护范围由权利要求所确定。

Claims (11)

1.一种用于发动机的主动控制附件驱动系统，其特征在于，所述主动控制附件驱动系统包括：扭转减振机构(20)、张紧机构(40，70)以及附接于所述扭转减振机构(20)和所述张紧机构的皮带(30)，所述皮带(30)由皮带起动器(10)驱动并适于带动至少一个附件(50)运行；其中，所述张紧机构(40，70)包括张紧轮(40)以及由电子控制单元控制的主动张紧器(70)，所述张紧机构配置为：所述电子控制单元至少基于皮带特征参数控制所述主动张紧器(70)对所述皮带(30)主动施加张力。

2.根据权利要求1所述的用于发动机的主动控制附件驱动系统，其特征在于，所述电子控制单元至少基于皮带寿命映射、发动机特性映射计算并发送信号，以控制所述主动张紧器(70)对所述皮带(30)主动施加张力。

3.根据权利要求2所述的用于发动机的主动控制附件驱动系统，其特征在于，所述电子控制单元还基于张紧器特性映射计算并发送信号，以控制所述主动张紧器(70)对所述皮带(30)主动施加张力。

4.根据权利要求1所述的用于发动机的主动控制附件驱动系统，其特征在于，所述主动张紧器(70)配置为：当发动机启动时，所述电子控制单元控制所述主动张紧器(70)对所述皮带(30)施加增加的张力；当发动机正常运行时，所述电子控制单元控制所述主动张紧器(70)对所述皮带(30)施加减小的张力。

5.根据权利要求1所述的用于发动机的主动控制附件驱动系统，其特征在于，所述主动张紧器(70)包括调节件(71)和执行件(72，73，74)，所述调节件(71)通过液压产生扭矩，所述执行件(72，73，74)邻近所述张紧轮(40)布置并响应于液压产生的扭矩而移动，从而对所述皮带(30)主动施加张力。

6.根据权利要求1所述的用于发动机的主动控制附件驱动系统，其特征在于，所述皮带特征参数至少包括皮带温度、皮带运行时长。

7.根据权利要求6所述的用于发动机的主动控制附件驱动系统，其特征在于，所述主动控制附件驱动系统还包括用于检测皮带温度的第一传感器(60)，所述第一传感器(60)布置于所述扭转减振机构(20)和所述皮带起动器(10)之间，并与所述电子控制单元联接以反馈皮带温度。

8.根据权利要求5所述的用于发动机的主动控制附件驱动系统，其特征在于，所述主动张紧器(70)还包括用于检测液压的第二传感器(75)，所述第二传感器(75)与所述电子控制单元联接以反馈液压。

9.根据权利要求5所述的用于发动机的主动控制附件驱动系统，其特征在于，所述执行件包括电磁阀(72)，所述电磁阀(72)与所述电子控制单元联接以反馈位移。

10.根据权利要求1所述的用于发动机的主动控制附件驱动系统，其特征在于，所述电子控制单元还基于发动机特征参数控制所述主动张紧器(70)对所述皮带(30)主动施加张力，所述发动机特征参数至少包括发动机启动次数、发动机转速。

11.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括根据权利要求1至10中任一项所述的用于发动机的主动控制附件驱动系统，以及由所述主动控制附件驱动系统驱动的至少一个附件(50)。