СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая полезная модель относится к параллельной компоновке снабженных клапанами аспираторов, присоединенных к системе двигателя. Интенсивность объединенного движущего потока через аспираторы может регулироваться, чтобы добиваться насосных характеристик, сравнимых с таковыми у традиционного вакуумного насоса с электроприводом или приводом от двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Системы двигателя транспортного средства могут включать в себя различные применяющие разрежение устройства, которые приводятся в действие с использованием разрежения. Таковые, например, могут включать в себя усилитель тормозов. Разрежение, используемое этими устройствами, может обеспечиваться специальным вакуумным насосом, таким как вакуумный насос с электрическим приводом или с приводом от двигателя. Несмотря на то, что такие вакуумные насосы преимущественно дают насосную кривую, которая является зависящей от давления во впускном коллекторе, они делают это за счет эффективности использования топлива и/или энергии. В качестве альтернативы таким потребляющим ресурсы вакуумным насосам, один или более аспираторов могут быть присоединены к системе двигателя для использования потока воздуха двигателя для формирования разрежения. Аспираторы (которые, в качестве альтернативы, могут называться эжекторами, диффузорными насосами, струйными насосами и эдукторами) являются пассивными устройствами, которые обеспечивают недорогое формирование разрежения, когда используются в системах двигателя. Величина разрежения, формируемого на аспираторе, может регулироваться посредством управления скоростью движущего потока воздуха через аспиратор. Например, когда включены в систему впуска двигателя, аспираторы могут формировать разрежение с использованием энергии, которая иначе терялась бы на дросселирование, а сформированное разрежение может использоваться в устройствах с вакуумным приводом, таких как усилители тормозов.
Несмотря на то, что аспираторы могут формировать разрежение с более низкой стоимостью и с улучшенной эффективностью по сравнению с вакуумными насосами, их использование в системах впуска двигателя традиционно было ограничено давлением во впускном коллекторе. Тогда как традиционные вакуумные насосы дают насосную кривую, которая является независимой от давления во впускном коллекторе, насосные кривые для аспираторов, скомпонованных в системе впуска двигателя, могут быть неспособными согласованно давать требуемые рабочие характеристики на диапазоне давлений во впускном коллекторе. Некоторые подходы для решения этих проблем включают в себя размещение клапана последовательно с аспиратором или включение клапана в конструкцию аспиратора. Величина открывания клапана, в таком случае, регулируется, чтобы регулировать интенсивность движущего потока воздуха через аспиратор и, тем самым, регулировать величину разрежения, формируемого на аспираторе. Посредством регулирования величины открывания клапана, может меняться количество воздуха, текущего через аспиратор, и интенсивность потока воздуха, тем самым, регулируя формирование разрежения, по мере того, как меняются условия эксплуатации двигателя, такие как давление во впускном коллекторе. Однако, такие клапаны могут добавлять значительные затраты на компоненты и эксплуатационные затраты в системы двигателя. Как результат, стоимость включения в состав клапана может уменьшать преимущества управления разрежением посредством аспиратора.
Чтобы принять меры в ответ на, по меньшей мере, некоторые из этих проблем, авторы настоящей заявки идентифицировали параллельную компоновку снабженных клапаном аспираторов, которая, когда включена в систему двигателя, может преимущественно давать насосную кривую, сопоставимую с насосной кривой вакуумного насоса с традиционным приводом, без потерь стоимости и эффективности традиционного вакуумного насоса. Например, авторы настоящей заявки осознали, что клапаны многочисленных снабженных клапаном аспираторов, скомпонованных параллельно и шунтирующих впускной дроссель, могут управляться на основании разрежения во впускном коллекторе и/или на основании требуемого потока воздуха двигателя для минимизации потерь на дросселирование наряду с формированием разрежения для использования устройствами с вакуумным силовым приводом. Так как используются многочисленные параллельные аспираторы, каждый аспиратор может иметь относительно небольшой диаметр протока и, все же, компоновка по-прежнему может добиваться общей интенсивности движущего потока, соразмерного с таковым у одиночного большего аспиратора, когда необходимо. Относительно небольшие диаметры протока аспираторов дают возможность использования меньших, более дешевых клапанов, управляющих их движущим потоком. Кроме того, относительные диаметры протока параллельных аспираторов могут выбираться стратегически, чтобы клапаны аспираторы управлялись на основании уровня разрежения во впускном коллекторе и/или требуемого потока воздуха двигателя, чтобы давать требуемую насосную кривую. Более того, так как интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов является управляемой с помощью клапанов, условия, где движущий поток через аспираторы может вызывать поток воздуха, больший, чем требуется, могут уменьшаться. Таким образом, поскольку интенсивность потока воздуха, большая, чем требуемая, может приводить к впрыску добавочного топлива, экономия топлива может улучшаться посредством использования компоновки аспираторов.
Из уровня техники известна система двигателя 141843, патентообладатель ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи (US)), содержащая: двигатель, включающий в себя впускной коллектор; компрессор для обеспечения подвергнутого наддуву заряда воздуха; перепускной канал компрессора, включающий в себя клапан перепускного канала компрессора для отведения первой части всасываемого воздуха в обход компрессора; первый аспиратор, присоединенный к перепускному каналу компрессора; дроссель, присоединенный во впускном коллекторе; перепускной канал дросселя, включающий в себя клапан перепускного канала дросселя, для отведения второй части всасываемого воздуха в обход дросселя; второй аспиратор, присоединенный к перепускному каналу дросселя; картер двигателя, присоединенный к впускному коллектору; и бачок для накопления паров топлива, вырабатываемых в топливном баке; и контроллер со считываемыми компьютером инструкциями для: приведения в действие компрессора, чтобы обеспечивать подвергнутый наддуву заряд всасываемого воздуха; во время эксплуатации с наддувом осуществления потока первой части отведенного всасываемого воздуха через первый аспиратор, с впускного отверстия аспиратора на выпускное отверстие аспиратора, и формирования разрежения на вакуумном впускном отверстии первого аспиратора; применения сформированного разрежения для втягивания паров топлива в первом направлении, из бачка и картера двигателя к входному потоку компрессора; и сжигания втянутых паров топлива в двигателе.
Но известная система не дает достаточную регулируемую интенсивность потока воздуха двигателя в условиях неисправности впускного дросселя.
В одном аспекте предложенной полезной модели раскрыта система для двигателя, содержащая: компоновку аспираторов, содержащую по меньшей мере два аспиратора, соединенных параллельно, по меньшей два из аспираторов имеют разные площади проходных сечений горловины; источник высокого давления, присоединенный по текучей среде к входу движущего потока компоновки аспираторов; приемник низкого давления, присоединенный по текучей среде к выходу смешанного потока компоновки аспираторов; множество клапанов, содержащих клапан, установленный последовательно с каждым аспиратором из компоновки аспираторов, каждый клапан скомпонован выше по потоку от соответствующего аспиратора из компоновки аспираторов; вакуумный резервуар, присоединенный по текучей среде к забирающим входам всех аспираторов из компоновки аспираторов; и контроллер с машинно-читаемыми командами для управления клапанами на основании требуемой интенсивности объединенного движущего потока через компоновку аспираторов, и на основании площадей проходных сечений горловин аспираторов.
В дополнительных аспектах раскрыто, что контроллер дополнительно содержит машинно-читаемые команды для: управления клапанами, чтобы не допускать никакого движущего потока через компоновку аспираторов, когда давление в приемнике низкого давления является меньшим, чем первое пороговое значение; управления клапанами, чтобы направлять движущий поток только через первый аспиратор, когда давление в приемнике низкого давления является большим, чем первое пороговое значение, но меньшим, чем второе пороговое значение; управления клапанами, чтобы направлять движущий поток только через второй аспиратор, причем площадь проходного сечения горловины второго аспиратора является большей, чем площадь проходного сечения горловины первого аспиратора, когда давление в приемнике низкого давления является большим, чем второе пороговое значение, но меньшим, чем третье пороговое значение; и управления клапанами, чтобы направлять движущий поток через и первый, и второй аспираторы, когда давление в приемнике низкого давления является большим, чем третье пороговое значение.
В дополнительных аспектах также раскрыто, что источник высокого давления является входом впускного дросселя, а приемник низкого давления является выходом впускного дросселя, и при этом, требуемая интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов основана на требуемой интенсивности потока воздуха двигателя; компоновка аспираторов содержит первый аспиратор и второй аспиратор, а множество клапанов содержит первый клапан, соответствующий первому аспиратору, и второй клапан, соответствующий второму аспиратору, причем площадь проходного сечения горловины первого аспиратора является половиной размера площади проходного сечения второго аспиратора, и при этом, контроллер дополнительно содержит машинно-читаемые команды для открывания ни одного, одного или обоих из первого и второго клапанов на основании требуемой интенсивности объединенного движущего потока через компоновку аспираторов и на основании площади проходных сечений горловины первого и второго аспираторов.
В дополнительных аспектах также раскрыто, что контроллер дополнительно содержит машинно-читаемые команды для: если требуемая интенсивность объединенного движущего потока является нулевой, не открывания ни одного из первого и второго клапанов; если требуемая интенсивность объединенного движущего потока находится на первом уровне, открывания первого клапана и закрывания второго клапана; если требуемая интенсивность объединенного движущего потока находится на втором уровне, причем второй уровень является более высоким, чем первый уровень, закрывания первого клапана и открывания второго клапана; и если требуемая интенсивность объединенного движущего потока находится на третьем уровне, причем третий уровень является более высоким, чем второй уровень, открывания обоих из первого и второго клапанов.
В дополнительных аспектах также раскрыто, что положение по умолчанию впускного дросселя является полностью закрытым положением, и при этом, контроллер дополнительно содержит машинно-читаемые команды для, во время неисправного состояния впускного дросселя, направляют весь поток всасываемого воздуха через компоновку аспираторов и управляют клапанами на основании требуемой интенсивности потока воздуха двигателя; источником высокого давления является вход компрессора, а приемником низкого давления является выход впускного дросселя; источником высокого давления является вход впускного дросселя, а приемником низкого давления является вход компрессора.
Авторы настоящей заявки установили, что параллельная компоновка снабженных клапаном аспираторов, описанная в материалах настоящей заявки, может преимущественно давать достаточную регулируемую интенсивность потока воздуха двигателя во время условий неисправности впускного дросселя. Соответственно, более дешевый впускной дроссель может использоваться вместо более дорогостоящего впускного дросселя с частично открытым положением без питания, который часто используется в системах двигателя, чтобы предоставлять возможность устойчивой работы двигателя в случае неисправности управления электронным дросселем.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагает идентификации ключевых или существенных признаков заявленного объекта полезной модели, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект полезной модели не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает принципиальную схему примерной системы двигателя, включающей в себя параллельную компоновку снабженных клапанами аспираторов, шунтирующих впускной дроссель.
Фиг. 2 показывает детализированный вид компоновки аспираторов, которая может быть включена в систему двигателя по фиг. 1.
Фиг. 3 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру, которая может быть реализована вместе с системой двигателя по фиг. 1 и компоновкой аспираторов по фиг. 2 для управления работой отсечных клапанов аспиратора, чтобы настраивать интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов.
Фиг. 4A показывает график идеальной характеристики компоновки аспираторов и реальной характеристики примерной компоновки аспираторов по интенсивности потока воздуха двигателя.
Фиг. 4B показывает таблицу, соотносящую положение отсечного клапана аспиратора с интенсивностью объединенного движущего потока через примерную компоновку аспираторов по фиг. 4A и уровнем разрежения во впускном коллекторе для примерной компоновки аспираторов.
фиг. 5 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру, которая может быть реализована для управления работой компоновки аспираторов, показанной на фиг. 1-2 и/или компоновки аспираторов, упомянутой на фиг. 4A-B.
Фиг. 6 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для управления впускным дросселем и отсечными клапанами аспиратора по фиг. 3 и/или способ по фиг. 5.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Предусмотрены способы и системы для управления интенсивностью движущего потока через параллельную компоновку снабженных клапаном аспираторов, присоединенную к системе двигателя, такую как системы двигателя по фиг. 1. Детализированный вид компоновки аспираторов, которая может быть включена в систему двигателя по фиг. 1, приведен на фиг. 2. Интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов может регулироваться посредством управления отсечными клапанами аспиратора компоновки аспираторов, например, в качестве функции давления во впускном коллекторе. Посредством регулировки отсечных клапанов аспиратора для усиления движущего потока через аспираторы по мере того, как возрастает давление во впускном коллекторе (например, по мере того, как убывает разрежение во впускном коллекторе), и посредством направления некоторого потока через впускной дроссель, когда требуемая интенсивность потока воздуха двигателя превышает максимальную интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов (фиг. 4A-B), требуемая интенсивность потока воздуха двигателя может достигаться на диапазоне давлений во впускном коллекторе, и большее разрежение может формироваться на аспираторах для использования потребляющих разрежение двигателя устройств. Во время условий неисправности дросселя, дроссель может шунтироваться, чтобы заряд всасываемого воздуха тек через компоновку аспираторов, и интенсивность потока воздуха двигателя могла регулироваться посредством управления отсечными клапанами аспираторов, чтобы преимущественно выдавать регулируемую интенсивность потока воздуха даже во время неисправности управления электронным дросселем (фиг. 5-6). Соответственно, компоновка аспираторов, описанная в материалах настоящей заявки, может добиваться насосной характеристики, подобной характеристике вакуумного насоса, без повышенной себестоимости и пониженной эффективности, типично ассоциированных с вакуумным насосом, и с уменьшенными потерями на дросселирование.
Обращаясь к фиг. 1, она показывает примерную систему 10 двигателя, включающую в себя двигатель 12. В представленном примере, двигатель 12 является двигателем с искровым зажиганием транспортного средства, двигатель включает в себя множество цилиндров (не показаны). События сгорания в каждом цилиндре приводят в движение поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал, как хорошо известно специалистам в данной области техники. Кроме того, двигатель 12 может включать в себя множество клапанов двигателя, для управления впуском и выпуском газов в множестве цилиндров.
Двигатель 12 имеет впуск 23 двигателя, который включает в себя воздушный впускной дроссель 22, связанный по текучей среде с впускным коллектором 24 двигателя по впускному каналу 18. Воздух может поступать во впускной канал 18 из системы впуска воздуха, включающей в себя воздушный фильтр 33 в сообщении с окружающей средой транспортного средства. Положение дросселя 22 может регулироваться контроллером 50 посредством сигнала, выдаваемого на электродвигатель или привод, включенный в дроссель 22, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как управление электронным дросселем. Таким образом, дроссель 22 может приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, выдаваемого во впускной коллектор и множество цилиндров двигателя. Как обсуждено выше, тогда как механизированные дроссели часто сконструированы, чтобы устанавливаться по умолчанию в открытое положение 6° или 7°, когда они без питания, например, так чтобы двигатель мог принимать достаточный поток воздуха, чтобы завершить текущую поездку даже в случае неисправности управления электронным дросселем (иногда указываемого ссылкой как операция «возврата в исходное положение»), дроссель 22 может иметь полностью закрытое положение по умолчанию. Полностью закрытое положение по умолчанию может использоваться вместе с параллельной компоновкой снабженных клапаном аспираторов, описанной в материалах настоящей заявки, так как объединенный движущий поток через компоновку может быть достаточным в случае неисправности управления электронным дросселем (например, интенсивность объединенного движущего потока компоновки аспираторов может иметь значение 7,5 грамм в секунду (г/с) в одном из неограничивающих примеров). Таким образом, как обсуждено выше, дорогостоящее частично открытое положение без питания впускного дросселя может исключаться. В качестве дополнительного преимущества над частично открытым положением без питания впускного дросселя, параллельная компоновка снабженных клапаном аспираторов дает многочисленные уровни потока воздуха для использования во время режима с неисправностью, зависящие от количества аспираторов в компоновке, обеспечивая лучшие рабочие характеристики во время операции возврата в исходное положение.
Датчик 58 массового расхода воздуха (MAF) может быть присоединен во впускном канале 18 для выдачи сигнала касательно массового расхода воздуха во впускном канале в контроллер 50. Несмотря на то что датчик 58 MAF размещен ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от компоновки 180 аспираторов в варианте осуществления, изображенном на фиг. 1, будет принято во внимание, что датчик 58 MAF может быть присоединен в другом месте в системе впуска или системе двигателя, а кроме того, может быть один или более дополнительных датчиков MAF, скомпонованных в системе впуска или системе двигателя. Кроме того, датчик 60 может быть присоединен к впускному коллектору 24 для выдачи сигнала касательно давления воздуха в коллекторе (MAP) и/или разрежения в коллекторе (MANVAC) в контроллер 50. Например, датчик 60 может быть датчиком давления или измерительным датчиком, считывающим разрежение, и может передавать данные в качестве отрицательного разрежения (например, давления) в контроллер 50.
В некоторых примерах, дополнительные датчики давления/разрежения могут быть присоединены в другом месте в системе двигателя, чтобы выдавать сигналы касательно давления/разрежения на других участках системы двигателя в контроллер 50.
В некоторых вариантах осуществления, система 10 двигателя является системой двигателя с наддувом, где система двигателя дополнительно включает в себя устройство наддува. В настоящем примере, впускной канал 18 включает в себя компрессор 90 для наддува заряда всасываемого воздуха, принятого по впускному каналу 18. Охладитель 26 наддувочного воздуха (или промежуточный охладитель) присоединен ниже по потоку от компрессора 90 для охлаждения подвергнутого наддуву заряда воздуха перед подачей во впускной коллектор. В вариантах осуществления, где устройство наддува является турбонагнетателем, компрессор 90 может быть присоединен к и приводиться в движение турбиной с приводом от выхлопной системы (не показана). Кроме того, компрессор 90 может, по меньшей мере частично, приводиться в движение электрическим двигателем или коленчатым валом двигателя.
Необязательный перепускной канал 28 может быть присоединен в параллель компрессору 90, с тем чтобы отводить часть всасываемого воздуха, сжатого компрессором 90, обратно выше по потоку от компрессора. Количество воздуха, отведенного через перепускной канал 28, может регулироваться открыванием перепускного клапана 30 компрессора (CBV), расположенного в перепускном канале 28. Посредством управления CBV 30 и изменения количества воздуха, отведенного через перепускной канал 28, может регулироваться давление наддува, обеспечиваемое ниже по потоку от компрессора. Эта конфигурация дает возможность регулирования наддува и сглаживания пульсаций.
В некоторых вариантах осуществления, система 10 двигателя может включать в себя систему принудительной вентиляции картера (PCV) (не показана), которая присоединена к впуску двигателя, так что газы в картере двигателя могут отводиться из картера двигателя управляемым образом. Там, во время условий без наддува (когда MAP является меньшим, чем барометрическое давление (BP)), воздух втягивается в картер двигателя через сапун или трубку 64 вентиляции. Трубка 64 вентиляции картера двигателя может быть присоединена к впускному каналу 18 свежего воздуха выше по потоку от компрессора 90. В некоторых примерах, трубка 64 вентиляции картера может быть присоединена ниже по потоку от воздушного фильтра 33 (как показано). В других примерах, трубка вентиляции картера может быть присоединена к впускному каналу 13 выше по потоку от воздушного фильтра 33. Как показано на фиг. 1, датчик 59 давления может быть присоединен в трубке 64 вентиляции картера, чтобы выдавать сигнал касательно давления в трубке вентиляции картера/давления на входе компрессора в контроллер 50.
Система 10 двигателя дополнительно включает в себя параллельную компоновку 180 снабженных клапаном аспираторов. В изображенном варианте осуществления, в качестве примера, компоновка 180 аспираторов включает в себя два аспиратора, аспираторы 150 и 160; однако, будет принято во внимание, что компоновка 180 аспираторов может включать в себя более чем два аспиратора (например, три, четыре, пять, шесть или более аспираторов), скомпонованных параллельно, не выходя из объема этого раскрытия. Один или оба из аспираторов 150 и 160 могут быть эжекторами, аспираторами, эдукторами, диффузорами, струйными насосами или подобными пассивными устройствами. Каждый аспиратор или компоновка 180 аспираторов является трехпортовым устройством, включающим в себя вход движущего потока, выход смешанного потока и забирающий вход, скомпонованный в горловине аспиратора. Например, аспиратор 150 включает в себя вход 153 движущего потока, выход 157 смешанного потока, горловину 161 и забирающий вход 165. Подобным образом, аспиратор 160 включает в себя вход 154 движущего потока, выход 156 смешанного потока, горловину 163 и забирающий вход 167. Как дополнительно описано ниже, движущий поток через каждый аспиратор создает поток всасывания на забирающем входе аспиратора, тем самым, формируя разрежение, например, которое может накапливаться в вакуумном резервуаре и выдаваться различным потребителям разрежения системы двигателя.
Отсечной клапан аспиратора (ASOV) размещен последовательно с каждым аспиратором из компоновки 180 аспираторов. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 1, ASOV 151 размещен последовательно с расположенным выше по потоку аспиратором 150, а ASOV 152 размещен последовательно с расположенным выше по потоку аспиратором 160. Более точно, ASOV 151 скомпонован выше по потоку от входа 153 движущего потока аспиратора 150 и ниже по потоку от входа 145 движущего потока компоновки 180 аспираторов, и, подобным образом, ASOV 152 скомпонован выше по потоку от входа 154 движущего потока аспиратора 160 и ниже по потоку от входа 145 движущего потока компоновки 180 аспираторов. Однако, будет принято во внимание, что, в других вариантах осуществления, ASOV могут быть скомпонованы ниже по потоку от выходов смешанного потока аспираторов, или ASOV могут быть неотъемлемой частью аспираторов (например, клапаны могут быть размещены в горловинах аспираторов). Одно из преимуществ расположения ASOV выше по потоку от соответствующего аспиратора состоит в том, что, когда ASOV находится выше по потоку, потеря давления, ассоциированная с ASOV, имеет меньшее влияние по сравнению с конфигурацией, где ASOV находится ниже по потоку от аспиратора или является неотъемлемой частью аспиратора.
В вариантах осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, ASOV 151 и 152 являются соленоидными клапанами, которые приводятся в действие электрически, и состояние каждого ASOV может управляться контроллером 50 на основании различных условий эксплуатации двигателя. Однако, в качестве альтернативы, ASOV могут быть пневматическими клапанами (например, с вакуумным приводом); в этом случае, приводящее в действие разрежение для клапанов может получаться из впускного коллектора и/или вакуумного резервуара, и/или других приемников низкого давления системы двигателя. Например, так как может быть полезным усиливать объединенный поток через компоновку аспираторов по мере того, как возрастает давление во впускном коллекторе, как описано в материалах настоящей заявки, может быть полезным использовать ASOV с вакуумным приводом, которые приводятся в действие на основании разрежения во впускном коллекторе. Пороговые значения приведения в действие таких клапанов с вакуумным приводом могут быть разными для разных аспираторов, чтобы добиваться разных требуемых уровней объединенного потока через компоновку аспираторов. В вариантах осуществления, где ASOV являются клапанами с пневматическим управлением, управление ASOV может выполняться независимо от модуля управления силовой передачей (например, ASOV могут управляться пассивно на основании уровней давления/разрежения в системе двигателя).
Приводятся ли они в действие электрически или разрежением, ASOV 151 и 152 могут быть любыми из двухпозиционных клапанов (например, двухходовых клапанов) или бесступенчато регулируемых клапанов. Двухпозиционные клапаны могут управляться до полного открытия или полного закрытия (заперто), чтобы полностью открытое положение двухпозиционного клапана было положением, в котором клапан не вызывает ограничение потока, а полностью закрытое положение двухпозиционного клапана было положением, в котором клапан ограничивает весь поток, так что никакой поток не может проходить через клапан. В противоположность, бесступенчато регулируемые клапаны могут быть частично открытыми с разными степенями. Варианты осуществления с бесступенчато регулируемыми ASOV могут давать большую гибкость управления интенсивностью объединенного движущего потока компоновки аспираторов с недостатком, что бесступенчато регулируемые клапаны могу быть гораздо более дорогими, чем двухпозиционные клапаны. В других примерах, ASOV 151 и 152 могут быть шиберными клапанами, поворотными пластинчатыми клапанами, тарельчатыми клапанами или другим пригодным типом клапана.
Как детально описано в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 3-6, состояния клапанов 151 и 152 могут регулироваться на основании различных условий эксплуатации двигателя, чтобы, тем самым, менять объединенный движущий поток (например, величину и/или интенсивность объединенного движущего потока) через компоновку аспираторов. В качестве используемого в материалах настоящей заявки, состояние клапана может быть полностью открытым, частично открытым (с разными степенями) или полностью закрытым. В одном из примеров, состояние каждого ASOV может регулироваться на основании давления во впускном коллекторе (например, из условия чтобы объединенный поток через компоновку аспираторов усиливался с повышением давления во впускном коллекторе). В еще одном примере, состояние каждого ASOV может регулироваться на основании требуемой величины и/или интенсивности потока воздуха двигателя. Будет принято во внимание, что ссылки на регулировку ASOV могут указывать ссылкой на активное управление с помощью контроллера 50 (например, как в варианте осуществления, изображенном на фиг. 1, где ASOV являются соленоидными клапанами) или пассивное управление, основанное на пороговых значениях вакуумного приведения в действие самих ASOV (например, в вариантах осуществления, где ASOV являются клапанами с вакуумным приводом). В качестве альтернативы или дополнительно, состояния ASOV могут регулироваться на основании уровня разрежения, накопленного в вакуумном резервуаре 38, например, для усиления объединенного потока через компоновку аспираторов в ответ на состояние низкого разрежения, когда такая операция приемлема ввиду текущих условий эксплуатации двигателя. Таким образом, посредством изменения движущего потока через аспираторы 150 и 160 с помощью регулировки состояния ASOV 151 и 152, величина разрежения, полученного на забирающих входах аспираторов, может модулироваться для удовлетворения потребностей в разрежении двигателя.
В примерном варианте осуществления, изображенном на фиг. 1, канал 80 соединяет компоновку 180 аспираторов с впускным каналом 18 в точке ниже по потоку от охладителя 26 наддувочного воздуха и выше по потоку от дросселя 22. Как показано, канал 80 разветвляется на параллельные протоки, каждый проток включает в себя один аспиратор из компоновки аспираторов; участок канала 80 выше по потоку точки разветвления в материалах настоящей заявки будет указываться ссылкой как движущий вход 145 компоновки 180 аспираторов (смотрите фиг. 2). Кроме того, как показано на фиг. 1, канал 86 соединяет компоновку 180 аспираторов с впускным коллектором 24. Как показано, параллельные протоки, содержащие в себе аспираторы компоновки аспираторов, соединяются в канале 86; участок канала 86 ниже по потоку от точки соединения в материалах настоящей заявки будет указываться ссылкой как выход 147 смешанного потока компоновки 180 аспираторов (смотрите фиг. 2). Таким образом, будет принято во внимание, что, несмотря на то что каждый отдельный аспиратор является трехпортовым устройством, включающим в себя вход движущего потока, выход смешанного потока и горловину/забирающий вход, сама компоновка аспираторов также имеет вход движущего потока и выход смешанного потока. Поток текучей среды, поступающий в вход движущего потока компоновки аспираторов, может отводиться через один или более аспираторов в зависимости от положений ASOV. Смесь потока текучей среды из входа движущего потока и потока всасывания, поступающего в каждый аспиратор через его забирающий вход («смешанный поток»), выходит из выхода смешанного потока аспиратора и объединяется со смешанным потоком других аспираторов из компоновки аспираторов перед выходом из компоновки аспираторов через выход 147 смешанного потока компоновки аспираторов.
Несмотря на то что примерная система двигателя, изображенная на фиг. 1, включает в себя компоновку аспираторов, шунтирующую впускной дроссель, будет принято во внимание, что вход движущего потока компоновки аспираторов, такой как компоновка 180 аспираторов, может быть присоединен к любому источнику высокого давления в системе двигателя (например, атмосфере, выпуску двигателя, картеру двигателя, входу компрессора, входу впускного дросселя, выходу компрессора или выходу охладителя наддувочного воздуха). Кроме того, выход смешанного потока компоновки аспираторов, такой как компоновка 180 аспираторов, может быть присоединен к любому приемнику низкого давления в системе двигателя (например, впускному коллектору, воздухозаборнику, картеру двигателя, выходу впускного дросселя или входу компрессора). В качестве альтернативы, отдельные аспираторы из компоновки аспираторов каждый может иметь разные источники высокого давления наряду с совместным использованием одного и того же приемника низкого давления (например, компоновка аспираторов может иметь общий выход смешанного потока, но не иметь общего входа движущего потока). В одном из неограничивающих примеров, источник высокого давления первого, меньшего аспиратора из компоновки аспираторов может быть вентиляцией картера, источник высокого давления второго, большего аспиратора из компоновки аспираторов может быть воздух на входе дросселя, и два аспиратора могут иметь общий приемник низкого давления (например, впускной коллектор). В этом примере, забирающий вход меньшего аспиратора может быть присоединен к системе продувки паров топлива, тогда как забирающий вход большего аспиратора может быть присоединен к другому источнику разрежения, такому как вакуумный резервуар или потребляющее разрежение устройство.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
2
2
Возвращаясь к аспираторам компоновки 180 аспираторов, проходное сечение горловины (например, площадь поперечного сечения протока через горловину аспиратора) у аспираторов может быть неравномерной в некоторых примерах. Например, как может быть видно на детализированном виде компоновки 180 аспираторов, изображенной на фиг. 2, горловина 161 аспиратора 150 имеет диаметр d, а горловина 163 аспиратора 160 имеет диаметр d. Как показано, диаметр d и получающаяся в результате площадь поперечного сечения протока через аспиратор 150 является меньшей, чем диаметр dи получающаяся в результате площадь поперечного сечения протока аспиратора 160. В одном из примеров, соотношение диаметров d с d может иметь значение 3,5 к 5; в этом случае, d может иметь значение 3,5 мм, а d может иметь значение 5 мм. При этом соотношении диаметров, площадь поперечного сечения протока в горловине аспиратора 150 приблизительно вдвое меньше площади поперечного сечения протока в горловине аспиратора 160 (например, если d и d имеют значения 3,5 мм и 5 мм соответственно, получающиеся в результате площади поперечного сечения протока в горловинах аспираторов 150 и 160 приблизительно имеют значения 9,62 мм и 19,63 мм, соответственно). Такая зависимость между проходными сечениями горловин аспираторов в компоновке аспираторов может преимущественно давать большую гибкость для объединенного потока движущего потока через аспиратор, как детализировано в материалах настоящей заявки. В вариантах осуществления с более, чем двумя аспираторами в компоновке аспираторов, все аспираторы из компоновки 180 аспираторов могут иметь разные диаметры/площади поперечного сечения (например, ни у одного из аспираторов нет одинакового диаметра/площади поперечного сечения протока). В качестве альтернативы, в таких вариантах осуществления, только некоторые аспираторы из компоновки аспираторов могут иметь разные диаметры/площади поперечного сечения протока (в таком случае, по меньшей мере два аспиратора компоновки будут иметь одинаковые диаметр/площадь поперечного сечения протока). В дополнительных примерных компоновках аспираторов, имеющих по меньшей мере два аспиратора, все из аспираторов компоновки аспираторов могут иметь одинаковые равномерные диаметр и площадь поперечного сечения протока. Будет принято во внимание, что в примерах, где поперечные сечения аспираторов (например, на горловинах аспираторов) являются не круглыми, а вместо этого, эллиптическими или прямоугольными в числе других примеров, может быть неуместным ссылаться на диаметры аспираторов; в таких примерах, могут упоминаться другие параметры, такие как площадь поперечного сечения протока.
Кроме того, в некоторых примерах, каждый параллельный проток сам может разветвляться на дополнительные параллельные протоки, каждый из которых содержит один или более аспираторов с одинаковыми или разными диаметрами/площадями поперечного сечения протока на своих горловинах, например, ниже по потоку от ASOV, которые затем соединяются в одиночный проток выше по потоку от канала, в котором все параллельные протоки соединяются выше по потоку от приемника низкого давления (например, впускного коллектора). Такие конфигурации могут обеспечивать дополнительную гибкость в управлении интенсивностью потока воздуха двигателя и формированием разрежения, например, во время неисправного состояния дросселя, где дроссель находится в полностью закрытом положении, и весь поток воздуха направляется через компоновку аспираторов. В таких примерах, аспираторы могут иметь общий источник высокого давления, такой как давление на входе дросселя (TIP), но разные приемники низкого давления, такие как впускной коллектор и давление на входе компрессора (CIP).
Как упомянуто ранее, каждый аспиратор из компоновки 180 аспираторов включает в себя забирающий вход на горловине аспиратора. В примерном варианте осуществления, изображенном на фиг. 1, забирающий вход 165 аспиратора 150 сообщается с вакуумным резервуаром 38 через канал 82. Вследствие сходящейся-расходящейся формы аспиратора 150, поток текучей среды, такой как воздух, из д входа 154 движущего потока в выход 156 смешанного потока аспиратора 150 может формировать низкое давление в горловине 161, а потому, на забирающем входе 165. Это низкое давление может вызывать поток всасывания из канала 82 в горловину 161 аспиратора 150, тем самым, формируя разрежение в вакуумном резервуаре 38. Запорный клапан 72, скомпонованный в канале 82, предотвращает обратный поток из аспиратора 150 в вакуумный резервуар 38, тем самым, предоставляя вакуумному резервуару 38 возможность сохранять разрежение, чтобы давления на движущем входе аспиратора 150 и в вакуумном резервуаре выравнивались. Несмотря на то что изображенный вариант осуществления показывает запорный клапан 72 в качестве отдельного клапана, в альтернативных вариантах осуществления, запорный клапан 72 может быть встроен в аспиратор. Подобно аспиратору 150, забирающий вход 167 аспиратора 160 сообщается с вакуумным резервуаром 38 через канал 84, и движущий поток через аспиратор 160 может вызывать поток из канала 84 в горловину 163 аспиратора 160, тем самым, формируя разрежение в вакуумном резервуаре 38. Подобно запорному клапану 72, описанному выше, запорный клапан 74, скомпонованный в канале 84, предотвращает обратный поток из аспиратора 160 в вакуумный резервуар 38. Будет принято во внимание, что, так как выход 147 смешанного потока компоновки 180 аспираторов сообщается с впускным коллектором 24, запорные клапаны 72 и 74 предотвращают поток текучей среды из впускного коллектора в вакуумный резервуар, например, который, в ином случае, мог бы возникать во время условий, когда давление во впускном коллекторе выше, чем давление в вакуумном резервуаре. Подобным образом, запорные клапаны 72 и 74 предохраняют текучую среду, такую как всасываемый заряд воздуха, от течения из канала 80 в вакуумный резервуар 38. Как показано на фиг. 1, каналы 82 и 84 соединяются в общий канал 89, который входит в вакуумный резервуар 38. Однако, в других примерах, каждый из каналов 82 и 84 может входить в вакуумный резервуар на разных окнах.
Вакуумный резервуар 38 может быть присоединен к одному или более устройств 39 потребления разрежения двигателя. В одном из неограничивающих примеров, потребляющее разрежение устройство 39 может быть усилителем тормозов, присоединенным к колесным тормозам транспортного средства, при этом, вакуумный резервуар 38 является вакуумной полостью перед диафрагмой усилителя тормозов, как показано на фиг. 1. В таком примере, вакуумный резервуар 38 может быть внутренним вакуумным резервуаром, выполненным с возможностью усиливать силу, выдаваемую водителем 130 транспортного средства через тормозную педаль 134 для применения колесных тормозов транспортного средства (не показанных)). Положение тормозной педали 134 может контролироваться датчиком 132 тормозной педали. В альтернативных вариантах осуществления, вакуумный резервуар может быть резервуаром-хранилищем низкого давления, включенным в систему продувки паров топлива, вакуумным резервуаром, присоединенным к перепускной заслонке для отработавших газов турбины, вакуумным резервуаром, присоединенным к клапану управления движением заряда, и т.д. В таких вариантах осуществления, потребляющие разрежение устройства 39 системы транспортного средства могут включать в себя различные клапаны с вакуумным приводом, такие как клапаны управления движением заряда, замок ступиц 4×4, переключаемые опоры двигателя, отопление, вентиляцию и охлаждение, контроль утечки вакуума, вентиляцию картера, рециркуляцию отработавших газов, газовые топливные системы, перепускные клапаны компрессора (например, CBV 30, показанный на фиг. 1), расцепитель колеса и полуоси, и т.д. В одном из примерных вариантов осуществления, ожидаемое потребление разрежения потребителями разрежения во время различных условий эксплуатации двигателя, например, может храниться в справочной таблице в памяти системы управления, и пороговое значение накопленного разрежения, соответствующее ожидаемому потреблению разрежения для текущих условий эксплуатации двигателя, может определяться посредством обращения к справочной таблице. В некоторых вариантах осуществления, как изображено, датчик 40 может быть присоединен к вакуумному резервуару 38 для выдачи оценки уровня разрежения в резервуаре. Датчик 40 может быть измерительным датчиком, считывающим разрежение, и может передавать данные в качестве отрицательного разрежения (например, давления) в контроллер 50. Соответственно, датчик 40 может измерять величину разрежения, накопленного в вакуумном резервуаре 38.
Как показано, вакуумный резервуар 38 может быть непосредственно или опосредованно присоединен к впускному коллектору 24 через запорный клапан 41, скомпонованный в перепускном канале 43. Запорный клапан 41 может предоставлять воздуху возможность втекать во впускной коллектор 24 из вакуумного резервуара 38 и может ограничивать поток воздуха в вакуумный резервуар 38 из впускного коллектора 24. Во время условий, где давление во впускном коллекторе является отрицательным, впускной коллектор может быть источником разрежения для вакуумного резервуара 38. В примерах, где потребляющее разрежение устройство 39 является усилителем тормозов, включение перепускного канала 43 в систему может гарантировать, что усилитель тормозов откачивается почти мгновенно всякий раз, когда давление во впускном коллекторе является более низким, чем давление в усилителе тормозов. Несмотря на то что изображенный вариант осуществления показывает перепускной канал 43, соединяющий общий канал 89 с каналом 86 в области выхода 147 смешанного потока компоновки аспираторов; другие непосредственные или опосредованные соединения впускного коллектора и вакуумного резервуара также ожидаемы.
Далее, со ссылкой на фиг. 3, показан примерный способ 300 для управления ASOV, чтобы добиваться требуемой интенсивности объединенного движущего потока через компоновку аспираторов. Способ по фиг. 3 может использоваться вместе с графиком и таблицей по фиг. 4A-B, и способами по фиг. 5 и 6.
На 302, способ 300 включает в себя измерение и/или оценку условий эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя, например, могут включать в себя, MAP/MANVAC, уровень накопленного разрежения (например, в вакуумном резервуаре), требуемый уровень накопленного разрежения, основанный на запросах разрежения от потребителей разрежения, число оборотов двигателя, температуру двигателя, температуру каталитического нейтрализатора, уровень наддува, MAF, условия окружающей среды (температуру, давление, влажность), и т.д.
После 302, способ 300 переходит на 304. На 304, способ 300 включает в себя определение требуемой интенсивности объединенного движущего потока через параллельную компоновку двух или более снабженных клапаном аспираторов. В одном из примеров, определение может производиться в контроллере 50 на основании сигналов, принятых с одного или более из датчика 60 MAP, датчика 40 разрежения, датчика 58 MAF и/или на основании положения дросселя 22 (например, которое может быть указывающим запрос крутящего момента водителя транспортного средства) и положения тормозной педали 134. Таким образом, определение может производиться на основании одного или более из требуемой интенсивности потока воздуха двигателя, уровня накопленного разрежения и текущих запросов разрежения, в числе других примеров.
После 304, способ 300 переходит на 306. На 306, способ 300 включает в себя управление ASOV (например, клапанами снабженных клапаном аспираторов), чтобы добиваться требуемой интенсивности объединенного движущего потока (например, требуемой интенсивности объединенного движущего потока, определенной на 304). Например, ASOV могут управляться в соответствии со способами по фиг. 5 и 6, и на основании графика и таблицы, изображенных на фиг. 4A-B.
Фиг. 4A показывает график 400 идеальной характеристики производительности компоновки аспираторов, а также реальной характеристики производительности компоновки аспираторов, включающей в себя два параллельных аспиратора, имеющих проходные сечения горловины в соотношении 1:2, в системе, такой как система двигателя по фиг. 1. Идеальная характеристика производительности показана на 420, а реальная характеристика производительности компоновки аспираторов показана на 410. Ось x представляет требуемую интенсивность потока воздуха двигателя (г/с), а ось y представляет действующую интенсивность потока воздуха двигателя (г/с). Требуемая интенсивность потока воздуха двигателя может определяться на основании условий эксплуатации двигателя, например, MAP/MANVAC, запроса крутящего момента от водителя транспортного средства, положения тормозной педали, и т.д. Действующая интенсивность потока воздуха двигателя может измеряться и/или оцениваться на основании сигналов с датчиков, таких как датчик 58 MAF, или на основании различных условий эксплуатации двигателя (например, положения дросселя и положений клапанов, таких как ASOV). Числовые значения интенсивности потока воздуха, показанные на графике 400, предназначены только в целях примера, и не являются ограничивающими. Кроме того, будет принято во внимание, что размерности графика 400 не являются ограничивающими; например, вместо интенсивности потока воздуха, оси могли бы представлять проходное сечение (например, проходное сечение дросселя и/или аспиратора).
Как может быть видно, идеальная характеристика 420 производительности имеет постоянный угловой коэффициент (более точно, угловой коэффициент 1 в изображенном примере). Таким образом, в изображенном примере, действующая интенсивность потока воздуха двигателя равна требуемой интенсивности потока воздуха двигателя в любой данной точке на характеристике. В противоположность, реальная характеристика 410 производительности компоновки аспираторов включает в себя «ступеньки», соответствующие открыванию/закрыванию ASOV, соответствующих двум параллельным аспираторам. В точках 402, 404 и 406, которые скомпонованы в углах ступенек, характеристики 420 и 410 пересекаются; в этих точках, производительность компоновки аспираторов является такой же, как производительность идеальной компоновки аспираторов, для соответствующих требуемой интенсивности потока воздуха двигателя и действующей интенсивности потока воздуха двигателя. Что касается компоновок аспираторов с более чем двумя параллельными аспираторами, ступеньки на таком графике будут меньшими (например, чем больше аспираторов, тем меньше ступеньки). Относительные проходные сечения горловин аспираторов в компоновке аспираторов также будут оказывать влияние на размер ступенек (а таким образом, частоту пересечения между реальной и идеальной характеристиками производительности). В вариантах осуществления, где ASOV являются бесступенчато регулируемыми клапанами, дополнительная тонкая регулировка производительности компоновки аспираторов может достигаться, так чтобы характеристика производительности компоновки аспираторов еще больше соответствовала идеальной характеристике производительности.
Как показано на графике 400, реальная характеристика 410 производительности компоновки аспираторов достигает максимума в точке 406 (соответствующей действующей интенсивности потока воздуха двигателя и требуемой интенсивности потока воздуха двигателя, которая находится между 5 и 10 г/с). Как будет описано со ссылкой на фиг. 4B, этот максимум соответствует максимальной интенсивности объединенного потока через компоновку аспираторов, когда оба аспиратора полностью открыты. Соответственно, так как компоновка аспираторов может не быть способной обеспечивать интенсивность потока воздуха, превосходящую этот максимальный уровень, может быть необходимым предоставлять по меньшей мере некоторому количеству всасываемого воздуха возможность проходить через другой тракт из источника высокого давления (например, впускного клапана) в приемник низкого давления (например, впускной коллектор). Например, если компоновка аспираторов расположена, как показано на фиг. 1, между впускным каналом и впускным коллектором, может быть необходимо по меньшей мере частично открывать впускной дроссель, из условия чтобы разность между максимальной интенсивностью объединенного потока через аспиратор и требуемой интенсивностью потока воздуха двигателя (например, интенсивность потока воздуха, которая достигалась бы в идеале для требуемой интенсивности потока воздуха двигателя), могла обеспечиваться потоком воздуха, дросселированным впускным дросселем. Например, как показано на графике 400, когда требуемая интенсивность потока воздуха двигателя имеет значение 15 г/с, действующая интенсивность потока воздуха двигателя, выдаваемая компоновкой аспираторов, имеет значение между 5 и 10 г/с (например, максимальную интенсивность объединенного потока). Стрелка, помеченная 408, указывает разность между интенсивностью потока воздуха двигателя, достигаемой идеальной компоновкой аспираторов при требуемой интенсивности потока воздуха двигателя в 15 г/с, и интенсивностью потока воздуха двигателя, достигаемой реально примерной компоновкой аспираторов на той же самой требуемой интенсивности тока воздуха двигателя. Как будет описано ниже со ссылкой на фиг. 6, когда впускной дроссель работает корректно, его положение может регулироваться, из условия чтобы интенсивность потока воздуха через дроссель могла добавляться к интенсивности объединенного движущего потока через компоновку аспираторов, чтобы добиваться требуемой интенсивности потока воздуха двигателя. В зависимости от условий эксплуатации двигателя, таких как накопленное разрежение и текущие запросы разрежения, и в зависимости от того, желательно ли приоритезировать интенсивность потока воздуха двигателя или минимизировать потери на дросселирование, может быть желательно направлять большее или меньшее количество всасываемого воздуха через компоновку аспираторов по отношению к впускному дросселю.
Фиг. 4B изображает таблицу 450, соотносящую положение двух ASOV, управляющих потоком текучей среды через аспираторы с проходными сечениями имеющих разные размеры горловин, с интенсивностью объединенного движущего потока через компоновку аспираторов и уровнем разрежения во впускном коллекторе. Таблица 450 направлена на вариант осуществления, где компоновка аспираторов включает в себя параллельно в точности два аспиратора, первый, меньший аспиратор с диаметром горловины 3,5 мм и второй, больший аспиратор с диаметром горловины 5 мм (которые дают в результате проходное сечение горловины во втором аспираторе, которая приблизительно в два раза больше проходного сечения горловины в первом аспираторе). Однако, будет принято во внимание, что подобные таблицы могли бы быть созданы для компоновок аспираторов, имеющих другое количество аспираторов и/или имеющих аспираторы с другими относительными диаметрами/площадями поперечного сечения протока горловины.
Как показано в первой строке таблицы 450, когда уровень разрежения во впускном коллекторе является большим, чем 40 кПа (например, когда отрицательное давление менее чем в 40 кПа присутствует во впускном коллекторе), двигатель может быть не способен давать перепускной поток дросселя. Соответственно, во время таких условий, может быть желательным закрывать оба ASOV, чтобы объединенный движущий поток через компоновку аспираторов имел значение 0. Закрывание ASOV может быть активным процессом в вариантах осуществления, где ASOV являются соленоидными клапанами (например, ASOV могут управляться контроллером, таким как контроллер 50 по фиг. 1). В качестве альтернативы, в вариантах осуществления, где ASOV являются пассивными клапанами, такими как клапаны с вакуумным приводом, каждый ASOV может быть присоединен к источнику разрежения и может открываться/закрываться на основании уровня разрежения в источнике разрежения; например, источником разрежения может быть впускной коллектор, и оба ASOV могут быть сконструированы, чтобы закрываться, когда разрежение во впускном коллекторе является большим, чем 40 кПа. В это время, весь поток всасываемого воздуха может направляться во впускной дроссель, и положение впускного дросселя может регулироваться на основании требуемой интенсивности потока воздуха двигателя.
Вторая строка таблицы 450 соответствует уровню разрежения во впускном коллекторе между 35 кПа и 40 кПа (например, давление во впускном коллекторе, которое является меньшим, чем -35 кПа, но большим, чем или равным -40 кПа). Когда разрежение во впускном коллекторе находится в этом диапазоне, может быть желательно иметь первый уровень интенсивности объединенного движущего потока через компоновку аспираторов. Первый уровень интенсивности объединенного движущего потока может достигаться посредством открывания ASOV, соответствующего первому, меньшему аспиратору, и закрывания ASOV, соответствующего второму, большему аспиратору. Первый уровень интенсивности объединенного движущего потока, например, может соответствовать точке 402 по фиг. 4A.
Третья строка таблицы 450 соответствует уровню разрежения во впускном коллекторе между 30 кПа и 35 кПа (например, давление во впускном коллекторе, которое является меньшим, чем -30 кПа, но большим, чем или равным -35 кПа). Когда разрежение во впускном коллекторе находится в этом диапазоне, может быть желательно иметь второй уровень интенсивности объединенного движущего потока через компоновку аспираторов. Второй уровень интенсивности объединенного движущего потока может достигаться посредством открывания ASOV, соответствующего второму, большему аспиратору, и закрывания ASOV, соответствующего первому, меньшему аспиратору. Второй уровень интенсивности объединенного движущего потока, например, может соответствовать точке 404 по фиг. 4A.
Четвертая строка таблицы 450 соответствует уровню разрежения во впускном коллекторе, меньшему, чем или равному 30 кПа и большему, чем 0 кПа (например, давлению во впускном коллекторе, которое является большим, чем -30 кПа, и меньшим, чем 0 кПа. Когда разрежение во впускном коллекторе находится в этом диапазоне, может быть желательно иметь третий уровень интенсивности объединенного движущего потока через компоновку аспираторов. Третий уровень интенсивности объединенного движущего потока может достигаться посредством открывания как ASOV, соответствующего второму, большему аспиратору, так и ASOV, соответствующего первому, меньшему аспиратору. Третий уровень интенсивности объединенного движущего потока, например, может соответствовать точке 406 по фиг. 4A, например, он может соответствовать максимальной интенсивности объединенного потока, описанной выше.
Так как соотношение площадей поперечного сечения протока на горловинах аспираторов примерной компоновки аспираторов, упомянутой на фиг. 4A-B, 1:2, первый, второй и третий уровни могут соответствовать интенсивностям потока, которые являются кратными числами общего коэффициента x. То есть, первый уровень интенсивности объединенного движущего потока может иметь значение x, второй уровень интенсивности объединенного движущего потока может иметь значение 2*x, а третий уровень интенсивности объединенного движущего потока может иметь значение 3*x. В примерах, где есть иная зависимость между площадями поперечного сечения протока горловин аспираторов из компоновки аспираторов, и в примерах, где другое количество аспираторов включено в компоновку аспираторов, математическая зависимость между разными уровнями интенсивности потока, достигаемыми компоновкой аспираторов, может быть иной, не выходя из объема настоящего раскрытия.
Далее, со ссылкой на фиг. 5, показан примерный способ 500 для управления работой компоновки аспираторов.
На 502, способ 500 включает в себя измерение и/или оценку условий эксплуатации двигателя, например, описанным выше образом для этапа 302 способа 300.
После 502, способ 500 переходит на 504. На 504, способ 500 включает в себя определение требуемой интенсивности потока воздуха двигателя. Например, требуемая интенсивность потока воздуха двигателя может определяться на основании условий эксплуатации двигателя, например, MAP/MANVAC, запроса крутящего момента от водителя транспортного средства, положения тормозной педали, и т.д.
После 504, способ 500 продолжается до 506. На 506, способ 500 включает в себя определение, присутствуют ли условия неисправности дросселя. В одном из неограничивающих примеров, система 46 управления может устанавливать флаг, когда диагностические процедуры указывают неисправность системы управления электронным дросселем, и определение, присутствуют ли условия неисправности дросселя, могут включать в себя проверку, установлен ли этот флаг. В качестве альтернативы, определение может производиться на основании показаний с датчика MAP, датчика MAF и/или различных других датчиков.
Если ответом на 506 является Нет, это указывает, что условия неисправности дросселя не присутствуют (например, управление электронным дросселем функционирует правильно), и способ 500 переходит на 508. На 508, способ 500 включает в себя определение, дают ли условия эксплуатации двигателя возможность шунтирования дросселя. Например, во время некоторых условий эксплуатации двигателя, требования к потоку воздуха двигателя могут быть такими, что необходимы полностью открытый дроссель и отсутствие шунтирования дросселя. В качестве альтернативы, во время других условий эксплуатации двигателя, может быть желательно отводить поток всасываемого воздуха через компоновку аспираторов, чтобы, тем самым, формировать разрежение для потребления потребителями разрежения системы двигателя наряду с избеганием потерь на дросселирование.
Если ответом на 508 является Да, указывая, что условия эксплуатации двигателя дают возможность шунтирования дросселя, способ 500 переходит на 510, чтобы определять, является ли требуемая интенсивность потока двигателя (например, в качестве определенной на 504) большей, чем максимальная интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов. Например, как описано выше со ссылкой на фиг. 4A, максимальная интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов может быть меньшей, чем требуемая интенсивность потока воздуха двигателя, и может быть необходимым предоставлять некоторому потоку воздуха возможность проходить через впускной дроссель, чтобы добиваться требуемой интенсивности потока воздуха двигателя.
Если ответом на 510 является Нет, требуемая интенсивность потока воздуха двигателя не является большей, чем максимальная интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов, и таким образом, дроссель может закрываться на 516. После 516, способ 500 переходит на 518, чтобы управлять ASOV на основании проходных сечений горловин аспираторов, требуемой интенсивности потока воздуха двигателя и условий эксплуатации двигателя. Соответственно, когда условия неисправности дросселя не присутствуют, условия эксплуатации двигателя дают возможность шунтирования дросселя, и требуемая интенсивность потока воздуха двигателя является меньшей, чем максимальная интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов, весь поток всасываемого воздуха может отводиться в обход впускного дросселя и через компоновку аспираторов, чтобы преимущественно избегать потерь на дросселирование наряду с формированием разрежения для использования различными потребителями разрежения системы двигателя. В некоторых примерах, управление ASOV может выполняться описанным выше образом со ссылкой на фиг. 4A-B; то есть, для данной требуемой интенсивности потока воздуха двигателя, каждый ASOV может быть открываться или закрываться (полностью или частично), чтобы интенсивности потока через аспираторы компоновки складывались в требуемую интенсивность потока воздуха двигателя. В примерах, где ASOV активно управляются контроллером, таким как контроллер 50 по фиг. 1, условия эксплуатации двигателя, такие как уровень накопленного разрежения и текущие запросы разрежения, также могут влиять на определение того, каким образом управлять ASOV. Например, если текущие запросы разрежения очень высоки, и неисправность одной или более систем двигателя с вакуумным силовым приводом является неизбежной, если не происходит пополнение разрежения, управление ASOV, например, может приоритезировать формирование разрежения над достижением требуемой интенсивности потока воздуха двигателя. После 518, способ 500 заканчивается.
Возвращаясь на 510, если ответом является Да, указывая, что требуемая интенсивность потока воздуха двигателя является большей, чем максимальная интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов, способ 500 переходит на 512. На 512, способ 500 включает в себя управление ASOV на основании проходных сечений горловин аспираторов, требуемой интенсивности потока воздуха двигателя и условий эксплуатации двигателя, а кроме того, по меньшей мере частичное открывание дросселя. В одном из примеров, этап 512 может выполняться в соответствии со способом 600 по фиг. 6, который будет описан ниже. После 512, способ 500 заканчивается.
Возвращаясь на 508, если ответом является Нет, указывающим, что условия эксплуатации двигателя не дают возможности шунтирования дросселя (например, весь всасываемый воздух должен проходить через дроссель), способ 500 переходит на 514. Условия эксплуатации двигателя могут не давать возможности шунтирования дросселя во время условий, где необходимо широко открытое положение дросселя, и где неприемлема никакая задержка, ассоциированная с ограничениями потока аспираторов. В качестве еще одного примера, если система управления диагностирует неисправность в одном или более из ASOV, это может создавать рабочее состояние двигателя, в котором шунтирование дросселя не допускается. На 514, способ включает в себя закрывание ASOV и управление дросселем на основании требуемой интенсивности потока воздуха двигателя и условий эксплуатации двигателя. В некоторых примерах, это может включать в себя увеличение открывания дросселя по мере того, как возрастает давление, приложенное к педали акселератора водителем транспортного средства. После 514, способ 500 заканчивается.
Возвращаясь к 506, если ответом на 506 является Да, указывая, что присутствуют условия неисправности дросселя, способ 500 переходит на 518, чтобы управлять ASOV описанным выше образом. Системы двигателя, включающие в себя компоновки аспираторов, описанные в материалах настоящей заявки, могут использовать впускные дроссели, которые не имеют дорогостоящего частично открытого положения без питания; взамен, они могут использовать впускные дроссели с полностью закрытыми положениями без питания, так как компоновка аспираторов может обеспечивать достаточный поток воздуха двигателя с регулируемыми уровнями во время операции возврата в исходное положение. Соответственно, во время условий неисправности дросселя, где дроссель находится в своем установленном по умолчанию закрытом положении без питания, ASOV могут управляться в одиночку, чтобы добиваться требуемой интенсивности потока воздуха двигателя.
Далее, со ссылкой на фиг. 6, предоставлен примерный способ 600 для управления впускным дросселем и ASOV в системе двигателя, такой как система 10 двигателя по фиг. 1 с компоновкой аспираторов, такой как компоновка 180 аспираторов, изображенная на фиг. 1-2. Способ 600, например, может использоваться вместе со способом 300 по фиг. 3 и способом 500 по фиг. 5. Несмотря на то что способ 600 направлен на вариант осуществления, в котором компоновка аспираторов включает в себя ровно два аспиратора, меньший аспиратор и больший аспиратор (где больший и меньший являются относительными терминами, указывающими ссылкой на размеры площадей поперечного сечения протока горловины аспираторов), будет принято во внимание, что варианты способа 600, которые применяются к другим компоновкам аспираторов, могут использоваться, не выходя из объема настоящего раскрытия.
На 602, способ 600 включает в себя определение, является ли давление во впускном коллекторе (MAP) меньшим, чем первое пороговое значение. В одном из неограничивающих примеров, первым пороговым значением может быть -40 кПа (например, эквивалентное MANVAC в 40 кПа). Если MAP является меньшим, чем первое пороговое значение, ответом на 602 является Да, и способ 600 переходит на 612, где оба ASOV могут регулироваться на закрытое положение. Как описано выше, закрывание обоих ASOV может активно выполняться контроллером 50 или может быть пассивным процессом, происходящим на основании уровней разрежения в системе двигателя (например, на основании MANVAC). Будет принято во внимание, что, если ASOV уже закрыты (например, из предыдущего повторения способа 500 или 600), этап 612 может включать в себя отсутствие принятия мер, так чтобы оба ASOV оставались закрытыми. Посредством обеспечения, что оба ASOV находятся в закрытом положении, шунтирование дросселя может предотвращаться, так чтобы поток воздуха двигателя ограничивался потоком воздуха через дроссель (например, интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов была нулевой или несущественной интенсивностью потока утечки). После 612, способ 600 переходит на этап 610, который будет описан ниже.
В дополнение к условиям для закрывания ASOV для всех аспираторов, описанных на этапе 612, будет принято во внимание, что, в случае двигателя с наддувом, где MANVAC может иметь отрицательное значение во время некоторых условий, контроллер по выбору может предпочесть закрывать ASOV для всех аспираторов, чтобы предотвращать обратный поток из MAP в CIP (например, в системах, где компоновка аспираторов осуществляет шунтирование из MAP в CIP). Однако, в системах, где компоновка аспираторов осуществляет шунтирование из TIP в MAP, может не быть потенциальной возможности для обратного потока.
Возвращаясь на этап 602, Если MAP не является меньшим, чем первое пороговое значение, ответом является Нет, и способ 600 переходит на 604. На 604, способ 600 включает в себя определение, является ли MAP большим, чем или равным первому пороговому значению и меньшим, чем второе пороговое значение. В одном из неограничивающих примеров, вторым пороговым значением может быть -35 кПа (например, эквивалентное MANVAC в 35 кПа). Если MAP является большим, чем или равным первому пороговому значению и меньшим, чем второе пороговое значение, ответом на 604 является Да, и способ 600 переходит на 614. На 614, способ 600 включает в себя открывание ASOV для меньшего аспиратора и закрывание ASOV для большего аспиратора. Например, как детализировано выше со ссылкой на вторую строку таблицы 450 по фиг. 4B, управление ASOV таким образом может добиваться первого уровня интенсивности движущего потока, который уместен, когда MAP является большим, чем или равным первому пороговому значению и меньшим, чем второе пороговое значение. После 614, способ 600 переходит на этап 610, который будет описан ниже.
Возвращаясь на 604, если ответом является Нет, способ 600 переходит на 606, чтобы определять, является ли MAP большим, чем или равным второму пороговому значению и меньшим, чем третье пороговое значение. В одном из неограничивающих примеров, третьим пороговым значением может быть -30 кПа (например, эквивалентное MANVAC в 30 кПа). Если MAP является большим, чем или равным второму пороговому значению и меньшим, чем третье пороговое значение, ответом на 606 является Да, и способ 600 переходит на 616. На 616, способ 600 включает в себя открывание ASOV для большего аспиратора и закрывание ASOV для меньшего аспиратора. Например, как детализировано выше со ссылкой на третью строку таблицы 450 по фиг. 4B, управление ASOV таким образом может добиваться второго уровня интенсивности движущего потока, который уместен, когда MAP является большим, чем или равным второму пороговому значению и меньшим, чем третье пороговое значение. После 616, способ 600 переходит на этап 610, который будет описан ниже.
Однако, если ответом на 616 является Нет, MAP может быть большим, чем или равным третьему пороговому значению (например, -30 кПа). Соответственно, в этом случае, способ 600 переходит на 608, чтобы открывать оба ASOV. Например, если MAP является большим, чем или равным третьему пороговому значению, условия эксплуатации двигателя могут давать возможность повышенной интенсивности перепускного потока дросселя, а потому, может быть желательно открывать оба ASOV (или все ASOV в конфигурациях с более чем двумя параллельными аспираторами), для того чтобы максимизировать интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов, тем самым, максимизируя разрежение, сформированное с помощью компоновки аспираторов, и минимизируя потери на дросселирование.
После 608 (а также после каждого из этапов 612, 614 и 616), способ 600 переходит на 610. На 610, способ 600 включает в себя регулировку положения дросселя на основании разности между требуемой интенсивностью потока воздуха двигателя и интенсивностью объединенного движущего потока через аспираторы. Например, как описано выше со ссылкой на график 400 по фиг. 4A, во время некоторых условий эксплуатации двигателя, требуемая интенсивность потока воздуха двигателя может быть более высокой, чем максимальная интенсивность объединенного движущего потока через компоновку аспираторов. Соответственно, во время таких условий, может быть необходимым по меньшей мере частично открывать впускной дроссель, чтобы дополнительный поток воздуха двигателя мог проходить через дроссель во впускной коллектор, чтобы дополнять поток воздуха через компоновку аспираторов. Будет принято во внимание, что регулировка положения дросселя может выполняться контроллером 50 на основании определения надлежащего положения дросселя, которое учитывает другие факторы в дополнение к интенсивности объединенного движущего потока через компоновку аспираторов и требуемой интенсивности потока воздуха двигателя. После 610, способ 600 заканчивается.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, функций или операций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные операции, функции и/или действия могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления.
Кроме того еще, должно быть понятно, что системы и способы, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по сути, и что эти специфичные варианты осуществления или примеры не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как предполагаются многочисленные варианты. Соответственно, настоящее раскрытие включает в себя новейшие и неочевидные комбинации различных систем и способов, раскрытых в материалах настоящей заявки, а также любые и все их эквиваленты.