ОБЩИЙ ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ВАКУУМНОГО ПРИВОДА ПРИ НИЗКИХ НАГРУЗКАХ ДВИГАТЕЛЯ И ВАКУУМА ПРОДУВКИ ТОПЛИВНЫХ ПАРОВ ПРИ ФОРСИРОВАНИИ ДВИГАТЕЛЯ
COMMON SHUTOFF VALVE FOR VACUUM DRIVE AT LOW ENGINE LOADS AND VACUUM VAPOUR BLOWDOWN VACUUM DURING ENGINE FORCING

Область техники
Настоящее раскрытие, в целом, относится к способам и системам для управления одним или более запорными клапанами для ограничения или направления потока, проходящего через аспиратор, получающий всасывающий поток от продувочной системы топливных паров через продувочный клапан адсорбера с тремя входами и эжектор, получающий всасывающий поток от вакуумного бачка.
Уровень техники/Раскрытие изобретения
Системы снижения токсичности автомобиля могут быть выполнены с возможностью хранения топливных паров, образующихся при доливании топлива в бак и образующихся при повседневной работе двигателя, в адсорбере. При последующей работе двигателя сохраненные пары могут продуваться в двигатель для сгорания. Различные подходы могут быть использованы для создания вакуума для подачи топливных паров в двигатель. Например, вакуум в впускном коллекторе, создаваемый при вращении двигателя, может быть использован для подачи сохраненных паров топлива. Однако при условиях, когда давление в впускном коллекторе находится на уровне атмосферного давления или превышает его (например, при условиях наддува в двигателе с турбонагнетателем), величина вакуума в впускном коллекторе для продувки может быть уменьшена, что может привести к неполной продувке и ухудшению показателей снижения токсичности.
В некоторых подходах для обеспечения вакуума для продувки топливных паров для дополнения вакуума в впускном коллекторе активные или пассивные топливные насосы используются для создания вакуума. Например, как показано Кемпфом и др. в патенте US 2013/0263590, эжектор, в котором используется эффект Вентури для создания вакуума, может подавать сохраненные пары топлива в улавливающий впуск, при этом ведущий поток проходит от ведущего впуска к выпуску смешанного потока эжектора. Таким образом, сохраненные пары топлива могут быть перекачаны эжектором из адсорбера топливных паров в впускной канал двигателя.
Однако авторы настоящего изобретения поняли, что в подходах, в которых выпуск традиционного продувочного клапана адсорбера соединен с всасывающим отверстием пассивного вакуумного насоса, такого как эжектор, ограничение потока, присутствующее в традиционном продувочном клапане адсорбера, может отрицательно повлиять на производительность эжектора (например, уменьшая уровень всасывания эжектора). Например, традиционные продувочные клапаны адсорбера содержат ограничения потока в непосредственной близости с электромагнитным клапаном для уменьшения электромагнитного усилия, требуемого для приведения в действие клапана, наличие ограничения потока приводит к тому, что на поток, выходящий из продувочного клапана адсорбера и входящий в всасывающее отверстие аспиратора, воздействуют два ограничения (например, ограничение потока в клапане адсорбера и затем ограничение потока на всасывающем отверстии аспиратора).
В одном из примеров вышеуказанные раскрытые недостатки могут быть устранены путем использования автомобильной системы, содержащей эжектор в рециркуляционном канале компрессора, аспиратор в перепускном канале дросселя и дополнительно содержит продувочный клапана адсорбера с первым и вторым выпусками. Одно ограничение потока может быть создано в первом канале продувочного клапана адсорбера, соединяющего соленоид с первым выпуском, ведущим в впускной коллектор, при этом второй канал продувочного клапана адсорбера без ограничения потока может соединять соленоид со вторым выпуском, ведущим в всасывающее отверстие эжектора. Таким образом, посредством обеспечения пути от продувочной системы топливных паров к всасывающему отверстию эжектора, не содержащего ограничений потока, может быть достигнут более высокий уровень всасывающего потока в эжектор относительно конфигураций, в которых газы продувки топливных паров испытывают ограничения потока в пределах продувочного клапана адсорбера перед входом в всасывающее отверстие эжектора.
Дополнительно, общий запорный клапан или пара запорных клапанов, приводимых в действие общим приводом, может служить для направления впускного воздуха от участка ниже по потоку относительно компрессора турбонагнетателя в один или более рециркуляционных каналов компрессора или перепускной канал дросселя для обеспечения ведущих потоков для эжектора и/или аспиратора. Использование общего запорного клапана или пары запорных клапанов с общим приводом может обеспечивать экономию. Например, авторы настоящего изобретения определили, что возможно достижение преимущества путем направления потока в рециркуляционный канал компрессора при условиях наддува (например, для создания вакуума эжектора, при этом уменьшая помпаж компрессора), причем возможно достижение преимущества путем направления потока в перепускной канал дросселя при условиях, когда величина вакуума в впускном коллекторе относительно низкая (например, при условиях, когда давление в впускном коллекторе относительно высокое, таких как условия наддува). Соответственно, возможно достижение преимущества за счет использования общего запорного клапана для одновременного использования как рециркуляционного потока компрессора, так и перепускного потока дросселя, в некоторых вариантах осуществления.
Технический результат от исключения ограничения потока в канале между продувочной системой топливных паров и впуском эжектора, обеспечивающей всасывание, чтобы вызвать продувку топливных паров, состоит в том, что может быть достигнут более высокий уровень всасывания (и таким образом, более высокий уровень продувки), даже при относительно низких уровнях наддува (например, когда ведущий поток, проходящий через эжектора, относительно мал).
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 изображена схема автомобильной системы, содержащая первый вариант осуществления компоновки для создания вакуума.
На ФИГ. 2А предложен подробный вид второго варианта осуществления компоновки для создания вакуума, который может быть использован в автомобильной системе на ФИГ. 1.
На ФИГ. 2В предложен подробный вид третьего варианта осуществления компоновки для создания вакуума, который может быть использован в автомобильной системе на ФИГ. 1.
На ФИГ. 2С предложен подробный вид четвертого варианта осуществления компоновки для создания вакуума, который может быть использован в автомобильной системе на ФИГ. 1.
На ФИГ. 3 проиллюстрирован примерный способ для управления клапанами автомобильной системы, такой как автомобильная система на ФИГ. 1, на основе рабочих параметров двигателя, который может быть осуществлен вместе со способами на ФИГ. 4, 5 и 6A-D.
На ФИГ. 4 проиллюстрирован примерный способ для определения, разрешить ли рециркуляционный поток компрессора в автомобильной системе, такой как автомобильная система на ФИГ. 1.
На ФИГ. 5 проиллюстрирован примерный способ для определения, разрешить ли перепускной поток дросселя в впускной коллектор двигателя автомобильной системы, такой как автомобильная система на ФИГ. 1.
На ФИГ. 6А проиллюстрирован примерный способ для управления соленоидом продувочного клапана адсорбера, а также запорным клапаном (клапанами) компоновки для создания вакуума на ФИГ. 1 или компоновки для создания вакуума на ФИГ. 2В.
На ФИГ. 6В проиллюстрирован примерный способ для управления соленоидом продувочного клапана адсорбера, а также запорным клапаном (клапанами) компоновки для создания вакуума на ФИГ. 2А или компоновки для создания вакуума на ФИГ. 2B.
На ФИГ. 6С проиллюстрирован примерный способ для управления соленоидом продувочного клапана адсорбера, а также запорными клапанами компоновки для создания вакуума, проиллюстрированной на ФИГ. 2С.
На ФИГ. 7 проиллюстрирован график расходных характеристик в различных компоновках системы двигателя.
Осуществление изобретения
Следующее раскрытие относится к системам и способам для управления одним или более запорными клапанами для ограничения направления рециркуляционного потока компрессора и перепускного потока дросселя в впускной коллектор. При условиях, когда рециркуляционный поток компрессора активируется посредством управления запорным клапаном (клапанами) продувка топливных паров может быть достигнута посредством всасывающего потока в всасывающее отверстие аспиратора, установленного в рециркуляционном канале, всасывающий поток вызван ведущим рециркуляционным потоком компрессора, проходящим через аспиратор. Дополнительно, при условиях, когда перепускной поток дросселя в впускной коллектор активируется посредством управления запорным клапаном (клапанами), вакуум может быть образован в вакуумном бачке для использования одним или более потребителями вакуума автомобильной системы (например, тормозной усилитель, клапаны с вакуумным приводом и т.д.) посредством всасывающего потока, поступающего в всасывающее отверстие эжектора, установленного в перепускном канале дросселя, всасывающий поток вызван ведущим перепускным потоком дросселя, проходящего через эжектор. Таким образом, посредством управления запорным клапаном (клапанами), которые регулируют ведущий поток через аспиратор и эжектор, продувка топливных паров и/или создание вакуума может достигаться при условиях, когда направление ведущего потока через аспиратор и/или эжектор не приводит к нарушению работы двигателя или не вызывает другие нежелательные последствия.
Как показано на ФИГ. 1, автомобильная система может включать в себя первый вариант осуществления компоновки для создания вакуума с получением всасывающего потока от продувочной системы топливных паров через продувочный клапан адсорбера (ПКА) с тремя входами и от вакуумного бачка, среди прочих возможных источников вакуума. ПКА с тремя входами может содержать впускное отверстие, соединенное с адсорбером хранения топливных паров, первое выпускное отверстие, соединенное с впускным коллектором двигателя, и второе выпускное отверстие, соединенное с всасывающим выпуском/улавливающим впуском аспиратора, получающего рециркуляционный поток компрессора в качестве ведущего потока при определенных условиях. Соленоид, расположенный в границах ПКА, может управляться таким образом, чтобы, по меньшей мере, частично ограничивать поток, проходящий через ПКА (например, в частично закрытом или полностью закрытом положении ПКА, или когда коэффициент заполнения ПКА регулируется между открытым и закрытым положениями) или позволять потоку входить в ПКА без ограничений (например, в открытом положении). Ограничение потока (например, воздушная заслонка) может присутствовать в ПКА в канале, соединенном ниже по потоку относительно соленоида и выше по потоку относительно первого выпускного отверстия, канал, соединяющий выпуск соленоида и участок выше по потоку относительно второго выпускного отверстия может не содержать никаких ограничений потока. Аналогично, второе выпускное отверстие ПКА само по себе может не содержать никакого ограничения потока, таким образом, чтобы поток мог бы проходить из продувочного адсорбера топливных паров в ПКА и затем из ПКА через второе выпускное отверстие без ограничения. Это отсутствие ограничения потока может способствовать достижению высокого уровня всасывающего потока, поступающего в всасывающее отверстие аспиратора, даже при низких уровнях наддува (например, когда ведущий поток, проходящий через аспиратор, относительно мал). Как показано на ФИГ. 1 и ФИГ. 2А-С, рассматриваются различные варианты осуществления компоновок для создания вакуума для использования в автомобильной системе, показанной на ФИГ. 1 Компоновки для создания вакуума изображены с содержанием одного аспиратора и одного эжектора, однако следует понимать, что другие количества устройств для создания вакуума могут использованы в альтернативных вариантах без отклонения от объема настоящего изобретения. Компоновка для создания вакуума может содержать один или более клапанов (например, двухходовые клапаны или трехходовые клапаны) и соответствующие приводы, без отклонения от объема настоящего изобретения, таким образом, чтобы ведущий поток, проходящий через аспиратор, и/или эжектор мог бы быть активированным или деактивированным по мере необходимости в зависимости от рабочих параметров двигателя. Примерные способы для управления ведущим потоком и всасывающим потоком, проходящим через компоновку создания вакуума, или идущим в компоновку для создания вакуума, показаны на ФИГ. 3, 4, 5 и 6A-D. В качестве неограничивающих примеров определение, следует ли направить ведущий поток через аспиратор и/или эжектор, может зависеть от различных значений давления и массового расхода воздуха в автомобильной системе, например от давления на впуске дросселя, давления на впуске компрессора, требуемого сохраненного уровня вакуума, массового расхода воздуха в впускном канале, состояния раскручивания турбонагнетателя.
Что касается ФИГ. 1, на ней показаны аспекты примерной системы 100 двигателя для автомобиля. Система двигателя выполнена с возможностью сжигания топливных паров, накопленных, по меньшей мере, в одном из ее компонентов. Система 100 двигателя содержит многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, в целом, изображенный на 102, который может быть использован как часть движительной системы автомобиля. Двигателем 102 можно управлять, по меньшей мере, частично посредством системы управления, содержащей контроллер 112, и посредством входных данных от водителя 130 транспортного средства через вводное устройство 132. В этом примере вводное устройство 132 включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации сигнала ПП, пропорционального положению педали.
Двигатель 102 содержит дроссель 165, соединенный по жидкостной среде с впускным коллектором 144 двигателя по впускному каналу 142. Воздух может входить в впускной канал 142 из системы впуска воздуха (CBB), содержащей очиститель 133 воздуха, сообщающийся с окружающей средой, в которой находится автомобиль. Положение дросселя 165 можно изменять с помощью контроллера 112 посредством сигнала, подаваемого на электромотор или привод, оснащенный дросселем 165, что составляет конфигурацию, обычно называемую электронным управлением дросселем (ЭУД). Таким образом, дроссель 165 может быть выполнен с возможностью изменения впуска воздуха, подаваемого в впускной коллектор 144, и множество цилиндров. Датчик 158 барометрического давления может быть соединен у впуска впускного канала 142 для передачи сигнала о барометрическом давлении (БД). Датчик 162 давления воздуха в коллекторе может быть соединен с впускным коллектором 144 для передачи сигнала о давлении воздуха в коллекторе (ДВК) в контроллер 112. Датчик 161 давления на впуске дросселя может быть соединен непосредственно выше по потоку относительно дросселя 165 для передачи сигнала о давлении на впуске дросселя (ДВД).
Впускной коллектор 144 выполнен с возможностью подачи впускного воздуха или воздушно-топливной смеси во множество камер сгорания двигателя 102. Камеры сгорания могут быть расположены над картером, заполненным смазочным материалом, в котором поршни камер сгорания, выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения, могут обеспечивать вращение коленчатого вала. Поршни с возможностью возвратно-поступательного движения могут быть, по существу, изолированы от картера посредством одного или более поршневых колец, которые предотвращают попадание воздушно-топливной смеси и газов, образующихся при сгорании, в картер. Тем не менее, значительное количество топливных паров, «несгоревшего» воздуха и отработавших газов может быть пропущено поршневыми кольцами и может со временем попадать в картер. Для уменьшения неблагоприятного воздействия топливных паров на вязкость смазочного материала двигателя и для уменьшения выбросов топливных паров в атмосферу картер может быть подвержен непрерывной или периодической вентиляции.
Система 100 двигателя дополнительно содержит топливный бак 126, в котором хранится летучее жидкое топливо, сгорающее в двигателе 102. Для того чтобы избежать выброса топливных паров из топливного бака в атмосферу, вентиляция топливного бака с выходом в атмосферу осуществляется через адсорбирующую канистру 122. Адсорбирующая канистра может иметь значительную вместительность для хранения углеводородного топлива, спиртового топлива и/или эфирного топлива в адсорбированном состоянии; она может быть заполнена гранулами из активированного угля и/или, например, другим материалом, обеспечивающим большую площадь поверхности. Тем не менее, долгая адсорбция топливных паров в итоге приведет к уменьшению вместительности адсорбирующей канистры для дальнейшего хранения топлива. Поэтому адсорбирующая канистра может периодически продуваться для удаления адсорбированного топлива, в соответствии с нижеуказанным раскрытием. Показан один адсорбер 122, однако следует понимать, что любое количество адсорберов может быть соединено с системой 100 двигателя.
Как показано, блокировочный клапан 124 паров (БКП) может в некоторых случаях содержаться в контуре между топливным баком 126 и адсорбером 122. БКП 124 в альтернативных случаях могут называть перекрывным клапаном. В некоторых вариантах осуществления БКП 124 может быть электромагнитным клапаном, а работа БКП 124 может быть отрегулирована путем регулировки приводного сигнала (или ширины импульса) выделенного соленоида. При нормальной работе двигателя БКП 124 может быть удержан в закрытом положении для ограничения количества дневных паров, направляемых адсорбер 122 из топливного бака 126. При доливании топлива и выбранных условиях продувки БКП 124 может быть открыт для направления топливных паров из топливного бака 126 в адсорбер 122. Путем открытия клапана при условиях, когда давление в топливном баке выше порогового значения (например, выше предела механического давления топливного бака, при превышении которого топливный бак и другие компоненты топливной системы могут получить механические повреждения), пары при доливании топлива могут быть отведены в адсорбер, а давление в топливном баке может поддерживаться на уровне ниже предельных значений давления. На изображенных примерах показан БКП 124, расположенный в канале между топливным баком и адсорбером, однако в альтернативных вариантах осуществления перекрывной клапан может быть установлен на топливной баке 126. БКП 124 в альтернативных случаях могут называть перекрывным клапаном топливного бака (ПКТБ).
Один или более датчиков 128 давления могут быть соединены с топливным баком 126 для расчета давления в топливном баке или уровня вакуума. На изображенном примере показан датчик давления, соединенный с топливным баком 126, однако в альтернативных вариантах осуществления датчик 128 давления может быть присоединен между топливным баком и БКП 124.
Адсорбер 122 дополнительно содержит вентиляционный клапан 117 для направления газов из канистры 122 в атмосферу при хранении или улавливании паров топлива из топливного бака 126. Вентиляционный клапан 117 может также обеспечивать подачу свежего воздуха в адсорбер 122 топливных паров при продувке сохраненных топливных паров из адсорбера в впускной коллектор 144. Хотя это в этом примере вентиляционный клапан 117 сообщается с внешним не нагретым воздухом, могут быть использованы и другие модификации. Вентиляционный клапан 117 может также содержать вентиляционный клапан (BKA) 120 адсорбера для регулирования потока воздуха и паров между адсорбером 122 и атмосферой.
В конфигурации, показанной на ФИГ. 1, продувочный клапан 164 адсорбера (ПКА) управляет продувкой топливных паров из адсорбера в впускной коллектор через продувочную линию 182 или в улавливающий впуск 194 эжектора 180 и затем в впускной канал 142. ПКА 164, схематично изображенный на ФИГ. 1, содержит соленоид 172 и ограничитель 174 потока (например, воздушная заслонка) на впускном отверстии 166, с соединением с адсорбером посредством канала 119, первое выпускное отверстие 168, соединенное с впускным коллектором, и второе выпускное отверстие 170, соединенное с улавливающим впуском 194 эжектора 180. Открытие или закрытие ПКА 164 осуществляется посредством приведения в действие соленоида 172 контроллером 112. Когда ПКА 164 открыт, в зависимости от относительных уровней давления в системе двигателя, продувочный поток может входить в впускное отверстие 166 и затем продолжать движение в улавливающий впуск эжектора 180 или в впускной коллектор через канал 182 после прохождения через ограничитель 174 потока. В отличие от традиционных ПКА, которые могут содержать ограничитель потока, такой как воздушная заслонка, расположенный между электромагнитным клапаном и любым выпускным отверстием (отверстиями), поток, выходящий из соленоида 172 ПКА 164 не ограничивается перед выходом из второго выпускного отверстия и, дополнительно, не ограничивается перед входом в улавливающий впуск 194 эжектора 180 после выхода из второго выпускного отверстия в варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1. Другими словами, ПКА 164 не содержит ограничителя потока в канале, ведущем от выпуска соленоида во второе выпускное отверстие ПКА, который, в свою очередь, соединен с улавливающим впуском 194 эжектора 180 и, таким образом, поток, выходящий из соленоида 172 и затем входящий в улавливающий впуск 194 эжектора 180 не ограничивается никаким образом. В отличие от этого, поток, выходящий из выпуска соленоида 172 и затем поступающий напрямую во впускной коллектор через канал 182, ограничивается у ограничителя 174 потока ПКА 164. Ограничитель потока обеспечивает преимущество, состоящее в том, что на выходе обеспечивается постоянный и известных расход для широкого диапазона уровней вакуума во впускном коллекторе. В этом состоянии обеспечивается эффективность за счет того, что источник всасывания неограничен, но ограничен и измеряется расход посредством ограничителя. Обратный клапан 152 соединен с каналом 182 для предотвращения обратного потока из впускного коллектора 144 в адсорбер 122. Когда соблюдены условия продувки, такие как условия, когда адсорбер насыщен, пары, сохраненные в адсорбере 122 топливных паров, могут продуваться во впускной коллектор 144 путем открытия соленоида 172 ПКА 164. Например, как указано более подробно ниже, пары могут продуваться напрямую во впускной коллектор 144 по каналу 182, или опосредованно во впускной коллектор 144 после входа в улавливающий впуск эжектора 180 и затем в канал 186, ведущий во впускной канал 142, который, в итоге, ведет во впускной коллектор 144. Как указано более подробно ниже, путь, по которому проходят пары, продуваемые из адсорбера, может зависеть от состояния запорного клапана 185, а также от относительного давления в системе 100 двигателя.
Система 100 двигателя может дополнительно содержать компрессор 114 турбонагнетателя для обеспечения наддува в впускной коллектор 144. Компрессор 114 может быть механически соединен с и приводится в действие турбиной, работающей на отработавших газах, поступающих из двигателя. В конфигурации, проиллюстрированной на ФИГ. 1, компрессор турбонагнетателя также получает свежий воздух от очистителя 133 воздуха и направляет сжатый воздух через промежуточный охладитель 143. Промежуточный охладитель охлаждает сжатый воздух, который затем проходит через дроссельный клапан 165 во впускной коллектор 144, в зависимости от положения дроссельного клапана 165. Датчик 160 давления на впуске компрессора подсоединен непосредственно выше по потоку относительно компрессора для передачи сигнала о давлении на впуске компрессора (ДнВК) контроллеру 112.
В соответствии с подробным описанием в настоящей заявке автомобильная система может содержать общий канал, первый конец которого, соединен с впускным каналом ниже по потоку относительно компрессора и выше по потоку относительно дросселя, и второй конец которого соединен с рециркуляционным каналом компрессора и перепускным каналом дросселя у соединения рециркуляционного канала компрессора и перепускного канала дросселя. Например, рециркуляционный канал может быть соединен через компрессор 114 для отвода части впускного воздуха, сжимаемого компрессором 114, обратно к участку выше по потоку относительно компрессора. Рециркуляционный канал может быть образован каналами 186 и 191, когда отсечной клапан 185, расположенный в канале 191, по меньшей мере, частично открыт.Например, как показано на ФИГ. 1, первый конец канала 186 может быть соединен ниже по потоку относительно очистителя 133 воздуха и выше по потоку относительно датчика 160 ДнВК, и второй конец рециркуляционного канала 186 может быть соединен с каналом 191, а также с первый концом канала 192 (в котором второй конец канала 192 соединен с каналом 188, ведущим во впускной коллектор). Количество воздуха, отводимого посредством рециркуляционного канала, образованного каналами 186 и 191, может зависеть от относительного давления в системе двигателя, а также от состояния запорного клапана 185, в соответствии с нижеуказанным подробным описанием. В одном из примеров состояние запорного клапана 185 может быть отрегулировано посредством выделенного привода 181, как показано на ФИГ. 1, на основе сигнала, полученного приводом от контроллера. Путем регулировки запорного клапана 185 и, таким образом, путем изменения количества воздуха рециркулирующего от участка ниже по потоку относительно компрессора до участка выше по потоку относительно компрессора, может быть отрегулировано давление наддува, обеспечиваемое ниже по потоку относительно компрессора. Это, в свою очередь, может обеспечить контроль наддува и контроль помпажа. Как показано, обратный клапан 177 может быть расположен в канале 186 между соединением канала 191, канала 186 и ведущего впуска эжектора 180. Обратный клапана 177 предотвращает обратный поток в рециркуляционном канале (например, поток от второго выпускного отверстия ПКА в улавливающий впуск эжектора 180 и затем через ведущий впуск аспиратора в направлении к соединению канала 191 с каналом 186). Единственными компонентами, расположенными в рециркуляционном канале компрессора, могут быть запорный клапана, обратный клапан и аспиратор.
Кроме того, перепускной канал дросселя может быть соединен через дроссель 165 для обходной подачи части впускного воздуха в обход дросселя и в впускной коллектор. Перепускной канал дросселя может быть образован каналами 192, 191 и частью канала 188 при условиях, когда запорный клапан 185, расположенный в канале 191, по меньшей мере, частично открыт.Например, как показано на ФИГ. 1, первый конец канала 192 может быть соединен с каналом 191, при этом второй конец канала 192 может быть соединен с каналом 188, ведущим в впускной коллектор. Количество воздуха, проходящего в обход дросселя по образованному перепускному каналу дросселя, может зависеть от относительного давления в системе двигателя, а также от состояния запорного клапана 185, в соответствии с нижеуказанным подробным описанием. Как показано, обратный клапан 179 может быть расположен в канале 186 между соединением канала 191, канала 192 и ведущего впуска аспиратора 190. Обратный клапан 179 предотвращает обратный поток в перепускной канал дросселя (например, поток из вакуумного бачка в улавливающий впуск аспиратора 190 и затем из ведущего впуска эжектора в направлении соединения канала 191 с каналом 192, или поток из впускного коллектора к выпуску смешанного потока аспиратора 190 и в направлении соединения канала 191 с каналом 192). Единственными компонентами, расположенными в перепускном канале дросселя, могут быть запорный клапан, обратный клапан и эжектор.
Система 100 двигателя может содержать одно или более устройств потребления вакуума, приводимых в действие вакуумом. Например, система 100 двигателя может содержать устройство 140 потребления вакуума, которое содержит вакуумный бачок 184. Как показано на ФИГ. 1, устройством 140 потребления вакуума может быть тормозной усилитель, и вакуумным бачком 184 может быть вакуумная полость, расположенная за диафрагмой тормозного усилителя для усиления усилия, создаваемого водителем 130 автомобиля посредством тормозной педали 132 для использования колодок колесных тормозов автомобиля. Уровень вакуума в вакуумном бачке 184 может быть измерен или рассчитан посредством датчика 146 давления.
Вакуумный бачок 184 устройства 140 потребления вакуума может получать вакуум от впускного коллектора при определенных рабочих условиях. В дополнение к получению вакуума от впускного коллектора вакуумный бачок 184 может также получать вакуум от одного или более устройств создания вакуума, используемых для создания вакуума, потребляемого устройствами потребления вакуума системы двигателя, такими как устройство 140 потребления вакуума. Например, система двигателя может содержать эжектор 180, а также аспиратор 190. Эжектор 180 называется в настоящей заявке эжектором, однако эжектором 180 может быть аспиратор, эжектор, струйный насос, труба Вентури или другое устройство пассивного создания вакуума без отклонения от объема настоящего изобретения. Аналогично, аспиратор 190 называется в настоящей заявке аспиратором, однако аспиратором 190 может быть эжектор, аспиратор, струйный насос, труба Вентури или другой устройство пассивного создания вакуума без отклонения от объема настоящего изобретения. Например, эжектор 180 и аспиратор 190 могут оба быть эжекторами, аспираторами, струйными насосами или трубами Вентури и т.д., или каждый из эжектора 180 и аспиратора 190 может быть отличным от другого устройства пассивного создания вакуума. В соответствии с дополнительным нижеуказанным раскрытием ведущий поток, проходящий через эжектор 180, создает всасывающий поток у улавливающего впуска эжектора 180, тем самым создавая вакуум, например, который может быть сохранен в вакуумном бачке, таком как вакуумный бачок 184, и может быть использован различными потребителями вакуума системы двигателя. Аналогично, ведущий поток через аспиратор 190 создает всасывающий поток у улавливающего впуска аспиратора 190, тем самым создавая вакуум, например, который может быть сохранен в вакуумном бачке, таком как вакуумный бачок 184, и может быть использован различными потребителями вакуума системы двигателя. Эжектор 180 и аспиратор 190 каждый является устройством с тремя входами, содержащим ведущий впуск, выпуск смешанного потока и горловину/улавливающий впуск. При условиях, когда ведущий поток проходит через эжектор 180/аспиратор 190, смесь потока среды из ведущего впуска и улавливающего впуска, в настоящей заявке называемая смешанным потоком, выходит через выпуск смешанного потока.
На изображенном примере состояние одного двухходового запорного клапана 185 может быть отрегулировано посредством соответствующего привода 181 для избирательного пропускания или ограничения ведущего потока, проходящего через эжектор 180 и аспиратор 190. В варианте осуществления компоновки для создания вакуума, показанном на ФИГ. 1, запорный клапан 185 представляет собой бинарный клапан (например, двухходовой клапан), которым можно управлять, устанавливая его либо в полностью открытое положение, либо в полностью закрытое положение, при этом полностью открытое положение бинарного клапана - это положение, в котором клапан не создает никакого ограничения потока, а полностью закрытое положение бинарного клапана - это положение, в котором клапан полностью блокирует поток, таким образом, чтобы никакой поток не мог бы проходить через клапан. Таким образом, когда запорный клапан 185 полностью открыт, впускной воздух может проходить от участка ниже по потоку относительно компрессора к участку выше по потоку относительно компрессора по рециркуляционному каналу, если относительное давление в автомобильной системе вызывает такой поток. Дополнительно, когда запорный клапан 185 полностью открыт, впускной воздух может проходить от участка ниже по потоку относительно компрессора и выше по потоку относительно дросселя во впускной коллектор по перепускному каналу дросселя, если относительное давление в автомобильной системе вызывает такой поток. Однако в связи с наличием обратных клапанов 177 и 179 в компоновке для создания вакуума, обратный поток в рециркуляционном канале и перепускном канале дросселя может не возникнуть, даже когда запорный клапан полностью открыт. В отличие от этого, когда запорный клапан 185 полностью закрыт, поток впускного воздуха не попадает в рециркуляционный канал или перепускной канал дросселя.
Рассматривается запорный клапан 185, который альтернативно может быть клапаном с бесступенчатой регулировкой, который может быть открыт частично, с разной величиной открытия. Варианты осуществления с запорным клапаном с бесступенчатой регулировкой могут обеспечить большую гибкость в управлении ведущим потоком, проходящим через эжектор 180 и/или аспиратор 190, с недостатком, состоящим в том, что клапаны с бесступенчатой регулировкой могут быть более дорог стоящими по сравнению с бинарными клапанами. В других примерах запорный клапан 185 может быть шиберным клапаном, поворотным пластинчатым клапаном, тюльпанообразным клапаном или клапаном другого подходящего типа.
Состоянием запорного клапана 185 может управлять контроллер 112 на основе различных рабочих параметров двигателя, таких как ДВД, ДнВК, ДВК, расход воздуха двигателя, загрузка адсорбера паров топлива и т.д. Альтернативно или дополнительно, состояния запорного клапана 185 могут быть отрегулированы на основе уровня вакуума сохраненного в вакуумном бачке 184, например, для увеличения ведущего потока, проходящего через эжектор 180 и/или 190, в ответ на условия низкого вакуума, когда допускается такая работа в соответствии с текущими рабочими условиями двигателя. Таким образом, путем изменения ведущего потока, проходящего через эжектор 180 и/или аспиратор 190, посредством регулировки состояния запорного клапана 185, величина вакуума на улавливающих впусках эжектора 180 и аспиратора 190 может быть изменена для соответствия требованиям вакуума двигателя.
Следует понимать, что ссылки на регулировку запорного клапана 185 могут относиться как к активному управлению посредством контроллера 112 (например, как в случае, когда запорный клапан 185 является электромагнитным клапаном) или к пассивному управлению на основе порогового значения приводного вакуума запорного клапана (например, в вариантах осуществления, в которых запорный клапан 185 является клапаном с вакуумным приводом). Однако, в качестве альтернативного варианта, запорный клапан 185 может быть пневматическим (например, с пневматическим приводом) клапаном; в этом случае приводной вакуум для запорного клапана 185 может быть получен из впускного коллектора и/или вакуумного бачка и/или других участков системы двигателя с низким давлением. В вариантах осуществления, в которых запорный клапан является клапаном с пневматическим приводом, управление запорным клапаном может быть осуществлено независимо от управляющего модуля силового агрегата (например, запорный клапан 185 может быть пассивно управляемым на основе уровней давления/вакуума в системе двигателя).
Относительная компоновка эжектора 180, аспиратора 190 и различных других компонентов системы 100 двигателя раскрывается далее. В соответствии с вышеуказанным, эжектор 180 содержит улавливающий впуск 194, соединения по текучей среде со вторым выпускным отверстием 170 ПКА 164. Обратный клапан 150, расположенный в канале, соединяющем второе выпускное отверстие 170 с улавливающим впуском 194, позволяет среде проходить от второго выпускного отверстия 170 в улавливающий впуск 194, при этом ограничивая поток среды из улавливающего впуска 194 во второе выпускное отверстие 170. Канал ведущего потока эжектора 180 расположен в канале 186, первый конец которого соединения по текучей среде с впускным каналом 142 выше по потоку относительно компрессора 114, и второй конец которого соединен по текучей среде с каналом 191 и каналом 192. Канал 191 выполнен с возможностью соединения и передачи среды с впускным каналом 142 ниже по потоку относительно компрессора 114 (и, в некоторых случаях, ниже по потоку относительно промежуточного охладителя 143, в соответствии с иллюстрацией) и выше по потоку относительно дросселя 165 у своего первого конца, и с вторым концом канала 186 у второго своего конца; в соответствии с вышеуказанным, запорный клапан 185 расположен в канале 191. Канал 192 выполнен с возможностью соединения и передачи среды как с каналом 186, так и с каналом 191, у своего первого конца, и с каналом 188 у своего второго конца. Канал 188 выполнен с возможностью соединения и передачи среды с впускным коллектором 144 у своего первого конца и с каналом 183 у своего второго конца. Обратный клапан 154, расположенный в канале 188, позволяет воздуху проходить в впускной коллектор 144 из вакуумного бачка 184 и ограничивает поток воздуха в вакуумный бачок 184 из впускного коллектора 144.
Канал ведущего потока аспиратора 190 расположен в канале 192, при этом улавливающий впуск 196 аспиратора 190 выполнен с возможностью соединения и передачи среды с вакуумным бачком 184 посредством канала 183. Таким образом, канал 183 выполнен с возможностью соединения и передачи среды в вакуумный бачок 184 у своего первого конца, при этом второй конец канала 183 выполнен с возможностью соединения с улавливающим впуском 196 аспиратора 190. Обратный клапан 156, расположенный в канале 183, может предотвращать обратный поток из улавливающего впуска аспиратора 190 в направлении к вакуумному бачку. Канал 183 дополнительно выполнен с возможностью соединения с первый концом канала 188 между вакуумным бачком 184 и улавливающим впуском 196; то есть, соединение первого конца канала 188 с каналом 183 расположено между вакуумным бачком и улавливающим впуском аспиратора 190 (например, таким образом, чтобы точка, в которой первый конец канала 188 соединяется с каналом 183, находилась бы ниже по потоку относительно вакуумного бачка 184 и выше по потоку относительно улавливающего впуска 196 аспиратора 190).
Таким образом, в соответствии с автомобильной системой на ФИГ. 1 автомобильная система может содержать общий запорный клапан для аспиратора и эжектора, расположенный в общем канале (например, канале 191), первый обратный клапан (например, обратный клапан 177), расположенный в рециркуляционном канале компрессора между ведущим впуском эжектора и соединением рециркуляционного канала компрессора с перепускным каналом дросселя, и второй обратный клапан (например, обратный клапан 179), расположенный в перепускном канале дросселя между ведущим впуском аспиратора и соединением рециркуляционного канала компрессора с перепускным каналом дросселя. Дополнительно, вакуумный бачок, такой как вакуумный бачок 184, может быть соединен с всасывающим отверстием аспиратора посредством третьего канала (например, канала 183). Дополнительно, четвертый канал (например, канал 188) может соединять третий канал с впускным коллектором, а четвертый канал может образовывать часть перепускного канала дросселя, таким образом, чтобы он мог сообщаться с выпуском смешанного потока аспиратора, расположенным в перепускном канале дросселя.
Следует понимать, что в альтернативных вариантах осуществления каналы 182 и 183 могут быть взаимосвязаны. Взаимосвязь каналов 182 и 183 позволяет аспиратору 190 улучшить глубину вакуума у отверстия 168, таким образом, увеличивая расход, когда ДВК ниже, но при этом близко к ДВД. Когда эти каналы взаимосвязаны, или обратный клапан 152, или обратный клапан 154 становится резервным клапаном, и может быть исключен из системы.
Как показано на ФИГ. 1, автомобильная система может, в некоторых случаях, содержать канал 195. Канал 195 может быть выполнен с возможностью непосредственного сообщения и передачи текучей среды между каналом, соединяющим второе выпускное отверстие 170 ПКА 164 с улавливающим впуском 194 эжектора 180 и канал 183 выше по потоку относительно обратного клапана 156. Вставка канала 195 может обеспечить улучшенный вакуум продувки топливных паров, когда уровень вакуума во впускном коллекторе от 0 до 15 кПа, тем самым улучшая продувку топливных паров при условиях, когда в противном случае отсутствовала бы тяга на продуваемом адсорбере. Например, продувка топливных паров может быть улучшена посредством всасывания топливных паров из второго выпускного отверстия ПКА в улавливающий впуск 196 аспиратора 190 через канал 195 (например, аспиратор служит для усиления вакуума при условиях низкого вакуума во впускном коллекторе, таких как когда уровень вакуума во впускном коллекторе находится в диапазоне от 4 до 20 кПа). Следует понимать, что эта конфигурация не приводит к достаточному вакууму аспиратора, подаваемому на тормозную систему, поскольку вакуум может быть подан в эксклюзивном порядке на тормозную систему, когда соленоид 172 ПКА 164 закрыт.Дополнительно, система может управляться таким образом, чтобы приоритизировать вакуум для тормозных механизмов относительно вакуума продувочной тяги, в случае необходимости.
Контроллер 112 может быть выполнен в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Контроллер 112 может получать различные сигналы от датчиков 116, соединенных с двигателем 102, таких как датчик 158 БД, датчик 162 ДВК, датчик 160 ДнВК, датчик 161 ДВД, датчик 146 тормозного усилителя и т.д. Кроме того, контроллер 112 может контролировать и регулировать положение разных приводов 118 на основании данных различных датчиков 116. Приводы могут содержать, например, дроссель 165, системы впускных и выпускных клапанов, соленоид 172 ПКА 164, ВКА 120, ПКК 106, запорный клапан 185 и компрессор 114. Постоянное запоминающее устройство электронной среды хранения данных в контроллере 112 может быть запрограммировано с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, исполняемые процессором, для осуществления способов, раскрытых ниже, а также других вариантов, предвиденных, но не указанных отдельно.
Примерные способы и алгоритмы управления раскрыты в настоящей заявке со ссылкой на ФИГ. 3-6.
На ФИГ. 2А-С предложены подробные виды альтернативных компоновок для создания вакуума, которые могут быть использованы как часть автомобильной системы на ФИГ. 1 вместо, например, компоновки 175 для создания вакуума. Отличительным признакам, совпадающим в вариантах осуществления на ФИГ. 1 и ФИГ. 2А-С, присвоены одинаковые номера. Дополнительно, поскольку компоновки для создания вакуума на ФИГ. 2А-С могут быть использованы вместо компоновки 175 для создания вакуума в автомобильной системе на ФИГ. 1, отличительные признаки автомобильной системы на ФИГ. 1 могут также быть упомянутыми ниже.
Во-первых, что касается ФИГ. 2А, на ней предложен подробный вид второго варианта осуществления компоновки для создания вакуума. В отличие от компоновки 175 для создания вакуума на ФИГ. 1, компоновка 200А для создания вакуума на ФИГ. 2А содержит единственный (т.е. только один) трехходовой клапан 285 вместо двухходового клапана. Трехходовой клапана 285 расположен у соединения канала 286 с каналом 292. Состояние запорного клапана 285 может быть отрегулировано посредством соответствующего привода 293. В первом состоянии запорного клапана 285, активирован рециркуляционный канал компрессора, при этом поток в перепускном канала дросселя деактивирован. Во втором состоянии запорного клапана 285, активирован поток в перепускном канале дросселя, при этом поток в рециркуляционном канале компрессора деактивирован. Соответственно, в данный момент времени может быть активирован или рециркуляционный поток, или перепускной поток дросселя, но не оба потока одновременно. Такая работа позволяет исключить использование обратных клапанов в рециркуляционном канале и перепускном канале дросселя; например, как показано на ФИГ. 2А, отсутствуют обратные клапаны в рециркуляционном канале или перепускном канале дросселя. Варианты осуществления с использованием обратных клапанов возможны и могут обеспечивать некоторые преимущества и гибкость в части диагностики, режима сбоя или контроля.
На ФИГ. 2В предложен подробный вид третьего варианта осуществления компоновки для создания вакуума, в котором предложены два двухходовых запорных клапана, приводимых в действие общим приводом 273. То есть, двухходовой запорный клапан 285А расположен в рециркуляционном канала между ведущим впуском эжектора 180 и соединением канала 191 с каналами 286 и 292, и двухходовой запорный клапан 285В расположен в перепускном канале дросселя между ведущим впуском аспиратора 190 и соединением канала 191 с каналами 286 и 292. Поскольку каждый из рециркуляционного канала и перепускного канала дросселя содержит соответствующий запорный клапан, расположенный в каждом из них, эта конфигурация также позволяет исключить использование обратных клапанов рециркуляционного канала и перепускном канале дросселя, так как запорные клапаны будут открыты, только когда позволяют рабочие условия двигателя.
В одном из примеров клапаны 285А и 285В могут управляться приводом 273 для синхронного открытия и закрытия, таким образом, чтобы оба клапана находились в открытом положении или оба клапана находились в закрытом положении. Эта конфигурация может привести к функционированию, аналогичному функционированию компоновки 175 для создания вакуума на ФИГ. 1. Например, когда оба запорных клапана 285А и 285В открыты, впускной воздух может рециркулировать от участка ниже по потоку к участку выше по потоку относительно компрессора по рециркуляционному каналу, если относительное давление в автомобильной системе вызывает такой поток, и впускной воздух может также проходить от участка выше по потоку относительно дроссельной заслонки во впускной коллектор по перепускному каналу дросселя, если соответствующие относительное давление в автомобильной системе вызывает такой поток. В отличие от этого, когда запорные клапаны 285А и 285В закрыты, поток впускного воздуха ограничен и не может поступать ни в рециркуляционный канал, ни в перепускной канал дросселя.
В другом примере клапаны 285А и 285В могут управляться приводом 273 таким образом, что клапан 285А открывается, когда клапан 285В закрывается, и клапан 285А закрывается, когда открывается клапан 285В. Таким образом, в этом примере либо клапан 285А, либо клапан 285В открыт в любой данный момент времени, и оба клапана одновременно не находятся в открытом положении. Эта конфигурация может привести к функционированию, аналогичному функционированию компоновки 200А для создания вакуума на ФИГ. 2А. Например, в первом режиме привод 273 может открывать клапан 285А, при этом закрывая клапан 285В, таким образом, чтобы поток в рециркуляционном канале компрессора активировался, при этом поток в перепускном канале дросселя деактивировался. Во втором режиме привод 273 может закрывать клапан 285А, при этом открывая клапан 285В таким образом, чтобы поток в перепускном канале дросселя активировался, при этом поток в рециркуляционном канале компрессоре деактивировался. Соответственно, в данный момент времени может быть активирован или рециркуляционный поток, или перепускной поток дросселя, но не оба потока одновременно. Таким образом, аналогично варианту осуществления на ФИГ. 2А, использование обратных клапанов в рециркуляционном канале и перепускном канале дросселя может быть исключено; например, как показано на ФИГ. 2В, отсутствуют обратные клапаны в рециркуляционном канале или перепускном канале дросселя.
На ФИГ. 2С предложен подробный вид четвертого варианта осуществления компоновки для создания вакуума, в котором предложены два двухходовых запорных клапана, каждый из которых приводится в действие соответствующим выделенным приводом. Как показано, двухходовой запорный клапан 285С расположен в рециркуляционном канале между ведущим впуском эжектора 180 и соединением канала 191 с каналами 286 и 292, и двухходовой запорный клапан 285D расположен в перепускном канале дросселя между ведущим впуском аспиратора 190 и соединением канала 191 с каналами 286 и 292. Состоянием клапана 285С управляет привод 273А, при этом состоянием клапана 285D управляет привод 273В. И этом случае, поскольку каждый из рециркуляционного канала и перепускного канала дросселя содержит соответствующий запорный клапан, расположенный в каждом из них, эта конфигурация также позволяет исключить использование обратных клапанов в рециркуляционном канале и перепускном канале дросселя, так как запорные клапаны будут открыты, только когда позволяют рабочие условия двигателя. Поскольку каждый из запорных клапанов 285С и 285D имеет выделенный привод, клапаны могут управляться независимо друг от друга, таким образом, чтобы поток мог проходить через один, оба или не мог проходить ни через рециркуляционный канал, ни через перепускной канал дросселя в данный момент времени.
На ФИГ. 3, 4, 5 и 6А-С изображены примерные способы для управления автомобильной системой, такой как автомобильная система, проиллюстрированная на ФИГ. 1, которая может содержать компоновку для создания вакуума, такую как одна из компоновок для создания вакуума, изображенных на ФИГ. 1 и 2А-С. Например, в соответствии с ФИГ. 3, 4, 5 и 6А-С, способ для автомобильной системы может содержать активацию создания вакуума у всасывающего отверстия эжектора, расположенного в рециркуляционном канале компрессора, если раскручивание компрессора турбонагнетателя завершено, всасывающее отверстие эжектора, соединенного с продувочным клапаном адсорбера с первым выпуском и вторым выпуском, всасывающее отверстие эжектора, соединенное со вторым выпуском, причем на поток от продувочной системы топливных паров к всасывающему отверстию эжектора через второй выпуск не воздействуют никакие ограничения выше по потоку относительно всасывающего отверстия эжектора, и причем поток от продувочной системы топливных паров ограничен между соленоидом продувочного клапана адсорбера и первым выпуском. Способ может дополнительно содержать активацию создания вакуума у всасывающего отверстия аспиратора, расположенного в перепускном канале дросселя, если давление на впуске дросселя превышает давление во впускном коллекторе, и уровень сохраненного вакуума ниже порогового значения.
Что касается ФИГ. 3, примерный способ 300 показан для управляющих клапанов автомобильной системы, такой как автомобильная система на ФИГ. 1, на основе рабочих параметров двигателя. Клапаны, управляемые посредством способа 300, могут содержать любые двухходовые или трехходовые клапаны, используемые как часть компоновки для создания вакуума, соленоид ПКА и, в некоторых случаях, БКП продувочной системы топливных паров.
На шаге 302 алгоритм содержит оценку и/или измерение параметров работы двигателя. Они могут содержать, например, ДВД, ТРЕБ_ДВД, ДнВК, ДВК, МРВ, параметр, представляющий собой требуемый уровень расхода воздуха в двигатель (например, ТРЕБ_МРВ), параметр, представляющий собой текущий уровень сохраненного вакуума (например, ВАК), параметр, представляющий собой требуемый уровень сохраненного вакуума (например, ТРЕБ_ВАК), частоту вращения двигателя, температуру двигателя, загрузку адсорбера топливных паров и т.д.
На шаге 304 способ содержит определение требуемых состояний клапанов автомобильной системы на основе рабочих параметров двигателя, измеренных и/или рассчитанных на шаге 302. Например, требуемые состояния могут быть определены в соответствии со способами на ФИГ. 4, 5 и/или 6A-D, в соответствии с нижеуказанным раскрытием.
На шаге 306 способ содержит регулировку клапанов до требуемых состояний, определенных на шаге 304. Например, в контексте компоновки для создания вакуума, изображенной на ФИГ. 1, регулировка клапанов может содержать регулировку трехходового клапана 185 для направления потока к одному, обоим или для блокировки потока к одному или обоим из эжектора 180 и аспиратора 190, регулировку соленоида 172 ПКА 164 и, в некоторых случаях, БКП 124 для регулировки уровня продувочного потока топливных паров, входящих во всасывающее отверстие 194 эжектора 180. В некоторых случаях, другие клапаны в автомобильной системе могут быть отрегулированы на шаге 306, например, дроссельный клапан 165, ВКА 120 и т.д. После шага 306 способ 300 завершается.
На ФИГ. 4 проиллюстрирован способ для определения требуемых состояний клапанов, таких как запорный клапан (клапаны) компоновки для создания вакуума, электромагнитный клапан ПКА и БКП. Как указано выше, способ 400 может быть осуществлен на шаге 304 способа 300 для определения требуемых состояний клапанов на основе рабочих параметров двигателя.
На шаге 404 способ 400 содержит определение, завершено ли раскручивание турбонагнетателя. В одном из примеров определение, завершено ли раскручивание турбонагнетателя, может содержать определение, превышает ли сумма ДВД и заранее заданной константы К значение ТРЕБ_ДВД. Например, когда сумма ДВД и К превышает значение ТРЕБ_ДВД, частота вращения турбонагнетателя может быть близкой или превышать требуемую частоту вращения, таким образом, чтобы рециркуляционный поток компрессора (например, поток от впуска дросселя к впуску компрессора через аспиратор) мог бы быть активировать без замедления роста давления на впуске дросселя. В одном из неограничивающих примеров ДВД может быть измерено и/или рассчитано контроллером (например, на основе сигнала от датчика, расположенного во впускном канале выше по потоку относительно дросселя, такого как датчик 161 ДВД). Альтернативно, другие способы для определения, завершено ли, по существу, раскручивание турбонагнетателя, могут быть осуществлены на шаге 404 без отклонения от объема настоящего изобретения.
Если ответ на шаге 404 - «НЕТ», способ переходит к шагу 408 для указания на то, что рециркуляционный поток компрессора не разрешен. В этом случае, в зависимости от того, какой вариант осуществления компоновки для создания вакуума используется как часть автомобильной системы для осуществления способа, способ, проиллюстрированный на одной из ФИГ. 6A-D, может быть осуществлен для определения требуемых состояний клапана. Например, если вариант осуществления компоновки для создания вакуума, показанной на ФИГ. 2А, используется как часть автомобильной системы для осуществления способа, способ, проиллюстрированный на ФИГ. 6А, может быть осуществлен на шаге 408. В другом примере, если вариант осуществления компоновки для создания вакуума, показанной на ФИГ. 1, используется как часть автомобильной системы для осуществления способа, способ, проиллюстрированный на ФИГ. 6С, может быть осуществлен на шаге 408. В еще одном примере, если вариант осуществления компоновки для создания вакуума, показанной на ФИГ. 2В, используется как часть автомобильной системы для осуществления способа, способ, проиллюстрированный на ФИГ. 6D, может быть осуществлен на шаге 408. В еще одном примере, если вариант осуществления компоновки для создания вакуума, показанной на ФИГ. 2С, используется как часть автомобильной системы для осуществления способа, способ, проиллюстрированный на ФИГ. 6В, может быть осуществлен на шаге 408. После шага 408 способ 400 завершается.
В противном случае, если ответ на шаге 404 - «ДА», способ переходит к шагу 406 для указания на то, что рециркуляционный поток компрессора разрешен. В зависимости от того, какой вариант осуществления компоновки для создания вакуума используется как часть автомобильной системы для осуществления способа, способ, соответствующий одной из ФИГ. 6A-D, может быть осуществлен для определения требуемых состояний клапана. После шага 406 способ 400 завершается.
На ФИГ. 5 изображен примерный способ для определения, разрешить ли поток от впуска дросселя автомобильной системы (например, автомобильной системы на ФИГ. 1) к впускному коллектору двигателя автомобильной системы. Такой поток в настоящей заявке альтернативно называется перепускным потоком дросселя во впускной коллектор двигателя. В соответствии со способом 500, показанном на ФИГ. 5, определение, разрешить ли поток от впуска дросселя автомобильной системы во впускной коллектор двигателя автомобильной системы, может быть основан на величине вакуума, сохраненного в автомобильной системе (например, в вакуумном бачке автомобильной системы, таком как вакуумный бачок тормозного усилителя), и, дополнительно, на основе массового расхода воздуха двигателя.
На шаге 502 способ 500 содержит определение, является ли уровень или величина сохраненного вакуума в автомобильной системе меньше, чем требуемый уровень или величина сохраненного вакуума (например, сохраненный вакуум тормозного усилителя). Например, параметр ВАК, соответствующий текущему уровню сохраненного вакуума (например, отрицательное давление), может быть измерен и/или рассчитан на основе рабочих параметров двигателя, таких как сигнал от датчика 146 давления, расположенного в вакуумном бачке 184. Дополнительно, параметр ТРЕБ_ВАК может иметь значение, которое соответствует требуемому уровню сохраненного вакуума на основе текущих или ожидаемых рабочих условий двигателя. Контроллер автомобильной системы может сравнивать значения ВАК и ТРЕБ_ВАК для определения, является ли значение ВАК меньше значения ТРЕБ_ВАК. Если ответ на шаге 502 - «ДА», способ 500 переходит к шагу 506 для указания на то, что разрешен перепускной поток дросселя в впускной коллектор. После шага 506 способ 500 завершается.
В противном случае, если ответ на шаге 502 - «НЕТ», указывая на то, что значение ВАК не меньше, чем значение ТРЕБ_ВАК (например, уровень вакуума, в настоящее время сохраненного в автомобильной системе, достаточен для текущих и/или ожидаемых рабочих условий двигателя, и не требуется восполнение вакуума), способ 500 переходит к шагу 504. На шаге 504 способ 500 содержит определение, превышает ли общий массовый расход воздуха, подаваемого в двигатель, требуемый массовый расход двигателя, если перепускной поток дросселя в впускной коллектор разрешен. Например, параметр ОБЩИЙ_МРВ, соответствующий общему массовому расходу воздуха, подаваемого в двигатель, если перепускной поток дросселя в впускной коллектор активен, может быть рассчитан на основе текущих или ожидаемый рабочих параметров двигателя. Дополнительно, параметр ТРЕБ_МРВ может иметь значение, соответствующее требуемому расходу воздуха двигателя для текущих рабочих условий. Определение, превышает ли общий массовый расход воздуха, подаваемого в двигатель, требуемый массовый расход воздуха двигателя, если перепускной поток дросселя в впускной коллектор разрешен, может содержать, в одном из примеров, определение, является ли значение ОБЩИЙ_МРВ большим, чем значение ТРЕБ_МРВ. Однако предполагается, что другие способы могут быть использованы для определения, будет ли расход воздуха двигателя оставаться в пределах допустимого диапазона, если перепускной поток дросселя в впускной коллектор разрешен.
Если ответ на шаге 504 - «ДА», способ 500 переходит к шагу 508 для указания на то, что перепускной поток дросселя в впускной коллектор не разрешен. После шага 508 способ 500 завершается. В противном случае, если ответ на шаге 504 - «НЕТ», способ 500 переходит к шагу 510. На шаге 510 способ 500 содержит или разрешение, или запрещение перепускного потока дросселя в впускной коллектор на основе рабочих условий двигателя. Например, даже когда значение ВАК не меньше, чем значение ТРЕБ_ВАК, может оказаться предпочтительным разрешение перепускного потока дросселя для создания дополнительного сохраненного вакуума при определенных условиях. Альтернативно, может быть желательным запрещение перепускного потока дросселя при определенных условиях для минимизации количества событий приведения в действие клапана с целью повышения долговечности клапана.
На ФИГ. 6А-С изображены способы для управления клапаном для избирательного разрешения или ограничения перепускного потока дросселя в впускной коллектор через эжектор и рециркуляционного потока компрессора через аспиратор. Например, на каждой из ФИГ. 6А-С изображен примерный способ, соответствующий одному из вариантов осуществления компоновки для создания вакуума, показанной на ФИГ. 1 и ФИГ. 2А-С. Способы на ФИГ. 6А-С могут быть осуществлены совместно со способами на ФИГ. 3, 4 и 5, в соответствии с подробным описанием ниже.
Способ 600А на ФИГ. 6А относится к примерному способу для управления клапаном в автомобильной системе, содержащей компоновку для создания вакуума, такую как компоновка 175 на ФИГ. 1 или компоновка 200В на ФИГ. 2В.
На шаге 602 способ содержит определение, разрешен ли как рециркуляционный поток компрессора, так и перепускной поток дросселя. В одном из примеров это определение может быть выполнено путем осуществления способа 400 на ФИГ. 4 вместе со способом 500 на ФИГ. 5.
Если ответ на шаге 602 - «ДА», способ 600 переходит к шагу 606 для управления приводом так, чтобы открыть двухходовый клапан (в контексте компоновки 175 для создания вакуума на ФИГ. 1) или для управления общим приводом так, чтобы открыть оба двухходовых клапана (в контексте компоновки 200В для создания вакуума на ФИГ. 2В), чтобы разрешить сообщение с возможностью передачи среды между впуском дросселя и впуском компрессора. Например, контроллер может отправлять сигнал в привод, который, в свою очередь, регулирует состояние двухходового клапана (клапанов), таким образом, чтобы разрешить впускной воздушный поток от участка ниже по потоку относительно компрессора и выше по потоку относительно дросселя как в рециркуляционный канал компрессора, так и в перепускной канал дросселя. Следует понимать, что в примерах, где состояние двухходового клапана (клапанов) уже разрешает такие потоки на осуществлении шага 606, управление состоянием двухходового клапана (клапанов) таким образом, чтобы разрешить впускной воздушный поток от участка ниже по потоку относительно компрессора и выше по потоку относительно дросселя как в рециркуляционный канал компрессора, так и в перепускной канал дросселя, может содержать отсутствие действия, таким образом, чтобы клапан (клапаны) оставался в своем текущим состоянии. На шаге 606 способ 600 далее содержит открытие соленоида ПКА (например, соленоида 172 ПКА на ФИГ. 1), которое может содержать сохранение соленоида ПКА в открытом положении, если он уже открыт. Таким образом, ведущий поток, проходящий через аспиратор, в рециркуляционном канале компрессора может вызывать всасывающий поток от продувочной системы топливных паров, таким образом, чтобы осуществлять продувку топливных паров из адсорбера топливных паров во впуск через второе выпускное отверстие ПКА (например, после вхождения в аспиратор выход через выпуск смешанного потока аспиратора и подача во впускной канал выше по потоку относительно компрессора). Дополнительно, в связи с открытым состоянием соленоида ПКА, топливные пары могут также продуваться из системы топливных паров напрямую во впускной коллектор (например, без предварительной подачи во впускной канал) через первое выпускное отверстие ПКА при условиях, когда относительное давление в автомобильной системе вызывает такую продувку. В некоторых случаях, на шаге 604 способ 600 может дополнительно содержать открытие БКП (например, БКП 124 на ФИГ. 1). Открытие БКП может быть полезным для уменьшения давления в топливном баке, таким образом, чтобы оно было близко к атмосферному давлению (в системе с вентилируемым топливным баком) или максимальному давлению в топливном баке (в системе с невентилируемым топливным баком). Однако опустошение адсорбера хранения топливных паров может быть выполнено более эффективно с закрытым БКП. После шага 606 способ 600А завершается.
В противном случае, если ответ на шаге 602 - «НЕТ», способ переходит к шагу 604 для управления приводом так, чтобы закрыть двухходовой клапан (клапаны) (или оставить двухходовой клапан (клапаны) закрытыми, если они уже закрыты), таким образом, чтобы деактивировать поток, проходящий как через рециркуляционный канал, так и через перепускной канал дросселя.
После шага 604 способ переходит к шагу 608 для определения, требуется ли продувка топливных паров. В одном из примеров определение может быть основано на сравнении требуемого уровня сохраненного вакуума (например, сохраненного в системе управления в качестве параметра ТРЕБ_ВАК) с текущим уровнем сохраненного вакуума (например, измеренного/или рассчитанного на основе сигнала от датчика, такого как датчик 146 на ФИГ. 1, и сохраненного в системе управления в качестве параметра ВАК), причем продувка топливных паров требуется, когда значение ТРЕБ_ВАК меньше значения ВАК на заранее заданную величину. В другом примере определение может быть выполнено системой управления на основе запросов вакуума, выполненных устройствами, приводимыми в действие вакуумом, в автомобильной системе (например, тормозной усилитель).
Если ответ на шаге 608 - «НЕТ», способ 600А завершается. В противном случае, если ответ на шаге 608 - «ДА», способ переходит к шагу 610 для открытия соленоида ПКА. Например, даже при условиях, когда рециркуляционный поток компрессора не разрешен (и, таким образом, продувка топливных паров через второе выпускное отверстие ПКА не активирована), топливные пары могут продуваться через первое выпускное отверстие ПКА в впускной коллектор, в зависимости от уровней давления в впускном коллекторе и ПКА/продувочной системе топливных паров. В некоторых случаях, на шаге 610 способ может дополнительно содержать открытие БКП (например, БКП 124 на ФИГ. 1). После шага 610 способ 600А завершается.
Поэтому, в соответствии со способом 600А, активация создания вакуума у всасывающего отверстия эжектора может содержать открытие первого двухходового запорного клапана, расположенного выше по потоку относительно ведущего впуска эжектора в рециркуляционном канале компрессора, при этом активирование создание вакуума у всасывающего отверстия аспиратора может содержать открытие второго двухходового запорного клапана, расположенного выше по потоку относительно ведущего впуска аспиратора, в перепускном канале дросселя. Первый и второй запорный клапаны управляются общим приводом, причем общий привод управляет как первым, так и вторым запорными клапанами, устанавливая их в одно и то же положение, таким образом, чтобы первый и второй запорный клапаны одновременно находились либо в открытом, либо в закрытом положении.
Способ 600В на ФИГ. 6В относится к примерному способу управления клапаном в автомобильной системе, содержащей компоновку для создания вакуума, такую как компоновка 200А на ФИГ. 2А или компоновка 200В на ФИГ. 2В.
На шаге 620 способ 600В содержит определение, разрешить ли перепускной поток дросселя в впускной коллектор, например, в соответствии со способом на ФИГ. 5. Если ответ на шаге 620 - «ДА», способ переходит к шагу 624 для управления общим приводом двухходовых клапанов или приводом трехходового клапана так, чтобы открыть рециркуляционный канал компрессора и закрыть перепускной канал дросселя. Дополнительно, на шаге 624 способ содержит открытие соленоида ПКА, чтобы разрешить продувку топливных паров через первое и второе выпускные отверстия ПКА. В некоторых случаях, на шаге 624 способ содержит открытие БКП. После шага 624 способ 600В завершается.
В противном случае, если ответ на шаге 620 - «НЕТ», способ переходит к шагу 622 для управления общим приводом двухходовых клапанов или приводом трехходового клапана так, чтобы открыть перепускной канал дросселя и закрыть рециркуляционный канал компрессора.
После шага 622 способ переходит к шагу 626 для определения, требуется ли продувка топливных паров, например, как в вышеуказанном раскрытии для шага 608 способа 600А. Если ответ на шаге 622 - «НЕТ», способ 600В завершается. В противном случае, если ответ на шаге 622 - «ДА», способ переходит к шагу 628. На шаге 628 способ 600В содержит открытие соленоида ПКА, чтобы разрешить выполнение продувки топливных паров через первое выпускное отверстие ПКА, и, в некоторых случаях, открытие БКВ. После шага 628 способ 600В завершается.
Таким образом, в соответствии со способом на ФИГ. 6В первый и второй запорный клапан могут управляться общим приводом, который управляет первым и вторым запорными клапанами, устанавливая их в противоположные положения, таким образом, чтобы первый запорный клапан был бы открыт, когда закрыт второй запорный клапан, и второй запорный клапан был бы открыт, когда закрыт первый запорный клапан.
Способ 600С на ФИГ. 6С относится к примерному способу для управления клапаном в автомобильной системе, содержащей компоновку для создания вакуума, такую как компоновка 200С на ФИГ. 2С.
На шаге 640 способ содержит определение, разрешен ли рециркуляционный поток компрессора, например, в соответствии со способом 400 на ФИГ. 4. Если ответ на шаге 640 - «ДА», способ переходит к шагу 644 для управления выделенным приводом для двухходового клапана в канале рециркуляции компрессора для открытия клапана (например, привод 273А и клапан 285С). Дополнительно, на шаге 644 способ 600С содержит открытие соленоида ПКА, чтобы разрешить выполнение продувки топливных паров через первое и второе выпускные отверстия ПКА, и, в некоторых случаях, открытие БКВ.
После шага 644 способ 600С переходит к шагу 652 для определения, разрешен ли перепускной поток дросселя в впускной коллектор, например, в соответствии со способом 500 на ФИГ. 5. Если ответ на шаге 652 - «ДА», способ переходит к шагу 656 для управления выделенным приводом так, чтобы открыть двухходовой клапан, расположенный в перепускном канале дросселя (например, привод 273В и клапан 285D). После шага 656 способ 600С завершается.
В противном случае, если ответ на шаге 652 - «НЕТ», способ переходит к шагу 654 для управления выделенным приводом так, чтобы закрыть двухходовой клапан в перепускном канале дросселя (например, привод 273В и клапан 285D). После шага 654 способ 600С завершается.
Возвращаясь к шагу 640, если ответ - «НЕТ», способ переходит к шагу 642 для управления выделенным приводом так, чтобы закрыть двухходовой клапан в перепускном канале компрессора (например, привод 273А и клапан 285С), таким образом, чтобы деактивировать поток от участка ниже по потоку относительно компрессора к участку выше по потоку относительно компрессора.
После шага 642 способ 600С переходит к шагу 646 для определения, требуется ли продувка топливных паров, например, как в вышеуказанном раскрытии для шага 608 способа 600А. Если ответ на шаге 646 - «НЕТ», способ переходит к шагу 648 для закрытия соленоида ПКА. После шага 648 способ переходит к шагу 652, раскрытому выше.
В противном случае, если ответ на шаге 646 - «ДА», способ переходит к шагу 650 для открытия соленоида ПКА, чтобы разрешить продувку топливных паров через первое выпускное отверстие ПКА и, в некоторых случаях, открытия БКП. После шага 650 способ переходит к шагу 652, раскрытому выше.
Соответственно, поскольку каждый из первого и второго запорных клапанов управляется выделенным приводом в этом примере, создание вакуума может быть активировано у одного, обоих, или может быть неактивировано и у эжектора и у аспиратора посредством управления первым и вторым запорными клапанами с помощью соответствующих выделенных приводов.
На графике 700, показанном на ФИГ. 7, изображены расходные характеристики для различных конфигураций системы двигателя. Ось Y графика 700 представляет собой уровень всасывания в литрах в секунду. Правая сторона оси X графика 700 представляет собой вакуум впускного коллектора (КОЛВАК) в кПа, при этом левая сторона оси X представляет собой наддув двигателя в кПа.
Идеальная характеристика 702 графика 700 представляет собой идеальное соотношение между уровнем всасывания, наддувом и значением КОЛВАК. Примерная характеристика 704 представляет собой расходную характеристику ПКА, который полностью открыт и соединен с вакуумом впускного коллектора. Как показано, примерная характеристика 704 может быть аналогичной расходной характеристике воздушной заслонки. С левой стороны графика показаны примерные расходные характеристики эжектора, соединенного с двигателем для создания давления наддува (например, сжатого воздуха). Нижняя кривая, примерная характеристика 706, соответствует конфигурации, в которой поток проходит через ограничитель в ПКА перед входом в всасывающее отверстие эжектора. Верхняя кривая, примерная характеристика 708, соответствует конфигурации, такой как конфигурация, изображенная на ФИГ. 1, которая не содержит ограничителя. Как видно на графике 700, производительность общего канала эжектора улучшается, когда отсутствуют ограничители на пути потока. Дополнительно, важна производительность на стороне наддува, потому что перепускной расход компрессора используется для питания эжектора. (Производительность эжектора может быть приблизительно оценена следующим образом: [уровень_всасывания * вакуум_всасывания] / [уровень_ведущего потока * давление ведущего потока].) Дополнительные преимущества могут быть достигнуты посредством такой конфигурации, когда размер эжектора увеличивается (например, в два раза или в три раза), поскольку система может получить преимущество от использования эжектора большого размера в ситуации, когда отсутствуют ограничители на пути потока. По мере увеличения уровня ведущего потока эжектора становится более важным перекрытие ведущего потока при нарастании давления наддува (для улучшения соотношения времени к крутящему моменту).
В другом представлении способ для автомобильной системы может содержать, в первом режиме, активацию ведущего потока через эжектор в рециркуляционном канале компрессора и открытие соленоида, расположенного в продувочном клапане адсорбера, который имеет только одно ограничение потока, ограничивающее поток, выходящий из первого выпуска продувочного клапана адсорбера, но не ограничивает поток, выходящий из второго выпуска продувочного клапана отверстия, соединенного с всасывающим отверстием эжектора. Способ может дополнительно содержать, во втором режиме, деактивацию ведущего потока через эжектор и регулировку соленоида на основе рабочих условий двигателя.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ, описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически представлять код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем.
Специалистам в данной области понятно, что раскрытые в настоящем документе конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.