СИСТЕМА УЛУЧШЕНИЯ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к системе вентиляции картера двигателя. Данная система может быть особенно полезна для двигателей при более высоком боковом ускорении.
Уровень техники
Двигатель обеспечивает крутящий момент путем сжигания смеси топлива и воздуха в цилиндре двигателя. Сжигание обеспечивает увеличение давления и температуры в цилиндре, чтобы заставить поршень цилиндра двигаться. Движущийся поршень обеспечивает усилие на коленчатый вал и заставляет его вращаться, обеспечивая таким образом крутящий момент двигателя. Однако некоторая порция газов цилиндра может пройти мимо поршня и попасть в картер двигателя. Газы, попадающие в картер, могут быть отведены и заново возвращены в систему, так что количество примеси углеводорода снижается. В некоторых системах двигателя картерные газы текут из картера в систему впуска через клапан принудительной вентиляции картера (клапан PCV), расположенный по пути вентиляции. В некоторых примерах систем путь вентиляции начинается у клапанной крышки и заканчивается во впускном коллекторе. Во время работы двигателя клапан PCV увеличивает ограничение между системой впуска и картером в периоды большего разрежения в коллекторе и снижает ограничение между впускным коллектором и картером в периоды меньшего разрежения во впускном коллекторе. Таким образом, в картерном пространстве создается небольшое разрежение, и углеводород может выводиться из картера в систему впуска двигателя.
Хотя вывод картерных газов может снижать выхлопы двигателя, он, в свою очередь, вызывает другие проблемы. Например, при определенных условиях возможен вывод масла и масляного тумана через клапан PCV. В патенте США №4515137 ограничение потока помещается на пути вентиляции для ограничения количества масла, выведенного через испарения по пути вентиляции в двигатель. Масло осаждается из испарений, когда испарения сталкиваются с препятствием.
Вышеупомянутый способ также обладает рядом недостатков. А именно, ограничение в патенте США №4515137 допускает утечку масла в систему впуска двигателя, если моторное масло аккумулируется у впускного отверстия пути вентиляции. В частности, возможность вывода масла из картера двигателя и головок блока цилиндров в путь вентиляции возрастает, когда двигатель испытывает боковую или центростремительную нагрузку. Ограничение, описанное в патенте США №4515137 не обеспечивает достаточной защиты от выхода масла, связанного с боковой или центростремительной нагрузкой. Двигатель испытывает воздействие боковых и центростремительных сил, когда водитель осуществляет поворот или едет по кругу при заносе. Двигатель и автомобиль стремятся остаться в вертикальном положении, но взаимодействие дороги и колес приводит к изменению положения автомобиля и двигателя. Таким же образом моторное масло стремится остаться в исходном положении и скапливается с одной стороны двигателя, в зависимости от направления боковой или центростремительной силы. В V-образных двигателях, головки блока цилиндров определяют ширину двигателя. Так, в периоды, когда двигатель подвергается воздействию боковой или центростремительной сил, моторное масло стремится к накоплению в одной из головок блока цилиндра. Моторное масло, которое аккумулируется в головке цилиндра в результате бокового и центростремительного ускорения, может повысить возможность попадания масла через путь принудительной вентиляции картера в некоторые системы, поскольку в путь вентиляции может попадать жидкое масло.
Раскрытие полезной модели
Авторы данной полезной модели, принимая во внимание вышеназванные недостатки, разработали систему двигателя для улучшения вентиляции картера двигателя, что является техническим результатом полезной модели. Один пример предложенного решения включает систему двигателя, состоящую из: двигателя; механически управляемого клапана, присоединенного к двигателю, который ограничивает поток картерных газов из картера двигателя в канал вентиляции картера, когда центростремительная или боковая сила, действующая на двигатель, превышает пороговый уровень.
Закрывая клапан при более высоком боковом и центростремительном воздействии, возможно ограничить поток между картером двигателя и системой впуска, в результате чего меньше масла попадает в систему впуска двигателя. В одном примере клапан имеет заслонку, которая соединена с шарниром. Благодаря шарниру заслонка реагирует на действующие на двигатель боковые и центростремительные силы. Например, если в ходе маневра на двигатель оказывается пороговое воздействие боковой силы, клапан закрывается и ограничивает поток испарений и жидкого масла по пути принудительной вентиляции картера. Следовательно, снижаются выхлопы двигателя и потребление масла.
Представленное решение имеет несколько преимуществ. В частности, данный подход снижает выхлопы двигателя, связанные с системой принудительной вентиляции картера. Кроме того, представленное решение снижает стоимость системы, так как исключает использование дорогостоящих насосов для ограничения потока масла через систему принудительной вентиляции картера. Дополнительно, представленная система обеспечивает упрощенное управление двигателем, поскольку система в некоторых примерах осуществления ограничивает поток по пути вентиляции картера посредством только механически активируемого устройства.
Вышеназванные преимущества и другие преимущества и характеристики представленной системы раскрываются в приведенном ниже подробном описании и могут рассматриваться самостоятельно и в соответствии с прилагаемыми чертежами.
Краткое описание чертежей
Преимущества представленной системы наилучшим образом продемонстрированы предпочтительным вариантом воплощения, описанным ниже, при рассмотрении самостоятельно или со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:
Фиг.1 является схемой двигателя;
Фиг.2 представляет собой схему варианта двигателя V-8, показывающую часть пути вентиляции картера;
Фиг.3 показывает схему варианта клапана PCV боковой нагрузки;
Фиг.4 показывает схему варианта клапана PCV боковой нагрузки;
Фиг.5 показывает схему варианта клапана PCV боковой нагрузки;
Фиг.6А показывает схему варианта клапана PCV боковой нагрузки;
Фиг.6Б показывает схему варианта клапана PCV боковой нагрузки;
Фиг.7А показывает схему второго варианта клапана PCV боковой нагрузки;
Фиг.7Б показывает схему второго варианта клапана PCV боковой нагрузки; и
Фиг.8 представляет собой блок-схему способа ограничения потока вентиляции картера при воздействии боковой или центростремительной силы.
Осуществление полезной модели
Представленное решение относится к принудительной вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания. В одном из вариантов осуществления восьмицилиндровый двигатель, показанный на Фиг.2, с клапаном PCV боковой нагрузки, как показано на Фиг.3-6Б, улучшает поток PCV путем ограничения введения масла в путь принудительной вентиляции картера. Фиг.7 иллюстрирует метод управления PCV потоком при более высоких боковых и центростремительных нагрузках.
Согласно Фиг.1, двигатель внутреннего сгорания 10, состоящий из множества цилиндров, один из которых показан на Фиг.1, управляется электронным контроллером двигателя 12. Двигатель 10 включает камеру сгорания 30 и стенки цилиндра 32 с установленным в нем поршнем 36, связанным с коленчатым валом 40. Камера сгорания 30 связана с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может регулироваться впускным распределительным валом 51 и выпускным распределительным валом 53. Как вариант, один или более впускных и выпускных клапанов могут регулироваться электромеханически управляемой сборкой, включающей катушку индуктивности. Положение впускного распределительного вала 51 определяется датчиком впускного распределительного вала 55. Положение выпускного распределительного вала 53 определяется датчиком выпускного распределительного вала 57.
Топливный инжектор 66 показан в позиции, позволяющей впрыскивать топливо напрямую в цилиндр 30, что специалисты называют прямым впрыском. Как вариант, топливо может впрыскиваться во впускной канал, что специалисты называют впрыск топлива во впускные каналы. Топливный инжектор 66 доставляет жидкое топливо пропорционально ширине импульса сигнала FPW от контроллера 12. Топливо доставляется в топливный инжектор 66 топливной системой (не показано), состоящей из топливного бака, топливного насоса и топливной рампы (не показано). Устройство управления 68, которое управляется контроллером 12, инициирует поступление рабочей смеси через топливный инжектор 66. Дополнительно, показано соединение впускного коллектора 44 с опциональным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для управления воздушным потоком из системы впуска воздуха 42 во впускной коллектор 44. Впускной коллектор 44 имеет электромагнитный клапан управления 50 для управления электромагнитными импульсами в цилиндре 30. В одном примере может применяться прямая инжекторная система низкого давления, где давление топливо может подниматься до 20-30 бар. Как вариант, для создания более высокого давления топлива может использоваться двухступенчатая топливная система высокого давления.
Двигатель 10 для смазки разделен на два контура. Первый контур включает воздуховод, по которому воздух проходит через двигатель 10, впускной коллектор, впускной тракт в головке блока цилиндров, камеру сгорания и выхлопные отверстия, идущие от цилиндра. Второй контур включает картер двигателя, головки блока цилиндров с движущимися компонентами за исключением камеры сгорания и каналов для смазки. Моторное масло под давлением подается во второй контур для смазки движущихся деталей в двигателе, когда попадание масла в первый контур нежелательно. Однако масло может присутствовать на границах между двумя контурами для смазки движущихся деталей, например на стенках цилиндра.
Бесконтактная система зажигания 88 создает электрическую искру в камере сгорания 30 через свечу зажигания 92 в ответ на сигнал контроллера 12. Универсальный датчик 126 определения концентрации углекислого газа (UEGO) связан с выпускным коллектором 48, расположенным выше каталитического конвертера 70. Как вариант, датчик 126 UEGO может быть заменен двухфазным датчиком содержания кислорода в выхлопных газах.
В одном примере конвертер 70 может включать многослойные каталитические пластины. В другом примере могут применяться устройства, контролирующие состав выхлопных газов, каждое с многослойными пластинами. Как вариант, конвертер 70 может быть катализатором трехступенчатого типа.
Контроллер 12 показан на Фиг.1 как обычный микрокомпьютер, включающий: микропроцессор 102, порты ввода/вывода 104, постоянное запоминающее устройство 106, оперативную память 108, энергонезависимую память 110 и обычную информационную шину. Контроллер 12 получает различные сигналы датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнение к вышеописанным сигналам, включая: температуру охлаждающей жидкости ЕСТ от датчика температуры 112, соединенного с охлаждающим патрубком 114; измерение нагрузки от надавливания ногой 132 от датчика положения 134, соединенного с педалью газа 130; давление в коллекторе (MAP) от датчика давления в коллекторе 122, соединенного с впускным коллектором 44; положение двигателя от датчика 118 с эффектом Холла, определяющего положение коленчатого вала 40; измерение воздушной массы, попадающей в двигатель от датчика 120; и измерение положения дросселя от датчика 58. Также может определяться барометрическое давление (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном варианте датчик 118 положения двигателя производит предопределенное количество импульсов с одинаковым интервалом во время цикла вращения коленчатого вала, из которого определяется скорость двигателя (обороты двигателя в минуту).
В некоторых вариантах двигатель может соединяться с электрическим аккумулятором в гибридном автомобиле. Гибридный автомобиль может иметь параллельную конфигурацию, серийную конфигурацию или их вариации и комбинации. В ряде вариантов возможны другие конфигурации двигателя, например дизельный двигатель.
В процессе работы каждый цилиндр двигателя 10 обычно проходит четыре рабочих фазы: цикл включает впрыск, сжатие, расширение и выпуск. Обычно в фазе впрыска выпускной клапан 54 закрывается и впускной клапан 52 открывается. Воздух поступает в камеру сгорания 30 через впускной коллектор 44, и поршень 36 движется вниз цилиндра и увеличивает объем в камере сгорания 30. Положение, при котором поршень 36 располагается рядом с дном цилиндра и в конце фазы (например, когда камера сгорания 30 имеет наибольший объем), обычно специалистами называется нижняя мертвая точка (НМТ). В фазе сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 движется по направлению к головке блока цилиндров, чтобы сжать воздух внутри камеры сгорания 30. Положение, в котором поршень 36 находится в конце фазы и ближе всего к головке блока цилиндров (например, когда камера сгорания 30 имеет наименьший объем), специалисты обычно называют верхняя мертвая точка (ВМТ). В ходе процесса, здесь и далее именуемого впрыск, топливо подается в камеру сгорания. В ходе процесса, здесь и далее именуемого зажигание, впрыснутое топливо зажигается известными способами, такими как свеча зажигания 92, что приводит к сгоранию. В фазе расширения расширяющиеся газы давят на поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 превращает движение поршня во вращательный крутящий момент вала. Наконец, в фазе выпуска выпускной клапан 54 открывается и выпускает сгоревшую воздушно-топливную смесь в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается в ВМТ. Вышеизложенное является примером, и моменты открытия и (или) закрытия впускного и выпускного клапанов могут варьировать, чтобы обеспечить принудительное или отрицательное перекрытие клапана, позднее закрытие впускных клапанов и другие разнообразные варианты.
На Фиг.2 показана схема двигателя V-8. Головки блока цилиндров 204 и 206 соединены с блоком цилиндра 202. Крышки клапанов 208 и 210 соединены с головками блока цилиндров 204 и 206 соответственно. Крышки клапанов 208 и 210 ограничивают поток масла из головок блока цилиндров 204 и 206 в окружающую среду. Масло подается в головки блока цилиндров 204 и 206 для смазки распределительных валов, клапанов и других движущихся деталей через масляный насос (не показано). Масло, подаваемое в головки цилиндра 204 и 206, возвращается в маслосборник (не показано), соединенный с дном блока двигателя 202 через каналы для смазки. Масло течет из головок блока цилиндров 204 и 206 в маслосборник силой гравитации. Путь принудительной вентиляции картера включает шланг 214 PCV, клапан 212 PCV, клапан 216 PCV боковой нагрузки. В некоторых вариантах клапан 212 PCV и клапан 216 PCV боковой нагрузки могут представлять собой единую клапанную сборку. Конфигурация клапана 216 PCV боковой нагрузки может быть как на Фиг.3-5. Как вариант, клапан 216 PCV боковой нагрузки может быть расположен вдоль протяжения шланга 214 PCV, как показано на Фиг.6А и 6Б. Шланг 214 PCV идет от крышки клапана и соединен с впускной системой через впускной коллектор (не показано) или через воздуховод, ведущий во впускной коллектор (не показано). Шланг 214 PCV может быть установлен в сборке двигателя таким образом, что линейный клапан (например, см. Фиг.6А-6Б и 7А-7Б) может быть расположен на протяжении шланга 214 PCV.
На Фиг.3 показана схема варианта клапана PCV боковой нагрузки. Клапан 312 PCV боковой нагрузки соединен с крышкой клапана 302 через шарнир 308 и закрывается в направлении, указанном стрелкой. В ряде примеров клапан 312 PCV боковой нагрузки имеет уплотнение (например, эластомерное уплотнение) для ограничения потока масла в клапан 312 PCV и шланг 304. Клапан 306 PCV соединен с внешней стороной крышки клапана 302, а шланг 304 проводит картерные испарения во впускной коллектор (не показано) или канал для забора наружного воздуха (не показано).
Клапан 312 PCV боковой нагрузки соединен с шарниром 308 так, чтобы при действии на двигатель нагрузки спереди и сзади клапан PCV боковой нагрузки двигался незначительно. Так, когда автомобиль, в котором установлены двигатель и клапан PCV боковой нагрузки, движется прямо, клапан PCV боковой нагрузки, в основном, остается в неизменном положении. Однако, когда двигатель подвергается воздействию боковых сил (например, в процессе левого поворота), клапан 312 PCV боковой нагрузки может повернуться в закрытое состояние. Когда двигатель подвергается воздействию боковых сил в другом направлении (например, в процессе правого поворота), клапан PCV боковой нагрузки остается открытым, поворачиваясь от клапана 306 PCV. Закрываясь, клапан PCV боковой нагрузки ограничивает возможность попадания моторного масла в клапан 306 PCV и шланг 304 в ходе маневра, когда боковые и центростремительные силы заставляют масло собираться в головках блока цилиндров и крышках клапанов. После завершения маневра клапан PCV боковой нагрузки переходит в открытое положение, поскольку сила гравитации превосходит боковую или центростремительную силу. Следует заметить, что размер и вес клапана 312 PCV боковой нагрузки можно отрегулировать так, чтобы он открывался даже при наличии разрежения в шланге 304. Например, когда клапан 312 боковой нагрузки PCV закрывается в ответ на действие боковой или центростремительной силы, разрежение из системы впуска через шланг 304 может держать клапан 312 PCV боковой нагрузки закрытым. Однако размер и вес клапана 312 PCV боковой нагрузки можно отрегулировать, чтобы сила гравитации, действующая на клапан PCV боковой нагрузки, превышала пороговый уровень разрежения, и клапан 312 PCV боковой нагрузки находился в закрытом положении. В одном примере размер и вес клапана 312 PCV боковой нагрузки регулируется так, что он открывается при разрежении во впускном коллекторе менее 0,6 атмосфер.
На Фиг.4 показана схема. варианта клапана PCV боковой нагрузки. В данном примере клапан PCV боковой нагрузки состоит из заслонки 414, уплотнения 410, шарнира 408, утяжеления 416 и рычага 412. Заслонка 414 и рычаг 412 могут быть выполнены из монолитного материала, чтобы между заслонкой 414 и рычагом 412 сохранялся постоянный угол. Шарнир 408 соединен с крышкой клапана 402. Клапан 406 PCV также соединен с крышкой клапана 402. Клапан 406 PCV ограничивает поток испарений из головки блока цилиндров и картера двигателя в систему впуска двигателя. Как показано на Фиг.3, шланг 404 связывает клапан PCV с впускным коллектором двигателя или воздуховодом впускной системы.
Клапан PCV боковой силы на Фиг.4 подобен клапану 312 PCV боковой силы на Фиг.3 за исключением того, что клапан PCV боковой силы на Фиг.4 включает рычаг 412 и утяжеление 416. Рычаг 412 и утяжеление 416 улучшают открытие и закрытие клапана, эффективно регулируя силу, необходимую для открытия и закрытия заслонки 414. Например, после того как боковая сила закрывает заслонку 414 в направлении стрелки, сила гравитации, действующая на рычаг 412 и утяжеление 416, открывает заслонку 414 быстрее, чем при отсутствии рычага 412 и утяжеления 416. Рычаг 412 увеличивает силу гравитации или стремление массы оставаться на своей траектории, действуя дистанционно. Таким образом, длина рычага 412 и вес утяжеления 416 регулируются, чтобы изменить уровень разрежения, когда освобождается заслонка 414 при отсутствии боковой нагрузки на двигатель или автомобиль. Например, рычаг длиной 5 см может освободиться, когда уровень разрежения в шланге 404 менее 0,5 атмосфер. Если увеличить длину рычага до 9 см, уровень разрежения в шланге 404 может быть снижен до 0,45 атмосфер. Таким образом длина рычага 412 регулируется, чтобы изменить уровень разрежения, при котором освобождается заслонка 414. Подобным образом длина рычага 412 и вес утяжеления 416 регулируются так, что заслонка 414 закрывается в ответ на боковую или центростремительную нагрузку разной величины. В дополнение, можно регулировать угол между заслонкой 414 и рычагом 412, чтобы варьировать уровень боковой и центростремительной нагрузки, которая закрывает заслонку 414, а также разрежение, которое нужно преодолеть, чтобы открыть заслонку 414.
Фиг.5 является схемой варианта клапана PCV боковой нагрузки. Клапан 512 боковой нагрузки подобен клапану боковой нагрузки на Фиг.3 за исключением того, что клапан 512 боковой нагрузки имеет пружину 514, помогающую открывать клапан 512 боковой нагрузки. Клапан 512 боковой нагрузки соединен с шарниром 508. Шарнир 508 соединен с крышкой клапана 502 и ограничивает движение клапана 512 боковой нагрузки боковыми направлениями. Например, как отмечалось выше в отношении Фиг.3, шарнир 508 ограничивает движение клапана 512 боковой нагрузки вперед и назад, но позволяет движение клапана боковой нагрузки в боковых направлениях (например, из стороны в сторону). Таким образом, клапан боковой нагрузки может двигать клапан боковой нагрузки относительно крышки клапана двигателя, когда автомобиль с установленным клапаном боковой нагрузки входит в левый или правый поворот. Однако, если автомобиль ускоряется или замедляется по прямой, боковое ускорение остается практически неизменным относительно крышки клапана.
Конфигурация пружины 514 обеспечивает открывающую нагрузку для клапана 512 боковой нагрузки, когда клапан 512 боковой нагрузки находится в закрытом положении. Так, пружина 514 преодолевает, по крайней мере, некоторую часть силы разрежения, которая может применяться к клапану боковой нагрузки через шланг 504, когда клапан 512 боковой нагрузки находится в закрытом положении. Нагрузка пружины может регулироваться в соответствии с желаемым разрежением. Например, давление пружины 514 может быть отрегулировано таким образом, что клапан 512 боковой нагрузки освобождается при разрежении менее 0,6 атмосфер, когда боковая или центростремительная нагрузка на автомобиль или двигатель ниже порогового уровня.
Фиг.6А показывает схему варианта поворотного клапана боковой нагрузки PCV. Поворотный клапан боковой нагрузки на Фиг.6А представляет собой клапан, работающий в шланге (например, линейный клапан), при этом шланг соединяет картер двигателя и систему впуска двигателя (например, соединяя крышку клапана и систему впуска двигателя). На Фиг.6А в разрезе представлен поворотный клапан бокового ускорения в открытом положении. Конфигурация поворотного клапана 604 бокового ускорения предполагает открытое положение. Конкретно, рычаг 608 соединен с приводом 606, который приводит в движение привод 602. В одном варианте, рычаг 608 имеет утяжеление на конце. Привод 602 соединен с поворотным клапаном 604 бокового ускорения. Рычаг 608 ориентирован в вертикальном положении перпендикулярно поворотному клапану бокового ускорения при низкой боковой или центростремительной нагрузке. Гравитация действует на рычаг 608 и обеспечивает открытое положение клапана бокового ускорения 604, как показано. В данном примере картерные газы двигателя текут через шланг 600 в направлении, показанном стрелкой.
Размер привода 606 больше размера привода 602 для того, чтобы поворотный клапан 604 бокового ускорения закрывался под углом менее 90° от вертикального. Увеличивая диаметр привода 606 и уменьшая диаметр привода 602, возможно закрыть поворотный клапан 604 бокового ускорения уменьшением вращения. Следует отметить, что представленное решение предполагает другие варианты осуществления. Например, возможна конфигурация клапана бокового ускорения как устройства с отверстиями.
Фиг.6Б является схемой варианта поворотного клапана PCV боковой нагрузки. Поворотный клапан боковой нагрузки на Фиг.6Б идентичен поворотному клапану боковой нагрузки на Фиг.6А; однако клапан, показанный на Фиг.6Б, находится в закрытом положении, когда двигатель, с которым соединен клапан, испытывает поворотную боковую или центростремительную нагрузку.
Поворотный клапан 604 боковой нагрузки закрывается, когда на двигатель действуют силы, заставляя вращаться приводы между рычагом 606 и клапаном 604 бокового ускорения и сам рычаг. Угол между рычагом 608 и шлангом 600 изменяется, как показано, и приводы 606 и 602 вращаются и закрывают клапан 604. Таким образом поворотный клапан бокового ускорения закрывается при боковой и центростремительной нагрузке на двигатель.
Фиг.7А показывает схему второго варианта клапана PCV боковой силы. В частности, изображен шаровой клапан бокового ускорения. Конфигурация шарового клапана 706 бокового ускорения предполагает открытое состояние. Шаровой клапан 706 бокового ускорения показан в открытом состоянии внутри шланга 700. Клапан 706 имеет отверстие 704, через которое могут проходить картерные газы. Рычаг 708 соединен с приводом 710, который приводит в движение привод 702. В одном примере предложенной системы рычаг 708 имеет утяжеление на конце. Привод 702 соединен с шаровым клапаном 706 бокового ускорения. Рычаг 708 ориентирован перпендикулярно к шаровому клапану бокового ускорения в условиях малой боковой или центростремительной нагрузки. Гравитация действует на рычаг 708, обеспечивая открытое положение шарового клапана 706 бокового ускорения, как показано. В данном примере картерные газы текут через шланг 700 в направлении, показанном стрелкой.
Размер привода 710 больше размера привода 702, чтобы шаровой клапан 706 бокового ускорения закрывался под углом менее 90° от вертикального. Увеличивая диаметр привода 710 и уменьшая диаметр привода 702, возможно закрыть шаровой клапан 706 бокового ускорения уменьшением вращения.
Фиг.7Б является схемой второго варианта клапана PCV боковой силы. Клапан боковой силы на Фиг.7Б идентичен клапану боковой силы на Фиг.7А; однако клапан, показанный на Фиг.7Б, находится в закрытом положении, когда боковые или центростремительные силы действуют на двигатель, с которым соединен клапан.
Шаровой клапан 706 бокового ускорения закрывается, когда на двигатель оказывается воздействие, которое заставляет вращаться рычаг и приводы между рычагом 706 и шаровым клапаном 706 бокового ускорения. Угол между рычагом 708 и шлангом 700 меняется, как показано, и приводы 706 и 702 вращаются и закрывают шаровой клапан 706. Таким образом шаровой клапан бокового ускорения закрывается, когда двигатель испытывает боковую или центростремительную нагрузку.
В некоторых вариантах поворотные и шаровые клапаны боковой нагрузки могут иметь уплотнения. Уплотнения эффективнее ограничивают поток жидкостей в шланг PCV. Как вариант, уплотнение может быть эластомерным. Кроме того, в некоторых вариантах клапаны на Фиг.6А-6Б и 7А-7Б могут двигаться только в одном направлении боковой или центростремительной составляющей ускорения.
Следует обратить внимание, что в ряде примеров клапаны боковой и центростремительной силы активируют переключатель для определения положения клапана (например, открыт или закрыт клапан). Клапаны, показанные на Фиг.3-7Б, управляются механически силами, воздействующими на автомобиль и двигатель. В другом примере для открытия и закрытия клапана боковой силы применяется акселерометр. Например, акселерометр системы стабилизации курсовой устойчивости автомобиля включен в цепь, которая открывает и закрывает электрически управляемый соленоидный клапан, когда боковая нагрузка на двигатель или автомобиль больше порогового уровня. В одном из вариантов цепь акселерометра включает контроллер с инструкциями для активации клапана, чтобы закрыть канал PCV, когда боковая и центростремительная нагрузка выше порогового значения. В некоторых примерах контроллер также имеет инструкции по управлению крутящим моментом двигателя через искру, топливо и фазы газораспределения. При некоторых условиях контроллер может ограничивать крутящий момент двигателя, когда боковая или центростремительная нагрузка выше второго порогового уровня. Таким образом клапан боковой нагрузки PCV может быть автоматизирован, от активируемого только механически до клапана с электроприводом.
Таким образом, система на Фиг.1-7Б, представляет собой систему двигателя, состоящую из: двигателя и соединенного с двигателем механически управляемого клапана, который активируется, когда действие боковой или центростремительной нагрузки на двигатель выше порогового уровня; активированный механически управляемый клапан ограничивает поток из картера двигателя в PCV. Возможен вариант системы двигателя, когда механически управляемый клапан имеет шарнир. Также возможен вариант системы двигателя, когда механически управляемый клапан состоит из двух секций, расположенных рядом с шарниром, где первая из двух секций ограничивает поток через клапан PCV, когда центростремительная или боковая нагрузка на двигатель превышает пороговый уровень. Как вариант системы двигателя, вторая секция открывает механически управляемый клапан, когда центростремительная или боковая нагрузка на двигатель ниже порогового уровня. Возможен вариант системы двигателя, где механически управляемый клапан имеет уплотнение для ограничения потока масла через механически управляемый клапан. Возможен вариант системы двигателя, где канал PCV обеспечивает связь в картере двигателя. Возможна система двигателя, где открытие механически управляемого клапана осуществляется принудительно. Как вариант, возможна система двигателя, где принудительное открытие клапана PCV боковой нагрузки обеспечивается пружиной.
Система на Фиг.1-7Б также является примером системы двигателя, состоящей из: двигателя; системы впуска двигателя, которая включает впускной коллектор и дроссель; клапана PCV, ограничивающего поток из картера двигателя в систему впуска двигателя; и клапана, ограничивающего поток картерных испарений через канал PCV, когда боковая или центростремительная нагрузка на двигатель превышает пороговый уровень. Возможен вариант системы двигателя, где клапан, ограничивающий поток картерных испарений, имеет шарнир; клапан, ограничивающий поток картерных испарений, имеет острый угол между дверцей заслонки, которая закрывает канал PCV, и плечом, которое двигает клапан, ограничивающий поток картерных испарений в ответ на боковую нагрузку. Также возможен вариант системы двигателя, когда клапан, ограничивающий поток картерных испарений располагается на протяжении канала PCV. Также возможно, что клапан, ограничивающий поток картерных испарений, имеет плечо с утяжелением, соединенное с шарниром клапана, ограничивающего поток картерных испарений; при этом шарнир позволяет плечу с утяжелением выполнять боковые движения и ограничивает движения вперед и назад. Система двигателя также имеет вариант, когда клапан, ограничивающий поток картерных испарений через канал PCV при центростремительной или боковой нагрузке на двигатель выше порогового уровня, расположен внутри двигателя.
Так, система на Фиг.1-7Б также представляет собой систему двигателя, состоящую из: двигателя с картером и системой впуска; шланга PCV, связывающего картер и систему впуска; механически управляемого клапана, расположенного вдоль шланга PCV, механически управляемый клапан активируется, когда боковая или центростремительная нагрузка на двигатель выше порогового уровня, механически управляемый клапан ограничивает поток из картера двигателя в канал PCV после активации. Система двигателя включает рычаг, соединенный с механически управляемым клапаном. Возможен вариант, когда механически управляемый клапан является шаровым клапаном. Также возможен вариант, когда механически управляемый клапан является поворотным клапаном. Возможен вариант системы двигателя, когда механически управляемый клапан имеет уплотнение для ограничения потока масла через механически управляемый клапан. Система двигателя может включать шланг PCV, направленный таким образом, что жидкость дренируется из шланга PCV по направлению к картеру, когда механически управляемый клапан не активирован. Система двигателя может включать рычаг, имеющий утяжеление. Также возможен вариант, когда рычаг соединен с приводами для открытия и закрытия механически управляемого клапана.
Также система на Фиг.1-7Б может быть системой двигателя, состоящей из: двигателя с картером; системы впуска двигателя, имеющей впускной коллектор и дроссель; внешнего по отношению к двигателю шланга PCV, соединяющего систему впуска двигателя и картер; клапана PCV, ограничивающего поток из картера двигателя в систему впуска двигателя через шланг PCV; клапана, расположенного вдоль шланга PCV и ограничивающего поток испарений через шланг PCV, когда центростремительная или боковая нагрузка на двигатель выше порогового уровня. Система двигателя также может включать клапан, расположенный вдоль шланга PCV, имеющий плечо рычага, соединенного с клапаном. Плечо рычага, как вариант, соединено с приводами. Возможен вариант, когда для закрытия клапана, расположенного вдоль шланга PCV, плечо рычага действует до достижения менее 90 градусов. Система двигателя также включает вариант, когда клапан, расположенный вдоль шланга PCV, закрывается в ответ на действие центростремительной или боковой нагрузки в первом направлении и остается открытым в ответ на эквивалентную нагрузку во втором направлении, противоположном первому.
Фиг.8 представляет собой блок-схему способа ограничения потока PCV при боковой или центростремительной нагрузке. На шаге 802 способ 800 проверяет, не превышает ли боковая или центростремительная нагрузка пороговый уровень. Как вариант, боковая нагрузка, превышающая пороговый уровень, может определяться положением механического рычага относительно крышки клапана или положением механического рычага относительно шланга PCV. В таком варианте механический рычаг изменяет состояние вывода выключателя, когда боковая нагрузка на двигатель или автомобиль выше порогового уровня. В другом примере способ 800 проверяет, превосходит ли боковая нагрузка на автомобиль и двигатель пороговый уровень, в ответ на сигнал датчика, например, акселерометра. Если способ 800 определяет, что боковое ускорение выше порогового уровня, способ 800 переходит к 804. В противном случае способ 800 переходит к выходу.
На шаге 804 способ 800 проверяет, находится ли боковая нагрузка в определенном направлении. Например, способ 804 проверяет, находится ли боковая или центростремительная нагрузка на двигатель и автомобиль в направлении, которое может вызвать накопление моторного масла рядом с путем PCV. Направление боковой нагрузки определяется полярностью показаний акселерометра или состоянием выключателя, который приводится в действие механически управляемым устройством. Если направление боковой нагрузки вызывает накопление моторного масла рядом с клапаном PCV или заставляет его перемещаться к пути PCV, способ 800 переходит к 806. В противном случае способ 800 переходит к выходу.
На шаге 806 способ 800 закрывает канал PCV. В одном из вариантов канал PCV закрывается в ответ на механическую регулировку клапана боковой нагрузки. Например, боковая нагрузка на автомобиль или двигатель заставляет клапан PCV боковой нагрузки закрываться. В другом примере канал PCV закрывается в ответ на вывод контроллера, который имеет инструкции для закрытия канала PCV, когда боковая или центростремительная нагрузка выше порогового уровня и боковая нагрузка имеет определенное направление. Канал PCV закрывается активацией электрически активируемого соленоида. Способ 800 переходит к 808 после закрытия канала PCV.
На шаге 808 способ 800 регулирует соотношение воздуха и топлива для компенсации закрытого канала PCV. Как вариант, соотношение воздуха и топлива регулируется добавлением предопределенного объема топлива в воздушно-топливную смесь двигателя. В другом примере объем топлива в двигателе регулируется в ответ на вывод кислородного датчика после закрытия канала PCV. Как вариант, предопределенное количество топлива добавляется в оптимальную воздушно-топливную смесь, тогда как количество топлива, подаваемого в двигатель, регулируется в соответствии с сигналом кислородного датчика, расположенного в выхлопной системе. Способ 800 переходит к 810 после регулировки воздушно-топливной смеси.
На шаге 810 способ 800 проверяет, превышает ли боковая или центростремительная нагрузка на двигатель или автомобиль пороговый уровень. Если да, способ 800 возвращается в 810 и ожидает уменьшения бокового и центростремительного ускорения до отметки ниже порогового уровня. Если нет, способ 800 переходит к 812.
На шаге 812 способ 800 открывает канал PCV. В одном из вариантов канал PCV открывается в ответ на снижение боковой нагрузки до уровня, позволяющего открываться механически активируемому клапану PCV боковой силы. В другом примере, канал PCV открывается в ответ на сигнал контроллера, имеющего инструкции для открытия канала PCV, когда боковая или центростремительная нагрузка выше порогового уровня. Канал PCV открывается деактивацией электрически активируемого соленоида.
Таким образом, способ на Фиг.8 является способом улучшения вентиляции картера двигателя, который включает: обеспечение потока газов из картера двигателя в систему впуска двигателя; ограничение потока газов из картера в систему спуска в состоянии, когда боковая или центростремительная нагрузка на двигатель выше порогового уровня. Возможен вариант, когда поток газов ограничивается в первом направлении боковой или центростремительной нагрузки, но не во втором. Также возможно, что поток газов ограничивается электрически активируемым клапаном в ответ на сигнал акселерометра. Также возможен вариант системы, где акселерометр входит в систему курсовой стабилизации автомобиля. Способ по п.14 также включает вариант, когда поток газов ограничивается механически управляемым клапаном. Возможен способ, где клапан является механически управляемым клапаном с шарниром, что позволяет клапану двигаться по направлению к боковой или центростремительной нагрузке и от нее, но не в направлении нагрузки сзади и спереди. Способ включает вариант, когда клапан открыт при давлении впускного коллектора менее предопределенного порогового уровня, и боковая или центростремительная нагрузка ниже предопределенного порогового уровня. Способ также включает индикацию состояния ограниченного потока PCV, когда боковая или центростремительная нагрузка выше порогового уровня, и регулирование соотношения воздуха и топлива в ответ на индикацию. Возможен вариант, когда клапан увеличивает боковую или центробежную нагрузку, работая дистанционно.
Способ на Фиг.8 также является способом улучшения вентиляции картера двигателя, который включает: обеспечение потока газов из картера двигателя в систему впуска двигателя через шланг, внешний по отношению к двигателю; ограничение потока газов из картера в систему спуска через шланг, когда боковая или центростремительная нагрузка на двигатель выше порогового уровня; дренирование жидкостей из шланга в картер, когда боковая или центростремительная нагрузка ниже порогового значения. Возможен вариант, когда поток газов ограничивается в первом направлении боковой или центростремительной нагрузки и в меньшей степени ограничивается во втором направлении боковой или центростремительной нагрузки. Как вариант способа, поток является потоком газов или жидкости или их комбинацией и ограничивается клапаном. Как вариант способа, клапан является механически управляемым клапаном, в котором плечо рычага двигается по направлению к боковой или центростремительной нагрузке или от нее, но не в направлении нагрузки спереди и сзади. Как вариант системы, плечо рычага соединено с приводами. Способ также включает индикацию состояния ограниченного потока PCV при боковой или центростремительной нагрузке выше порогового уровня, и регулирование соотношения топлива и воздуха в ответ на индикацию. Способ включает вариант, где клапан эффективно усиливает боковую или центростремительную нагрузку, действуя дистанционно.
Специалисту будет понятно, что способ, показанный на Фиг.8, может представлять один или более возможных стратегий обработки, например, управляемая событиями, управляемая прерываниями, многопоточная или многозадачная и т.п. Различные описанные шаги и функции могут быть выполнены в указанной последовательности, одновременно или в ряде случаев опущены. Таким же образом, для достижения названных целей, характеристик и преимуществ, представленная организация обработки не является обязательной, но предлагается для более полного иллюстративного описания. Хотя это и не показано явным образом, специалисту понятно, что один и более представленных шагов и функций могут осуществляться циклично в зависимости от применяемой стратегии.
Этим описание завершается. Специалистам вполне понятно, что возможны другие варианты и модификации в пределах сущности и объема данной полезной модели. Например, предложенная система может быть с успехом использовано в двигателях I3, I4, I5, V6, V8, V10 и V12, работающих на природном газе, бензине, дизельном или другом топливе.