СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ С НАДДУВОМ
METHOD FOR SUPERCHARGED ENGINE

Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к способам и системам для вентиляции картера двигателя с наддувом с обеспечением создания разрежения.
Уровень техники/Сущность изобретения
Поршневые кольца и клапанные направляющие двигателя внутреннего сгорания (например, двигатель внутреннего сгорания автомобиля) могут пропускать несгоревшее топливо и другие продукты сгорания в картер двигателя. Газы, попадающие в картер двигателя, обычно называют «картерными газами», эти газы могут способствовать образованию нагара на подаче моторного масла. Далее, картерные газы могут создавать чрезмерное давление в картере двигателя, приводящее к нежелательной утечке в маслосборнике и сальников. Чтобы устранить эти недостатки двигатель может включать в себя систему вентиляции картера (ВК), соединенную с впуском, служащую для отвода картерных газов из картера на впуск. Система ВК может включать в себя клапан пассивной вентиляции картера (ВК) между картером двигателя и впускным каналом двигателя для регулировки расхода картерных газов, поступающих из картера во впускной коллектор.
Примерная система вентиляции картера продемонстрирована Пурсифулл и соавт. в US 8925520. Там картерные газы направляются через аспиратор для создания разрежения, которое подается потребителю разрежения. Примерная система в US 8925520 включает в себя пассивный регулирующий клапан для регулировки расхода газов при вентиляции картера, подаваемых в аспиратор и впускной коллектор. Пассивный регулирующий клапан установлен между картером двигателя и впускным коллектором.
Различные типы клапанов ВК могут быть использованы в системах ВК для регулирования расхода вентиляции картера. В одном из примеров клапан ВК может обеспечивать более высокий расход картерных газов, поступающих во впускной коллектор, в случае низкого (или неглубокого) разрежения впускного коллектора. При условиях, когда разрежение впускного коллектора более низкое (например, неглубокое разрежение, такое как 0-15 кПа), расход воздуха двигателя - более высокий, и двигатель способен принять больше вентилируемых картерных газов. В случае с более высокими уровнями разрежения впускного коллектора (например, более глубокое разрежение, глубже, чем 80 кПа), такими как при условиях работы двигателя в режиме холостого хода, клапан ВК может быть, по существу, закрытым, и меньше вентилируемых картерных газов будет пропущено через него. Таким образом, клапан ВК регулирует (например, ограничивает) расход паров картера двигателя, поступающих во впускной коллектор, при условиях работы в режиме холостого хода, чтобы уменьшить расход воздуха в режиме холостого хода и тем самым ограничить потребление воздуха двигателем в режиме холостого хода.
Авторы настоящего изобретения выявили возможные недостатки, связанные с примерной системой в US 8925520. Например, создание разрежения аспиратором с использованием вентиляционного потока картера может быть недостаточным при определенных условиях работы двигателя. Например, когда разрежение впускного коллектора находится в диапазоне 20-80 кПа, расход паров картера, подаваемых во впускной коллектор через клапан ВК, может быть более низким. Этот более низкий расход паров картера не может создавать достаточное разрежение для потребителя разрежения. Далее, даже если потребитель разрежения может быть соединен с возможностью гидравлического сообщения с впускным коллектором, уровни разрежения во впускном коллекторе могу быть недостаточными для прямого восполнения потребителя разрежения.
Авторы настоящего изобретения идентифицировали подход для, по меньшей мере, частичного устранения вышеуказанного недостатка. В одном из примерных подходов способ для двигателя содержит избирательную активацию вентиляционного потока картера или ведущего потока аспиратора посредством клапана с электрическим управлением в соответствии с требуемым расходом воздуха в двигателе и потребностью потребителя разрежения в разрежении. Таким образом, может быть удовлетворена потребность в разрежении для потребителя разрежения при различных условиях работы двигателя.
В одном из примеров двигатель может включать в себя клапан с электрическим управлением, который может соединять с возможностью гидравлического сообщения картер двигателя и аспиратор с впускным коллектором двигателя. В свою очередь, аспиратор может быть соединен с потребителем разрежения. Клапан с электрическим управлением может быть выполнен с возможностью активации вентиляционного потока картера, поступающего во впускной коллектор, в течение более долгого периода работы двигателя. Однако когда потребитель разрежения нуждается в разрежении, клапан с электрическим управлением может быть отрегулирован, чтобы обеспечить ведущий поток через аспиратор, при этом блокируя вентиляцию картера. Ведущий поток через аспиратор может создавать разрежение, которое может быть использовано потребителем разрежения.
Таким образом, возможно активное управление вентиляцией картера и созданием разрежения посредством аспиратора. Разрежение может быть создано для потребителя разрежения, даже когда отсутствует достаточный вентиляционный расход картера. Далее, возможна продувка картера для удаления паров, когда создание разрежения не требуется. Таким образом, вентиляция картера может быть увеличена, при этом обеспечивая создание разрежения, когда оно требуется. Использование одного клапана для управления вентиляцией картера и создания разрежения на аспираторе может снизить расходы на компоненты. Далее, дополнительные регулирующие клапаны, такие как запорный клапан аспиратора, управляющий ведущим потоком через аспиратор, могут не понадобиться. Соответственно, расходы могут быть уменьшены, при этом упрощая размещение компонентов. Таким образом, поскольку восполнение разрежения для тормозного механизма может время от времени потребоваться, и может не потребоваться постоянная вентиляция картера, вентиляция картера может быть временно приостановлена для восстановления разрежения для тормозного механизма в случае необходимости.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые дополнительно раскрыты в разделе «Осуществление изобретения». 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. 1А, 1В и 1С представлена схема системы двигателя в соответствии с настоящим изобретением.
На ФИГ. 2 представлена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая установку положения клапана для активации вентиляционного потока картера при различных рабочих условиях двигателя.
На ФИГ. 3 показана примерная блок-схема для изменения положения клапана на основе потребности потребителя разрежения в разрежении.
На ФИГ. 4 представлена примерная работа системы двигателя на ФИГ. 1А, 1В и 1С.
Осуществление изобретения
Настоящее раскрытие относится к системам и способам для обеспечения вентиляции картера, такого как примерные системы двигателя, изображенные на ФИГ. 1А, 1В и 1С. Система двигателя может включать в себя клапан с электрическим управлением, открывающий поток паров картера или ведущий поток через аспиратор. Вентиляция картера может быть активирована во время работы двигателя на основе требуемого расхода воздуха в двигателе (ФИГ. 2). Когда от потребителя разрежения получена потребность в разрежении, вентиляция картера может быть приостановлена посредством изменения положения клапана с электрическим управлением, чтобы активировать ведущий поток через аспиратор (ФИГ. 3). Разрежение, создаваемое на аспираторе, может быть подано на потребитель разрежения. Примерные регулировки клапана с электрической регулировкой изображены на ФИГ. 4. Таким образом, возможна постоянная продувка картера с удалением паров, при этом позволяющая создавать разрежение на аспираторе только в случае необходимости.
Что касается ФИГ. 1А, на ней показаны аспекты примерной системы 100 двигателя, которая может быть частью автомобиля. Следует понимать, что на ФИГ. 1В и 1С показана та же самая система двигателя, что и на ФИГ. 1А. Система двигателя выполнена с возможностью сжигания топливных паров, накопленных, по меньшей мере, в одном из ее компонентов. Система 100 двигателя включает в себя двигатель 10 внутреннего сгорания с несколькими цилиндрами, который может приводить автомобиль в движение. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере, частично посредством управляющей системы 15, содержащей контроллер 12, и посредством входных данных от водителя 130 транспортного средства через вводное устройство 132. В этом примере вводное устройство 132 содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для создания пропорционального сигнала положения педали ПП.
Система 100 двигателя может получать впускной воздух через впускной канал 42. Как показано на ФИГ. 1А, впускной канал 42 может включать в себя воздушный фильтр 33 (также называемый очистителем 33 воздуха), расположенный выше по потоку относительно компрессора 94. Двигатель 10 также включает в себя впускной дроссель 62, установленный ниже по потоку относительно компрессора 94, соединенный с возможностью гидравлического сообщения с впускным коллектором. Впускной дроссель 62 может включать в себя дроссельную заслонку 64, и на изображенном примере положение дроссельной заслонки 64 может быть изменено контролером 12 посредством сигнала, подаваемого на электромотор или привод, входящий в состав впускного дросселя 62 - конфигурация, обычно называемая электронным управлением дросселем (ЭУД). Таким образом, впускной дроссель 62 может менять количество впускного воздуха, подаваемого во впускной коллектор 44 и цилиндры.
Датчик 120 массового расхода воздуха может быть присоединен на впуске впускного канала 42 для подачи сигнала МРВ массового потока воздуха в двигателе на впуске. Датчик 121 давления на впуске компрессора (ДнВК) может быть присоединен ниже по потоку относительно очистителя 33 воздуха и выше по потоку относительно компрессора 94 для подачи сигнала давления воздуха, поступающего в компрессор 94. Таким образом, датчик 121 ДнВК может также предоставлять показания атмосферного или барометрического давления (БД). Далее, датчик 122 давления на впуске дросселя (также называемый датчиком 122 ДВД) может быть присоединен непосредственно выше по потоку относительно впускного дросселя 62 для подачи сигнала на контролер 12 о давлении на впуске дросселя (ДВД) или давлении наддува. Далее, датчик 124 давления воздуха в коллекторе может быть присоединен к впускному коллектору 44 для подачи сигнала о давлении воздуха в коллекторе (ДВК) в контроллер 12.
Впускной коллектор 44 выполнен с возможностью подачи впускного воздуха или воздушно-топливной смеси во множество камер сгорания 30 (также определены цилиндры 30) двигателя 10. Каждый из цилиндров 30 может включать в себя соответствующий поршень с возможностью возвратно поступательного движения внутри цилиндра (не показан). Камеры 30 сгорания могут быть предусмотрены над картером 144 двигателя, заполненным смазочным материалом, таким образом, что поршни, выполняющие возвратно-поступательное движение и находящиеся в камерах сгорания, приводят коленчатый вал (не показан), расположенный в картере 144 двигателя, в движение. Картер 144 двигателя на ФИГ. 1А изображен в стороне от цилиндров 30 с целью упрощения раскрытия варианта осуществления изобретения.
В камеры 30 сгорания может быть подан один или более видов топлива через топливные форсунки 66. Виды топлива могут включать в себя бензин, спирто-бензиновое топливо, дизельное топливо, биодизельное топливо, компримированный природный газ и т.д. Топливо может быть подано в камеры сгорания с использованием непосредственного впрыска (как показано на ФИГ. 1А), распределенного впрыска, впрыска топлива в корпусе дроссельных заслонок или любого их сочетания. Следует отметить, что одна топливная форсунка 66 изображена на ФИГ. 1А и потому не показана, каждая камера 30 сгорания может быть соединена с соответствующей топливной форсункой 66. В камерах сгорания сгорание может быть инициировано посредством искры зажигания и/или сжатия.
Поршневые кольца каждого поршня и/или клапанные направляющие цилиндров 30 могут пропускать несгоревшее топливо и другие продукты сгорания в картер 144 двигателя. Газы, попадающие в картер двигателя, обычно называют «картерными газами», эти газы могут способствовать образованию нагара на подаче моторного масла. Далее, картерные газы могут создавать чрезмерное давление в картере 144 двигателя, приводящее к нежелательной утечке на прокладке масляного поддона и сальниках картера. Чтобы устранить эти недостатки двигатель 10 может включать в себя систему вентиляции картера (ВК), соединенную со впуском, служащую для отвода картерных газов из картера 144 во впускной коллектор 44. Ниже система ВК рассмотрена более подробно.
Отработавшие газы из камеры 30 сгорания могут выходить из двигателя 10 через выпускной коллектор (не показан) в устройство контроля токсичности (не показано), соединенное с выпускным каналом (не показан).
Компрессор 94 системы 100 двигателя обеспечивает наддув во впускной коллектор 44. В примере компрессора турбонагнетателя компрессор 94 может быть механически соединен и приведен в действие газовой турбиной (не показана), работающей на отработавших газах, выходящих из двигателя. Газовая турбина может быть расположена на выпускном канале и может быть приведена в действие отработавшими газами. Регулятор давления наддува (не показан) может быть присоединен после газовой турбины турбонагнетателя. В частности, регулятор давления наддува может быть включен в обходной канал, соединенный между впуском и выпуском турбины, работающей на отработавших газах. Путем регулирования положения регулятора давления наддува, можно управлять величиной наддува, обеспечиваемого турбиной, работающей на отработавших газах. В качестве альтернативы, компрессор 94 может представлять собой любой соответствующий компрессор впускного воздуха, такой, как компрессор нагнетателя с приводом от мотора.
В конфигурации, показанной на ФИГ. 1А, компрессор 94 втягивает свежий воздух из очистителя 33 воздуха, сжимает воздух и подает сжатый воздух через промежуточный охладитель 143. Промежуточный охладитель также называют охладителем наддувочного воздуха. Как таковые, компрессор 94 и промежуточный охладитель 143 расположены выше по потоку относительно впускного дросселя 62. В альтернативных вариантах осуществления промежуточный охладитель 143 может быть расположен ниже по потоку относительно впускного дросселя и, таким образом, может находиться во впускном коллекторе. Компрессор 94 втягивает воздух из впускного канала 42 для подачи нагнетаемого воздуха в камеру 46 наддува. Камера 46 наддува расположена между компрессором 94 и впускным дросселем 62. Промежуточный охладитель 143 охлаждает сжатый воздух, который затем проходит через впускной дроссель 62 во впускной коллектор 44, в зависимости от положения дроссельной заслонки 64 впускного дросселя 62.
Картер 144 двигателя содержит смазочное масло 142 и щуп 146 для измерения уровня масла 142 в картере 144 двигателя. Маслоотделитель 86 соединен с первым отверстием 85 картера 144 двигателя, а маслоотделитель 84 соединен со вторым отверстием 87 картера 144 двигателя. Частицы масла, присутствующие в картерных газах (также называемых парами картера), могут быть избирательно отфильтрованы через маслоотделитель 84 и маслоотделитель 86 перед подачей паров картера во впускной канал 42 или впускной коллектор 44.
Система ВК может включать в себя пассивный клапан 28 ВК между картером 144 двигателя и впускным коллектором 44 для регулировки расхода картерных газов, поступающих из картера во впускной коллектор. Как показано, клапан 28 ВК соединен с возможностью гидравлического сообщения с трубкой 88 (также называемой трубкой 88 вентиляции картера), а трубка 88, в свою очередь, соединена с возможностью сообщения с картером 144 двигателя через маслоотделитель 86. Трубка 88 может быть соединена с возможностью гидравлического сообщения со впускным коллектором 44 через канал 96 и трубку 98 на основе положения общего клапана 50. Картер 144 двигателя, таким образом, может гидравлически сообщаться с впускным коллектором 44 через трубку 88 вентиляции картера, которая включает в себя присоединенный клапан 28 вентиляции картера (ВК). Таким образом, вентиляция картера может осуществляться по трубке 88 вентиляции картера (также называемой каналом 88 вентиляции картера) и через клапан 28 ВК при рабочих условиях двигателя, когда давление во впускном коллекторе 44 ниже барометрического давления (или ДВК ниже ДнВК). В частности, пары из картера 144 двигателя могут выходить из картера 144 двигателя через маслоотделитель 86 на первом отверстии картера в вентиляционную трубку 88 картера и далее проходить через клапан ВК и общий клапан 50 в канал 96 через трубку 98, направляясь прямо во впускной коллектор 44.
Картер 144 двигателя также соединен с возможностью гидравлического сообщения с впускным каналом 42 через трубку 82. В частности, трубка 82 соединяет с возможностью гидравлического сообщения маслоотделитель 84 на втором отверстии 87 картера 144 двигателя с впускным каналом 42 в месте 80 выше по потоку относительно компрессора 94 и ниже по потоку относительно очистителя 33 воздуха. При условиях, когда давление во впускном коллекторе 44 выше, чем ДнВК, пары картера могут выходить из картера 144 двигателя через маслоотделитель 84 на втором отверстии 84 картера 144 двигателя в трубку 82 и далее через трубку 82 в место 80 на впуске компрессора 94. Далее, эти пары картера, поступающие во впускной канал 42 в месте 80, могут смешиваться со свежим впускным воздухом, втягиваемым компрессором 94, и проходить через компрессор 94, промежуточный охладитель 143, через впускной дроссель 62 во впускной коллектор 44 для сгорания в цилиндрах 30.
В одном из неограничивающих примеров клапан 28 вентиляции картера (ВК) может включать в себя первое проходное сечение 74, второе проходное сечение 75 и третье проходное сечение 72 (также называемый противоточным проходным сечением 72). Как показано, первое проходное сечение 74 расположено параллельно второму проходному сечению 75. Аналогично, первое проходное сечение 74 расположено параллельно третьему проходному сечению 72. Каждое проходное сечение служит для регулирования расхода газов, проходящих через них, пропорционально проходному сечению. На изображенном примере первое проходное сечение 74 может быть больше, чем второе проходное сечение 75 и третье проходное сечение 72. Соответственно, первое проходное сечение 74 может пропускать большее количество и/или больший расход картерных газов по сравнению с расходом через второе проходное сечение 75 или третье проходное сечение 72. Второе проходное сечение 75 и третье проходное сечение 72 могут быть одинаковыми. Другими словами, расход текучей среды через второе проходное сечение 75 может быть таким же, как и расход через третье проходное сечение 72. В других случаях второе проходное сечение 75 может быть немного больше, чем третье проходное сечение 72. В данном случае второе проходное сечение 75 может обеспечить немного больший расход текучей среды по сравнению с третьим проходным сечением 72. В еще одном другом примере третье проходное сечение 72 может быть немного больше, чем второе проходное сечение 75.
Клапан 28 ВК может дополнительно включать в себя обратный клапан 76, расположенный последовательно с первым проходным сечением 74. Обратный клапан 76 расположен ниже по потоку относительно первого проходного сечения 74. В других случаях обратный клапан 76 может быть расположен выше по потоку относительно первого проходного сечения 74. Таким образом, обратный клапан 76 может обеспечивать поток текучей среды из картера 144 двигателя в направлении впускного коллектора 44, при этом препятствуя потоку текучей среды из впускного коллектора 44 в картер 144 двигателя. Поток текучей среды (например, поток паров картера) из картера 144 двигателя во впускной коллектор 44 может быть назван прямым потоком, а поток текучей среды (например, наддувочный воздух и пары топлива) из впускного коллектора 44 в картер 144 двигателя может быть назван обратным потоком. Прямой поток картерных газов может по большей части возникать при условиях, когда давление во впускном коллекторе ниже, чем ДнВК. Обратный поток может возникать при условиях, когда давление во впускном коллекторе 44 выше, чем в картере 144 двигателя. В другом примере обратный поток может возникать при условиях, когда происходит наддув двигателя и давление во впускном коллекторе выше, чем ДнВК (и/или БД).
Далее, как изображено на схеме клапана 28 ВК, обратный поток (например, поток текучей среды из впускного коллектора 44 в картер 144 двигателя) может быть принудительно направлен через третье проходное сечение 72 по каналу 71 обратного потока. Таким образом, обратный клапан 76 может препятствовать обратному потоку. Обратный клапан 78 установлен последовательно с противоточным проходным сечением 72, таким образом, что он препятствует потоку текучей среды из картера 144 двигателя через противоточное проходное сечение 72 во впускной коллектор 44. Однако обратный клапан позволяет текучей среде проходить из впускного коллектора 44, через противоточное проходное сечение 72, в картер 144 двигателя.
Клапан 28 ВК может быть пассивным регулирующим клапаном, схематично показанным как пассивный клапан, переключающийся между первым проходным сечение 74, вторым проходным сечением 75 и третьим проходным сечением 72. В варианте осуществления изобретения, изображенном на ФИГ. 1А, клапан 28 ВК дополнительно включает в себя клапан 73 с пневматическим управлением, установленный последовательно с первым проходным сечением 74. Последовательная конфигурация клапана 73 и первого проходного сечения 74 (и обратного клапана 76) выполнена параллельно последовательной конфигурации третьего проходного сечения 72 и обратного клапана 78. Аналогично, последовательная конфигурация клапана 73 и первого проходного сечения 74 выполнена параллельно второму проходному сечению 75. Таким образом, клапан 73 по существу выбирает между большим проходным сечение (первое проходное сечение 74) и меньшим проходным сечением (второе проходное сечение 75, которое может быть расположено в клапане 73) для прямого потока картерных газов.
В одном из примеров клапан вентиляции картера может быть сконструирован с большим отверстием (например, первое проходное сечение 74) для условий неглубокого разрежения во впускном коллекторе и с меньшим отверстием (например, второе проходное сечение 75) для глубоких уровней разрежения во впускном коллекторе. В данном случае расход воздуха, поступающего из клапана вентиляции картера во впускной коллектор, может быть уменьшен (например, ограничен до минимума), когда требуемый расход воздуха в двигателе значительно снижен. В то же время, клапан вентиляции двигателя обеспечивает усиленную вентиляцию картера, когда двигатель требует большего расхода воздуха в двигателе.
Следует отметить, что контролер 12 не управляет клапаном 28 ВК (и клапаном 73). Вместо этого уровень разрежения и/или давление во впускном коллекторе 44 могут управлять клапаном 28 ВК (и клапаном 73).
Клапан 28 ВК на ФИГ. 1А показан схематично, чтобы проиллюстрировать функционирование клапана вентиляции картера. Однако осуществление клапана ВК может варьироваться в разных вариантах осуществления изобретения. В одном из примеров осуществления клапан 28 ВК может включать в себя внутренний ограничитель (например, конус или шар) и/или может быть пружинным клапаном. Положение внутреннего ограничителя и, таким образом, расход среды, проходящей через клапан, может быть отрегулирован посредством перепада давления между впускным коллектором и картером двигателя. Например, когда во впускном коллекторе нет разрежения, например, когда двигатель заглушен, пружина может удерживать основание внутреннего ограничителя прижатым к краю корпуса клапана, сообщающегося с картером двигателя, таким образом, что клапан находится в полностью закрытом положении. Напротив, когда имеется более высокий уровень разрежения (например, более глубокое разрежение) во впускном коллекторе, например, когда двигатель работает в режиме холостого хода или при замедлении, внутренний ограничитель перемещается вверх внутри корпуса клапана к краю впускного коллектора корпуса клапана в связи с увеличением разрежения во впускном коллекторе. В это время клапан 28 ВК по существу закрыт, и пары картера проходят через малое кольцевое отверстие между внутренним ограничителем и корпусом клапана. Это может быть схематично представлено как второе проходное сечение 75.
Когда разрежение во впускном коллекторе находится на более низком уровне (например, разрежение 20-50 кПа), например, в режиме работы двигателя с не полностью открытой дроссельной заслонкой, внутренний ограничитель перемещается ближе к краю картера корпуса клапана, и поток ВК проходит через большее кольцевое отверстие (относительно кольцевого отверстия при более глубоких уровнях разрежения) между внутренним ограничителем и корпусом клапана. В этом время клапан 28 ВК частично открыт. Это может быть схематично представлено как прогрессивное открытие клапана 73 и увеличение потока ВК.
Наконец, дальнейшее уменьшение разрежения во впускном коллекторе (например, 0-15 кПа), например, при условиях повышенной нагрузки, перемещает внутренний ограничитель еще ближе к краю картера корпуса клапана, таким образом, что поток ВК проходит через еще более увеличенное кольцевое отверстие между внутренним ограничителем и корпусом клапана. В это время клапан 73 (и клапан 28 ВК) считается полностью открытым, таким образом, что поток ВК, проходящий через клапан, максимальный. Таким образом, открытое состояние клапана 73 (и клапана 28 ВК) находится под влиянием разрежения в коллекторе, и расход среды, проходящей через клапан 28 ВК (и клапан 73) увеличивается по мере уменьшения перепада давления на клапане 73.
В одном из примеров противоточное проходное сечение 72 может быть сформировано как продольное проходное сечение по длине внутреннего ограничителя, позволяющее измерять фиксированное количество потока текучей среды, проходящего через клапан ВК 28, даже когда клапан ВК полностью закрыт.
Противоточное проходное сечение может быть открыто как специально созданная утечка на клапане 28 ВК, таким образом, что при условиях работы с наддувом, когда давление во впускном коллекторе выше барометрического давления (и/или ДнВК), противоточное проходное сечение, проходящее по длине конуса, могло бы измерять меньшее количество свежего наддувочного воздуха из впускного коллектора в картер двигателя, позволяя трубке 82 функционировать как канал свежего воздуха. Более подробно, когда общий клапан 50 открывает гидравлическое сообщение между клапаном 28 ВК и впускным коллектором 44 при условиях работы с наддувом, номинальное количество наддувочного воздуха из впускного коллектора может проходить через общий клапан 50 и третье проходное сечение 72 клапана 28 ВК в картер 144 двигателя. Далее, картерные газы могут выходить из картера 144 двигателя во впускной канал 42 через трубку 82 при условиях работы с наддувом. Эти картерные газы теперь могут быть смешаны с номинальным количеством свежего наддувочного воздуха, полученного из впускного коллектора 44 через противоточное проходное сечение 72 клапана 28 ВК.
Система 100 двигателя может дополнительно включать в себя тормозной усилитель 160, соединенный с колодками колесных тормозов (не показан) автомобиля. Вакуумный бак 162 тормозного усилителя 160 может быть соединен с впускным коллектором через трубку 112 и линию 58 разрежения тормозного усилителя. Обратный клапан 56, присоединенный к линии 58 разрежения тормозного усилителя, может позволить воздушному потоку проходить из тормозного усилителя 160 (в частности, из вакуумного бака 162) во впускной коллектор 44, при этом блокируя воздушный поток в тормозной усилитель 160 из впускного коллектора 44. Другими словами, вакуумный бак 162 может получать разрежение из впускного коллектора 44 через линию 58 разрежения тормозного усилителя и трубку 112. Таким образом, разрежение может быть передано по линии 58 разрежения тормозного усилителя и трубке 112 в вакуумный бак 162 тормозного усилителя 160, когда более глубокие уровни разрежения находятся во впускном коллекторе 44.
Вакуумный бак 162 может также получать разрежение из аспиратора 22. В данном случае вакуумный бак 162 может получать разрежение из всасывающего отверстия 67 аспиратора 22 по трубке 112 и всасывающей линии 114. Как показано, трубка 112 разветвляется на линию 58 разрежения тормозного усилителя и всасывающую линию 114 на узле 54. Другими словами, всасывающая линия 114 и линия 58 разрежения тормозного усилителя сливаются на узле 54 с образованием трубки 112. Всасывающая линия 114 также включает в себя обратный клапан 52, чтобы открыть поток текучей среды из тормозного усилителя 160 (в частности, из вакуумного бака 162 тормозного усилителя 160) во всасывающее отверстие 67 аспиратора 22. Обратный клапан 52, однако, блокирует поток текучей среды, например, воздуха, из аспиратора 22 в тормозной усилитель 160.
Вакуумный бак 162 может быть установлен за диафрагмой 166 тормозного усилителя для усиления усилия, создаваемого водителем 130 автомобиля через вводное устройство 168 для задействования колодок колесных тормозов (не показан) автомобиля. В одном из вариантов осуществления изобретения педаль 168 тормоза может быть механически соединена с тормозным усилителем 160. Выжимание педали 168 тормоза может открывать клапан тормозного усилителя 160 (не показан), позволяя внешнему воздуху проходить в рабочую камеру 164 тормозного усилителя 160. Таким образом, усилие, воздействующее на педаль 168 тормоза, может быть усилено тормозным усилителем 160, уменьшая величину усилия, которое должен создать водитель 130 автомобиля, чтобы выжать педаль 168 тормоза. Уровень разрежения на тормозном усилителе 160 (или давление в тормозном усилителе) может быть рассчитано датчиком 125 давления. Тормозной усилитель 160 работает с использованием перепада давления на диафрагме 166. Посредством открытия доступа атмосферного воздуха в рабочую камеру 164 перепад давления может быть образован на диафрагме 166, и усилие может быть создано, чтобы содействовать усилию, воздействующему на педаль 168 тормоза.
Следует понимать, что система 100 двигателя может включать в себя дополнительные устройства, потребляющие разрежение, такие как адсорбер, клапаны с вакуумным приводом и т.д., которые могут получать разрежение или из впускного коллектора, или из всасывающего отверстия аспиратора 22.
Аспиратор 22 является частью системы 100 двигателя, соединенной с возможностью гидравлического сообщения с трубкой 92 и трубкой 93. Как показано на ФИГ. 1А, сходящаяся часть аспиратора 22 находится рядом с трубкой 92, при этом расходящаяся часть аспиратора 22 находится рядом с трубкой 93. Трубки 92 и 93 могут быть частью перепускного канала компрессора. Далее, трубка 92, аспиратор 22 и трубка 93 могут также проходить в обход впускного дросселя 62. Трубка 92 обеспечивает возможность гидравлического сообщения между ведущим впуском 65 аспиратора 22 и впускным каналом 42. Тем временем, трубка 93 обеспечивает возможность гидравлического сообщения между ведущим выпуском 68 аспиратора 22 и общим клапаном 50, и в конкретном положении общего клапана, ведущий выпуск 68 дополнительно может быть соединен с возможностью гидравлического сообщения с впускным коллектором 44. Таким образом, в одном из примеров аспиратор 22 может получать впускной воздух из впускного канала 42 в качестве ведущего потока и может выпускать этот впускной воздух во впускной коллектор 44, когда общий клапан 50 открывает гидравлическое сообщение между аспиратором 22 и впускным коллектором 44. Ведущий воздушный поток, проходящий через аспиратор 22, может обеспечить создание разрежения на аспираторе 22. Воздушный поток, проходящий через аспиратор 22, создает область низкого давления в аспираторе 22, тем самым обеспечивая источник разрежения для вакуумных баков и устройств, потребляющих разрежение, таких как тормозной усилитель 160, адсорбер, клапаны с вакуумным приводом (не показаны) и т.д. Аспираторы (которые в других случаях могут быть названы эжекторами, трубками Вентури, струйными насосами и эдукторами), таким образом, являются пассивными устройствами создания разрежения, которые могут обеспечить экономичное создание вакуума при использовании в системах двигателя. Величина разрежения, созданного аспиратором 22, может зависеть от расхода ведущего воздушного потока, проходящего через аспиратор 22.
Система 100 двигателя также включает в себя общий клапан 50, расположенный между впускным коллектором и клапаном 28 ВК / аспиратором 22. В частности, общий клапан 50 находится между клапаном 28 ВК и впускным коллектором 44. Далее, общий клапан 50 также расположен между ведущим впуском 68 аспиратора 22 и выпускным коллектором 44. Общий клапан 50 может быть клапаном с электрическим управлением, приводимым в действие командами контролера 12. На изображенном примере общий клапан 50 - это трехходовой клапан. Таким образом, общий клапан 50 может быть трехпутевым клапаном. В данном случае общий клапан 50 может также быть назван трехходовым клапаном 50. Другими словами, общий клапан 50 - это многопозиционный клапан с возможностью перемещения между первым, вторым и третьим положением, позволяющий выбирать различные проточные пути. Таким образом, общий клапан 50 может определять, осуществляется ли вентиляция картера или активирован ли ведущий воздушный поток через аспиратор 22. Далее, общий клапан 50 может также прекращать вентиляцию картера и ведущий поток аспиратора одновременно. Следует отметить, что общий клапан 50 не может одновременно активировать поток из картера (например, вентиляция картера) и поток через аспиратор 22 (например, ведущий поток аспиратора). Другими словами, общий клапан 50 может одновременно активировать только один из следующих потоков: только вентиляция картера или только ведущий поток аспиратора. Более подробно, вентиляция картера 144 двигателя может быть активирована независимо от (и взаимно исключительно от) ведущего потока аспиратора. Далее, общий клапан 50 может также быть установлен в положение, в котором через него не может проходить ни вентиляционный поток картера, ни ведущий поток аспиратора (как показано, например, на ФИГ. 1С).
На примере ФИГ. 1А общий клапан 50 получает команду для установки в положение, активирующее гидравлическое сообщение между картером 144 двигателя и впускным коллектором 44. В частности, первое отверстие 85 (с маслоотделителем 86) картера 144 двигателя соединено с возможностью гидравлического сообщения с впускным коллектором 44 через общий клапан 50 на ФИГ. 1А. Поток текучей среды может возникать через общий клапан 50 или в прямом направлении (например, из картера 144 двигателя во впускной коллектор 44) или в обратном направлении (например, из впускного коллектора 44 в картер 144 двигателя).
Также следует отметить, что, когда общий клапан 50 находится в положении, активирующее гидравлическое сообщение между картером 144 двигателя и впускным коллектором 44, трубка 93 из ведущего выпуска 68 аспиратора 22 не соединено с возможностью гидравлического сообщения с трубкой 98 (и, следовательно, с впускным коллектором 44). Таким образом, когда картер двигателя (например, первое отверстие 85 картера) гидравлически сообщается с впускным коллектором, аспиратор не сообщается гидравлически с впускным коллектором.
При положении общего клапана 50, как показано на ФИГ. 1А, и при условиях работы с наддувом, когда давление во впускном коллекторе (измеренное датчиком 124 ДВК) выше, чем ДнВК и давление наддува выше, чем ДнВК, номинальное количество наддувочного воздуха может проходить из впускного коллектора 44 через трубку 98 по каналу 96 через общий клапан 50 в трубку 88 вентиляции картера. Далее, это номинальное количество наддувочного воздуха может проходить через обратный клапан 78 через противоточное проходное сечение 72 в картер 144 двигателя через маслоотделитель 86 на первом отверстии 85 картера. Далее, возможна продувка паров картера, в том числе картерных газов и топливных паров, находящихся в картере 144 двигателя, из картера 144 двигателя с номинальным количеством наддувочного воздуха. Смесь паров картера и номинального количества наддувочного воздуха может выходить из картера 144 двигателя через маслоотделитель 84 в трубку 82 и, после прохождения по трубке 82, может смешиваться со свежим воздухом во впускном канале 42 в месте 80 выше по потоку относительно компрессора 94. Смесь картерных газов (а также номинального количества наддувочного воздуха) и свежего впускного воздуха во впускном канале 42 может затем поступать на впуск компрессора 94, проходить через компрессор 94, через впускной дроссель 62 во впускной коллектор 44 и в цилиндры 30 для сгорания. Таким образом, картерные газы, поступающие на впуск компрессора через трубку 82, не могут поступать напрямую во впускной коллектор.
Следует понимать, что может возникнуть вентиляция картера даже без свежего наддувочного воздуха (например, номинальное количество наддувочного воздуха из впускного коллектора) при условиях работы с наддувом, когда общий клапан 50 блокирует гидравлическое сообщение между картером 144 двигателя и впускным коллектором 44 (например, когда общий клапан 50 расположен так, как показано на ФИГ. 1В или 1С). Таким образом, даже когда гидравлическое сообщение между первым отверстием 85 картера 144 двигателя и впускным коллектором 44 не активировано общим клапаном 50, пары картера, в том числе топливные пары, могут проходит из второго отверстия 87 картера 144 двигателя через маслоотделитель 84 по трубке 82 к месту 80 выше по потоку относительно компрессора 94. Этот вентиляционный поток картера может быть назван «спертым» воздушным потоком, поскольку свежий наддувочный воздух из впускного коллектора 44 не может поступать в картер 144 двигателя, потому что общий клапан 50 блокирует сообщение между первым отверстием картера и впускным коллектором. Другими словами, когда трехходовой клапан 50 блокирует сообщение между трубкой 88 вентиляции картера и трубкой 98, вентиляция картера может быть продолжена с использованием спертого воздуха. Способ с использованием спертого воздуха может позволить картерным газам выходить из картера, но не допускает свежий воздух в картер двигателя. Таким образом, свежий воздух не может поступать в картер двигателя (через первое отверстие или второе отверстие), чтобы способствовать продувке картерных газов из картера.
С другой стороны, при условиях работы без наддува, или когда ДВК ниже, чем ДнВК (или ДВК<БД) и когда гидравлическое сообщение между катером 144 двигателя (в частности, первое отверстие 85) и впускным коллектором активироавно общим клапаном 50, свежий впускной воздух может втягиваться в трубку 82 в месте 80 из впускного канала 42 (и выше по потоку относительно компрессора 94). Этот свежий воздух может поступать в картер 144 двигателя через маслоотделитель 84 на втором отверстии 87 картера 144. Возможна продувка картерных газов в картере 144 двигателя в трубку 88 вентиляции картера и клапан 28 ВК с использованием свежего воздуха, полученного из трубки 82. В частности, картерные газы могут выходить из картера 144 двигателя вместе со свежим впускным воздухом через маслоотделитель 86, проходить по трубке 88 вентиляции картера, через клапан 73, через первое проходное сечение 74 и обратный клапан 76. В других случаях, при условиях глубокого разрежения во впускном коллекторе, картерные газы со свежим впускным воздухом могут проходить с меньшим расходом через второе проходное сечение 75 через обратный клапан 76 во впускной коллектор 44. Эти картерные газы могут проходить через общий клапан 50 в канал 96, трубку 98 и поступать напрямую во впускной коллектор 44.
Таким образом, вентиляция картера возможна с использованием одного из двух каналов: когда ДВК<БД (или ДВК<ДнВК), вентиляция картерных газов возможна напрямую во впускной коллектор через клапан ВК, а когда ДВК>БД (или ДВК>ДнВК), вентиляция картерных газов возможна сначала на впуск компрессора через трубку 82 и затем во впускной коллектор.
Что касается ФИГ. 1В, на ней показана система 100 двигателя с общим клапаном 50 в другом положении по сравнению с ФИГ. 1А. Следует отметить, что ФИГ. 1В содержит те же самые компоненты, которые раскрыты выше со ссылкой на ФИГ. 1А. Поскольку система двигателя одна и та же, применена такая же нумерация компонентов, и они не будут представлены повторно.
На ФИГ. 1В изображен общий клапан 50 в положении, активирующем гидравлическое сообщение между ведущим выпуском 68 аспиратора 22 и впускным коллектором 44. Таким образом, контроле 12 может задавать изменение положения общего клапана 50 на основе рабочих условий двигателя. Например, общий клапан 50 может быть перемещен в положение, в котором ведущий выпуск 68 аспиратора 22 соединен с возможностью гидравлического сообщения с впускным коллектором 44, когда уровень разрежения в вакуумном баке 162 тормозного усилителя ниже порогового уровня.
Как показано на ФИГ. 1В, существующее положение общего клапана 50 активирует гидравлическое сообщение между аспиратором 22 и впускным коллектором 44, но при этом блокирует гидравлическое сообщение между картером 144 двигателя и впускным коллектором 44. В данном случае канал 96 более не соединен с возможностью гидравлического сообщения трубкой 88 вентиляции картера.
Посредством открытия гидравлического сообщения аспиратора 22 с впускным коллектором 44 ведущий поток теперь может проходить через аспиратор 22. При условиях работы без наддува, когда ДВК<БД (или ДВК<ДнВК), свежий воздух из впускного канала 42 может проходить в трубку 92 в месте 90. Этот свежий воздух может создавать ведущий поток через аспиратор при поступлении на ведущий впуск 65 аспиратора 22 с выходом через ведущий выпуск 68 в трубку 93 через общий клапан 50 во впускной коллектор 44. Поскольку ведущий воздух (в форме потока свежего впускного воздуха) проходит через аспиратор 22, разрежение может быть создано в аспираторе и использовано тормозным усилителем 160. В частности, воздух из вакуумного бака 162 тормозного усилителя 160 может втягиваться по трубке 112 через узел 54 через обратный клапан 52 через всасывающую линию 114 во всасывающее отверстие 67 аспиратора 22. Другими словами, разрежение, созданное на аспираторе 22, может быть подано из всасывающего отверстия 67 аспиратора 22 через всасывающую линию в вакуумный бак 162 тормозного усилителя 160.
Воздух, втягиваемый из тормозного усилителя 160 во всасывающее отверстие 67 аспиратора 22, может смешиваться с потоком ведущего воздуха (например, свежего воздуха), проходящего через аспиратор 22. Соответственно, смесь воздуха из впускного канала 42 и воздуха из тормозного усилителя 160 может проходить через ведущий выпуск 68 в трубку 93 через общий клапан 50 через трубку 98 во впускной коллектор 44.
При условиях работы с наддувом (когда ДВК>БД или ДВК>ДнВК) может возникнуть обратный поток через аспиратор, поскольку наддувочный воздух из впускного коллектора 44 поступает в трубку 98 через общий клапан 50 и далее в трубку 93. Наддувочный воздух может проходить через аспиратор 22, поступая на ведущий впуск 68 с выходом из аспиратора 22 через ведущий выпуск 65, и может также создавать меньшее разрежение, подаваемое на тормозной усилитель 160, как указано выше в примере с работой без наддува. Наддувочный воздух (и воздух из тормозного усилителя) может выходить из аспиратора 22 через ведущий впуск 65 и поступать в трубку 92 в направлении места 90 по впускному каналу 42 в положении выше по потоку относительно компрессора 94. Этот наддувочный воздух и воздух из тормозного усилителя может поступать на впуск компрессора 94 и проходить через впускной дроссель 62 во впускной коллектор 44. Следует отметить, что, если аспиратор 22 оптимизирован для прямого потока (например, из трубки 92 в трубку 93), аспиратор может быть менее эффективным при обратном направлении потока. Таким образом, аспиратор 22 может создавать более высокое разрежение (и может обладать большей эффективностью), когда воздух проходит из трубки 92 в трубку 93 через аспиратор 22. Аспиратор 22 не может создавать достаточное разрежение с воздушным потоком, проходящим через аспиратор 22 в обратном направлении (например, из трубки 93 в трубку 92).
Таким образом, аспиратор 22 может создавать разрежение как при условиях работы с наддувом, так и при условиях работы без наддува. Несмотря на то, то пример, раскрытый выше, содержит изменение положения общего клапана 50 для создания разрежения, когда уровень разрежения в тормозном усилителе ниже, чем пороговый уровень, аналогичные регулировки могут быть применены к общему клапану, когда аспиратор соединен с другими (например, отдельными) потребителями разрежения.
На ФИГ. 1С изображена система 100 двигателя с общим клапаном 50, установленным в положение, в котором воздушный поток через общий клапан 50 полностью заблоктрован. Все компоненты, изображенные на ФИГ. 1С, являются теми же самыми компонентами, что и на ФИГ. 1А. Соответственно, для этих компонентов применена такая же нумерация, и они не будут представлены повторно.
Общий клапан 50 установлен в положение на ФИГ. 1С, при котором трубка 93 и трубка 98 не соединены с возможностью гидравлического сообщения. В то же время, общий клапан 50 также блокирует гидравлическое сообщение между трубкой 88 вентиляции картера и каналом 96. В этом положении невозможна прямая вентиляция картера с отводом газов во впускной коллектор. Далее, ведущий поток аспиратора не может возникнуть, и аспиратор не может создавать вакуум. В других вариантах осуществления изобретения общий клапан 50 может быть двухходовым клапаном с возможностью перемещения между первым положением и вторым положением. Например, общий клапан 50 может быть перемещен между положениями общего клапана 50, показанными на ФИГ. 1А и на ФИГ. 1В.
Посредством применения в качестве общего клапана 50 трехходового клапана и посредством установки общего клапана 50 в положение, которое при этом блокирует поток текучей среды, поступающий как из картера, так и из аспиратора, исключается возможность подачи дополнительного воздуха в двигатель. Таким образом, в случае необходимости двигатель может работать при значительно более низком расходе воздуха, например, при условиях работы двигателя в режиме холостого хода. Без избыточного расхода воздуха при работе двигателя в режиме холостого хода возможна экономия топлива. Другими словами, чрезмерный крутящий момент двигателя не может быть снижен за счет термической неэффективности двигателя посредством запаздывания зажигания.
Следует отметить, что, когда общий клапан 50 находится в положении, изображенном на ФИГ. 1А, может возникнуть вентиляция картера. Таким образом, вентиляция картера может быть активирована для более долгой продолжительности работы двигателя. Если общий клапан 50 установлен в положение, показанное на ФИГ. 1В, нерегулярная потребность в восполнении тормозного разрежения может быть удовлетворена. Далее, когда общий клапан 50 установлен в положение, изображенное на ФИГ. 1С, нерегулярная потребность в значительно более низком расходе воздуха в двигателе в режиме холостого хода может быть удовлетворена.
Система 100 двигателя может включать в себя управляющую систему 15, которая, в свою очередь, содержит контролер 12, которым может быть любая электронная система управления системой двигателя или автомобилем, в котором установлена система двигателя. Контролер 12 может быть выполнен с возможностью принятия управляющих решений, основываясь, по меньшей мере, частично на входных данных от одного или более датчиков 16 в системе двигателя, и может управлять приводами 81 на основе управляющих решений. Например, контроле 12 может хранить машиночитаемые инструкции в памяти, а управление приводами 81 может быть осуществлено посредством исполнения инструкций. Примерные датчики включают в себя датчик 124 ДВК, датчик 120 массового расхода воздуха (МРВ), датчик БД (не показан), датчик 121 ДнВК, датчик 122 ДВД и датчик 125 давления для определения разрежения в тормозном усилителе 160. Управляющая система 15 с контролером 12 может включать в себя машиночитаемые инструкции для управления приводами 81. Примерные приводы включают в себя впускной дроссель 62, топливную форсунку 66, общий клапан 50 и т.д. По этой причине, контроллер 12 принимает сигналы от разных датчиков на ФИГ. 1А, 1В и 1С и использует разные приводы на ФИГ. 1А, 1В и 1С для регулирования работы двигателя на основе принимаемых сигналов и инструкций, заложенных в память контролера.
Контролер 12 может отправлять команды на общий клапан 50 для его перемещения в положение, показанное на ФИГ. 1С, на основе существующего и требуемого расхода воздуха в двигателе. Несмотря на то, что двигатель, главным образом, получает свежий воздух из впускного канала, причем количество свежего воздуха, подаваемого во впускной коллектор, регулируется положением впускного дросселя, двигатель может также получать воздух из вспомогательных источников. Как было указано выше в соответствии с ФИГ. 1А и 1В, впускной коллектор 44 двигателя 10 может получать воздух из вакуумного бака тормозного усилителя, а также картерные газы и воздух из картера. Несмотря на то, что это не показано на фигурах, дополнительный воздух и топливные пары могут быть получены на впуске двигателя в виде продувочного потока из адсорбера топливной системы (помимо других источников воздуха). Этот дополнительный воздушный поток может быть нежелательным при определенных рабочих условиях двигателя, таких как работа двигателя в режиме холостого хода.
Например, требуемый расход воздуха в двигателе может быть меньше, чем пороговое значение расхода при условиях работы двигателя в режиме холостого хода. Соответственно, общий клапан 50 может быть установлен в полностью закрытое положение в режиме холостого хода, чтобы уменьшить подачу дополнительного (и ненужного) воздуха из других источников. В полностью закрытом положении общего клапана 50 ни картер 144 двигателя, ни аспиратор 22 не сообщается гидравлически с впускным коллектором 44. Таким образом, впускной коллектор не может получать дополнительный воздух ни из картера, ни из аспиратора, когда общий клапан 50 находится в полностью закрытом положении, как показано на ФИГ. 1С.
Таким образом, одни клапан с электрическим управлением, например, общий клапан 50, способен регулировать поток паров картера, а также создание разрежения в системе 100 двигателя. В данном случае отдельный клапан регулирования расхода аспиратора (такой как запорный клапан аспиратора) может быть исключен или не может быть использован, обеспечивая уменьшение количества компонентов системы двигателя и, соответственно, снижение расходов.
Однако двигатель не может работать в течение длительного времени в режиме холостого хода (например, прогрев в режиме холостого хода, на нейтральной передаче и т.д.), когда требуемый расход воздуха в двигателе ниже порогового значения расхода (например, минимальный расход при работе в холостом режиме). В частности, двигатель может работать в режиме холостого хода в течение более коротких периодов, особенно в тех случаях, когда двигатель оснащен системой «старт-стоп». Далее, тормозной усилитель может не требовать постоянного восполнения разрежения, а вместо этого требовать разрежения в течение более коротких периодов.
Таким образом, клапан 50 может быть установлен в положение, активирующее гидравлическое сообщение между картером двигателя и впускным коллектором для большей продолжительности работы двигателя. Таким образом, положение по умолчанию общего клапана 50 может быть положением, обеспечивающим соединение с возможностью гидравлического сообщения картера (в частности, первого отверстия картера) с впускным коллектором, как показано на ФИГ. 1А. Более подробно, общий клапан 50 может быть помещен в положение, соединяющее клапан 28 ВК и впускной коллектор в течение более длительного периода. Соответственно, вентиляция картера может быть осуществлена почти непрерывно или постоянно. Постоянная вентиляция картера может также улучшить отделение масла. Таким образом, общий клапан 50 может быть помещен в одно из положений: положение, изображенное на ФИГ. 1В, и положение, изображенное на ФИГ. 1С, в течение меньшего периода относительно продолжительности при положении по умолчанию на ФИГ. 1А.
В одном из примерных представлений примерная система может содержать двигатель, включающий в себя впускной канал и впускной коллектор, компрессор, соединенный с впускным каналом, обеспечивающий подачу наддувочного воздуха во впускной коллектор, впускной дроссель, соединенный с впускным каналом ниже по потоку относительно компрессора и выше по потоку относительно впускного коллектора, картер двигателя, соединенный с возможностью гидравлического сообщения с клапаном вентиляции картера (ВК), аспиратор, расположенный на компрессоре и впускном дросселе, аспиратор, соединенный с устройством потребления разрежения (таким как тормозной усилитель 160), ведущий впуск аспиратора выполнен с возможностью сообщения с впускным каналом выше по потоку относительно компрессора, трехходовой клапан (такой как общий клапан 50), выполненный с возможностью сообщения с впускным коллектором, клапаном ВК и ведущим выпуском аспиратора, и контролер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для перемещения трехходового клапана в первое положение (такое как положение, показанное на ФИГ. 1А) для активизации сообщения и обмена средой между картером двигателя и впускным коллектором, при этом блокируя сообщение между ведущим выпуском аспиратора и впускным коллектором, способный реагировать на потребность устройства потребления разрежения в разрежении, перемещающий трехходовой клапан во второе положение (такое как положение, показанное на ФИГ. 1В) для активизации гидравлического сообщения между ведущим выпуском аспиратора и впускным коллектором, при этом блокируя сообщение и обмен средой между картером двигателя и впускным коллектором. Контролер может также содержать дополнительные инструкции для перемещения трехходового клапана в третье положение (такое как положение, показанное на ФИГ. 1С), в котором заблокировано как гидравлическое сообщение между ведущим выпуском аспиратора и впускным коллектором, так и сообщение, и обмен средой между картером двигателя и впускным коллектором.
Что касается ФИГ. 2, на ней изображен примерный алгоритм 200, иллюстрирующий регулировку общего клапана для вентиляции картера на основе существующих рабочих условиях двигателя. В частности, положение общего клапана (также в данном случае называемого трехходовым клапаном), такого как клапан 50 системы 100 двигателя, может быть отрегулировано на основе требуемого расхода воздуха в двигателе. Таким образом, алгоритм 200 (и алгоритм 300 на ФИГ. 3) раскрыт в отношении системы 100 двигателя, показанной на ФИГ. 1А и 1В, но следует понимать, что подобные алгоритмы могут быть использованы для других систем, не отступая при этом от объема настоящего раскрытия. Инструкции для выполнения алгоритма 200, а также для выполнения алгоритма 300 далее, содержащихся в настоящем раскрытии, могут быть выполнены контролером, таким как контроллер 12 системы 100 двигателя на основе инструкций, сохраненных в памяти контроллера и в сочетании с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше, со ссылкой на ФИГ. 1А. Контролер может задействовать приводы двигателя системы двигателя, такие как приводы на ФИГ. 1А, для регулировки работы двигателя в соответствии с алгоритмами, раскрытыми далее.
На шаге 202 алгоритм 200 рассчитывает и/или измеряет имеющиеся рабочие условия двигателя. Например, рабочие условия двигателя, такие как частота вращения двигателя, нагрузка двигателя, ДВК, МРВ, ДВД, ДнВК, воздушно-топливное отношение и т.д. могут быть вычислены и/или измерены. Частота вращения двигателя может быть основана, например, на сигналах, полученных от датчика коленчатого вала. Далее, на шаге 204 алгоритм 200 определяет, выполняется ли условие «ДВК<ДнВК». В одном из примеров ДВК может быть ниже, чем ДнВК при условиях работы без наддува, в которых ДВД может быть, по существу, равным барометрическому давлению. В другом примере ДВК может быть ниже, чем ДнВК в устойчивом режиме работы двигателя, в котором может присутствовать неглубокое разрежение во впускном коллекторе.
Если определено, что ДВК не ниже, чем ДнВК, алгоритм 200 переходит к шагу 206, чтобы определить, что ДВК выше, чем ДнВК. Таким образом, двигатель может работать с наддувом. Например, двигатель может работать с наддувом, когда требуется более высокий крутящий момент. В другом примере возможен наддув двигателя при более низких уровнях, например, когда автомобиль движется в крейсерском режиме. Далее, на шаге 208 алгоритм 200 может установить общий трехходовой клапан (такой как общий клапан 50) в первоначальное положение, обеспечивающее вентиляцию картера. В частности, общий клапан (или трехходовой клапан) может быть переведен в положение, показанное на ФИГ. 1А, обеспечивающее сообщение и обмен средой между первым отверстием картера 144 двигателя (через маслоотделитель 86) и впускным коллектором 44. Поскольку осуществляется наддув двигателя и ДВК больше, чем ДнВК, на шаге 210 обратный поток наддувочного воздуха может проходить через клапан ВК. Таким образом, меньшее количество наддувочного воздуха из впускного коллектора 44 может проходить через трубку 98 и канал 96 через общий клапан 50 в трубку 88 вентиляции картера и второе проходное сечение 72 в картер 144 двигателя. Далее, пары картера могут выходить из картера вместе с меньшим количеством наддувочного воздуха через трубку 82 и поступать во впускной канал 42 выше по потоку относительно компрессора 94. Таким образом, на шаге 210 поток ВК может быть направлен на впуск компрессора. Далее, ведущий поток аспиратора может быть отключен положением общего клапана 50. Затем алгоритм 200 переходит к шагу 228 для проверки потребности потребителя разрежения в разрежении, например, тормозного усилителя. По этой причине алгоритм 300 на ФИГ. 3 может быть активирован. Алгоритм 200 затем завершается.
Возвращаясь к шагу 204, если определено, что ДВК ниже, чем ДнВК, алгоритм 200 переходит к шагу 212, чтобы определить, выполняется ли условие «требуемый расход воздуха в двигателе<порогового значения расхода (Thr_f)». Требуемый расход воздуха в двигателе может быть основан на имеющихся рабочих условиях двигателя. Например, при условиях крейсерского режима может потребоваться более высокий расход воздуха, подаваемого в двигатель. В другом примере требуемый расход воздуха в двигателе может быть ниже в режиме холостого хода. В еще одном другом примере значительно более высокий расход воздуха может потребоваться при нажатии на педаль акселератора. Таким образом, пороговое значение расхода (Thr_f) может быть значением расхода воздуха в двигателе, требуемым в режиме холостого хода. Соответственно, Thr_f может быть значительно более низким расходом воздуха. Когда требуемый расход воздуха в двигателе находится на уровне или ниже, чем пороговый расход, Thr_f, поток воздуха, подаваемый из вспомогательных источников, таких как картер двигателя, аспиратор, тормозной усилитель и т.д., может быть прекращен. Посредством прекращения подачи дополнительного воздуха из источников, отличных от впускного дросселя, может быть сохранено требуемое воздушно-топливное отношение в режиме холостого хода. Кроме того, ошибки, связанные с подачей топлива, могут быть снижены, возможна экономия топлива, поскольку дополнительный воздух не поступает во впускной коллектор. В двигателях, оснащенных системами «старт-стоп», воздушный поток из вспомогательных источников может также быть прекращен в режиме холостого хода, поскольку двигатель может быть заглушен (и остановлен) во время работы в режиме холостого хода.
На шаге 206, если определено, что требуемой расход воздуха в двигателе выше, чем пороговый расход, алгоритм 200 переходит к шагу 214, чтобы перевести трехходовой клапан (например, общий клапан 50) в положение по умолчанию для возможности соединения с возможностью гидравлического сообщения двигателя с впускным коллектором. Таким образом, поскольку требуемый расход воздуха в двигателе выше, чем пороговый расход, воздушный поток из источников, отличных от впускного дросселя, может быть доступным для втягивания в двигатель. Таким образом, вентиляция картера может быть активирована на шаге 214, при этом в то же время, как на шаге 216, ведущий поток аспиратора отключен.
Далее, на шаге 218 пары картера проходят через клапан ВК (например, клапан 28 ВК) и трехходовой клапан во впускной коллектор. Поскольку ДВК ниже, чем ДнВК, свежий воздух из впускного канала втягивается в трубку 82 и далее в картер 144 двигателя. Этот свежий воздух может продувать картер двигателя с удалением картерных газов через трубку 88 вентиляции картера через первое проходное сечение 74 клапана 28 ВК через общий клапан 50 в канал 96 и трубку 98, а затем во впускной коллектор 44. Таким образом, возможна вентиляция картерных газов напрямую во впускной коллектор. Напротив, при условиях работы с наддувом сначала происходит продувка картерных газов на впуск компрессора, а затем они направляются во впускной коллектор через дроссель. Затем алгоритм 200 переходит к шагу 228 для проверки потребности потребителя разрежения в разрежении, например, тормозного усилителя. По этой причине алгоритм 300 на ФИГ. 3 может быть активирован. Алгоритм 200 затем завершается.
Если на шаге 212 определено, что требуемый расход воздуха в двигателе ниже, чем пороговый расход (Thr_f), алгоритм 200 переходит к шагу 220, чтобы перевести общий клапан (трехходовой клапан) в полностью закрытое положение. Таким образом, двигатель может работать в режиме холостого хода. Соответственно, на шаге 220 может быть заблокирован вентиляционный поток картера и ведущий поток аспиратора. На шаге 222 вентиляция картера не может осуществляться напрямую во впускной коллектор, поскольку отсутствует сообщение и обмен средой между первым отверстием картера и впускным коллектором. Аналогично, на шаге 224 ведущий поток аспиратора и, следовательно, создание разрежения аспиратором не может происходить, поскольку ведущий выпуск аспиратора и впускной коллектор не соединены с возможностью гидравлического сообщения между собой. Другими словами, поток текучей среды не может проходить через общий трехходовой клапан во впускной коллектор, и требуемый расход воздуха в двигателе может быть получен посредством прекращения вспомогательного воздушного потока.
Далее, на шаге 226 алгоритм 200 переводит трехходовой клапан в положение, позволяющее выполнять вентиляцию картера, когда требуемый расход воздуха в двигателе выше, чем пороговый расход. Таким образом, полностью закрытое положение общего клапана может быть сохранено до тех пор, пока требуемый расход воздуха в двигателе не превысит пороговое значение расхода. В одном из примеров соединение с возможностью гидравлического сообщения двигателя с впускным коллектором может быть активировано посредством трехходового клапана, когда двигатель больше не работает в режиме холостого хода. Например, частота вращения двигателя может превышать частоту вращения холостого хода. В другом примере трехходовой клапан может быть переведен в положение по умолчанию для гидравлического сообщения между картером двигателя и впускным коллектором, когда выбрана передача, отличная от нейтральной.
Далее, на шаге 228 алгоритм 200 проверяет потребность в разрежении для потребителя разрежения. На основе потребности в разрежении положение трехходового клапана может быть далее изменено. Алгоритм 200 затем завершается.
Что касается ФИГ. 3, на ней изображен примерный алгоритм 300 для регулировки положения трехходового клапана на основе потребности потребителя разрежения в разрежении. В частности, трехходовой клапан может быть переведен из своего первоначального положения, такого как положение, обеспечивающее соединение с возможностью гидравлического сообщения картера с впускным коллектором, в положение, обеспечивающее гидравлическое сообщение между аспиратором и впускным коллектором, когда требуется разрежение. Таким образом, алгоритм 300 раскрыт в отношении системы 100 двигателя, показанной на ФИГ. 1А 1В и 1С, но следует понимать, что подобные алгоритмы могут быть использованы для других систем, не отступая при этом от объема настоящего раскрытия. Инструкции по осуществлению способа 300 в данном раскрытии могут быть выполнены контроллером на основании инструкций, хранящихся в памяти контроллера, и в сочетании с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше, и как показано на ФИГ. 1А. Контролер может задействовать приводы двигателя системы двигателя, такие как приводы на ФИГ. 1А, для регулировки работы двигателя в соответствии с алгоритмами, раскрытыми далее.
На шаге 304 алгоритм 300 переводит трехходовой клапан в первоначальное положение, обеспечивающее вентиляцию картера. В данном случае картер двигателя способен гидравлически сообщаться напрямую с впускным коллектором через общий клапан 50, при этом ведущий поток аспиратора заблокирован. В соответствии с вышеуказанным раскрытием положение трехходового клапана, обеспечивающего вентиляцию картера, как показано на ФИГ. 1А, может быть положением по умолчанию трехходового клапана, и может быть использовать для более длительных периодов (например, в целом и с перерывами) частично во время работы двигателя, когда требуемый расход воздуха в двигателе превышает значение Thr_f, когда отсутствует потребность потребителя разрежения в разрежении.
Далее, на шаге 306 алгоритм 300 определяет, выполняется ли условие «разрежение в тормозном усилителе (тормозное разрежение) < порогового уровня (Thr_BV)». В одном из примеров пороговый уровень разрежения в вакуумном баке тормозного усилителя может быть минимальным уровнем разрежения, требуемым для работы тормозного усилителя. Давление в вакуумном баке тормозного усилителя может быть измерено датчиком давления, таким как датчик 125 давления системы 100 двигателя. Таким образом, разрежение может потребоваться для восполнения разрежения вакуумного бака тормозного усилителя, когда уровень разрежения в вакуумном баке ниже, чем пороговый уровень, Thr_BV.
В данном случае следует понимать, что, несмотря на то, что в вышеуказанном примере изображен тормозной усилитель как потребить разрежения системы 100 двигателя, система двигателя в других вариантах осуществления может содержат дополнительные отдельные устройства потребления разрежения, который могут получать разрежение из аспиратора. Например, потребители разрежения в других вариантах осуществления двигателя могут содержать, помимо тормозного усилителя, клапаны с вакуумным приводом, такие как клапаны-регуляторы смесеобразования, и компоненты, такие как адсорбер, использующий разрежение для продувки, и т.д. В этих случаях потребность в разрежении для различных потребителей разрежения может быть определена на шаге 306 алгоритма 300. В данном случае, в соответствии с одним примером, разрежение может требоваться при приведении в действие устройства потребления разрежения (например, когда приводится в действие клапан с вакуумным приводом). В соответствии с другим примером, если устройство потребления разрежения содержит вакуумный резервуар, то можно определять, превышает ли требуемое устройством разрежение то разрежение, которое доступно в резервуаре.
Что касается шага 306 алгоритма 300, если определено, что уровни разрежения в тормозном усилителе превышают пороговый уровень, Thr_BV, алгоритм 300 переходит к шагу 320 для сохранение трехходового клапана в его первоначальном положении, таком как положение на шаге 304, активирующее вентиляцию картера. Если, с другой стороны, подтверждено, что уровни тормозного разрежения в вакуумном баке тормозного усилителя ниже, чем пороговый уровень, алгоритм 300 переходит к шагу 308 для изменения положения трехходового клапана, чтобы активировать ведущий поток аспиратора. В данном случае трехходовой клапан может быть переведен из своего первоначального положения, активирующего вентиляцию картера, в положение, активирующего создание разрежения аспиратором. В частности, трехходовой клапан теперь может быть перемещен в положение, изображенное на ФИГ. 1В, в котором ведущий выпуск аспиратора соединен с возможностью гидравлического сообщения с впускным коллектором через трехходовой клапан.
Посредством изменения положения трехходового клапана для активизации ведущего потока аспиратора вентиляция картера может быть приостановлена на шаге 310. Далее, на шаге 312 ведущий поток через аспиратор может создавать разрежение на всасывающем отверстии аспиратора. Ведущий воздушный поток может проходить из впуска компрессора во впускной коллектор через аспиратор, когда ДВК ниже, чем ДнВК. Наоборот, ведущий воздушный поток может поступать из впускного коллектора на впуск компрессора через аспиратор, когда ДВК выше, чем ДнВК. Далее, на шаге 314 разрежение, создаваемое на аспираторе, может быть передано в вакуумный бак тормозного усилителя.
Далее, на шаге 316 алгоритм 300 проверяет, выполняется ли условие «уровни вакуума в вакуумном баке тормозного усилителя > порогового уровня, Thr_BV». Как указано выше, уровни вакуума (например, отрицательные уровни давления) в вакуумном баке тормозного усилителя могут быть измерены датчиком давления, соединенным с вакуумным баком. Если уровни вакуума остаются ниже, чем пороговый уровень, алгоритм 300 переходит к шагу 318, чтобы сохранить трехходовой клапан в положении, разрешающем ведущий поток аспиратора. Дополнительное разрежение может быть создано аспиратором в связи с продолжающимся ведущим потоком, и это разрежение может быть подано на тормозной усилитель (или на другой потребитель разрежения, нуждающийся в разрежении). После этого алгоритм 300 может быть возвращен к шагу 316.
Если, однако, определено, что уровни разрежения в вакуумном баке тормозного усилителя превышают пороговый уровень, алгоритм 300 переходит к шагу 320, на котором положение трехходового клапана меняется и он переводится в свое положение по умолчанию (первоначальное), активирующее вентиляцию картера. Соответственно, как только удовлетворена потребность потребителя разрежения в разрежении, возможно повторное инициирование вентиляции картера. В частности, трехходовой клапан может быть возвращен в свое положение по умолчанию, обеспечивающее соединение с возможностью гидравлического сообщения первого отверстия картера с впускным коллектором, когда достаточное разрежение подано на вакуумный бак потребителя разрежения. Алгоритм 300 затем завершается.
Таким образом, контролер системы 100 двигателя может активно принимать решение об активации вентиляции картера или ведущего потока аспиратора (тем самым обеспечивая создание вакуума аспиратором). Далее, в примере, раскрытом выше, вентиляция картера может быть выполнена в течение значительной продолжительности работы двигателя, при этом ведущий поток аспиратора может возникать в течение относительно коротких периодов. Когда вентиляция картера активирована во время работы двигателя, если получена потребность в разрежении от потребителя разрежения, трехходовой клапан может быть перемещен из положения, разрешающего вентиляцию картера, в положение, активирующее ведущий поток аспиратора для создания разрежения на аспираторе. Соответственно, ведущий поток аспиратора может быть активирован вместо вентиляции картера. Таким образом, вентиляция картера может быть улучшена в системе двигателя на ФИГ. 1А, 1В и 1С посредством более долгой продолжительности продувки картерных газов. Далее, трехходовой клапан может быть полностью закрыт, только когда воздушный поток, поступающий из картера, или ведущий поток аспиратора может неблагоприятно повлиять на работу двигателя. Например, при условиях, когда требуемый расход воздуха в двигателе ниже, чем пороговый расход, Thr_f, поток воздуха, подаваемого из картера или из аспиратора, может быть прекращен.
Таким образом, примерный способ может содержать избирательную активацию вентиляционного потока картера или ведущего потока аспиратора посредством клапана с электрическим управлением в соответствии с требуемым расходом воздуха в двигателе и потребностью потребителя разрежения в разрежении. В данном случае вентиляционный поток картера может быть активирован, когда требуемый расход воздуха в двигателе превышает пороговый расход. Соответственно, двигатель может втягивать газы из картера, когда требуемый расход воздуха в двигателе выше, чем пороговый расход, например, при условиях, когда двигатель работает в режиме, отличном от холостого хода. Вентиляционный поток картера может включать в себя топливные пары, поступающие из картера с наддувом через клапан вентиляции картера (ВК) и клапан с электрическим управлением напрямую во впускной коллектор двигателя с наддувом. В другом примере вентиляционный поток картера может также включать в себя топливные пары, поступающие из картера с наддувом на впуск компрессора при условиях работы с наддувом, когда давление во впускном коллекторе двигателя с наддувом превышает барометрическое давление (или давление на впуске компрессора). Ведущий поток аспиратора может быть активирован клапаном с электрическим управлением в ответ на потребность потребителя разрежения в разрежении. Таким образом, ведущий поток аспиратора может создавать разрежение, причем разрежение может быть подано потребителю разрежения. Ведущий поток аспиратора может включать в себя воздушный поток из впуска компрессора через аспиратор во впускной коллектор двигателя с наддувом через клапан с электрическим управлением. В других случаях, когда давление во впускном коллекторе выше, чем давление на впуске компрессора, ведущий поток аспиратора может также включать в себя поток, поступающий из впускного коллектора на впуск компрессора. Следует отметить, что ведущий поток аспиратора не может проходить через клапан ВК, и вентиляционный поток картера не может проходить через аспиратор на изображенном примере. Примерный способ может дополнительно содержать прекращение вентиляционного потока картера и ведущего потока аспиратора посредством клапана с электрическим управлением в ответ на требуемый расход воздуха в двигателе ниже, чем пороговый расход.
Что касается ФИГ. 4, на ней показана карта 400 с изображением примерной работы двигателя в системе двигателя, такой как система 100 двигателя, содержащая трехходовой клапан (например, общий клапан 50 на ФИГ. 1А, 1В и 1С. В частности, функционирование трехходового клапана для активации или вентиляционного потока картера, или ведущего потока аспиратора проиллюстрировано на ФИГ. 4. Карта 400 включает в себя положение педали тормоза в примерном автомобиле на графике 402, уровень разрежения (также называемый отрицательным давлением) в тормозном усилителе на графике 404, расход вентиляционного потока (ВК) картера, проходящего через трехходовой клапан на графике 406, расход ведущего потока, проходящего через аспиратор (или расход ведущего потока аспиратора, или расход ВПА) на графике 408, состояние трехходового клапана на графике 410, требуемый расход воздуха в двигателе на графике 412, частоту вращения двигателя на графике 414 и положение педали акселератора на графике 416.
Линией 407 обозначен пороговый уровень разрежения в тормозном усилителе, такой как Thr_BV в алгоритме 300. Таким образом, линия 407 может представлять собой минимальное пороговое значение разрежения в вакуумном баке тормозного усилителя. Линией 413 обозначен пороговый расход, такой как Thr_f, воздуха двигателя. Состояние трехходового клапана может быть изменено с выбором одного из следующих: положение по умолчанию (или первое положение), допускающее поток ВК, положение (такое как второе положение), допускающее только ведущий поток аспиратора, и положение (такое как третье положение), блокирующее как поток ВК, так и ведущий поток аспиратора. В третьем положении трехходового клапана вентиляционный поток картера (во впускной коллектор или с наддувочным воздухом из впускного коллектора) запрещен. В то же время, ведущий поток аспиратора также запрещен, когда трехходовой клапан находится в третьем положении. Вышеуказанные графики построены в зависимости от времени по оси X. Таким образом, время увеличивается слева направо по оси X. Следует отметить, что поток ВК через трехходовой клапан (график 406) в положении по умолчанию может включать в себя поток картерных газов из картера во впускной коллектор, когда ДВК<ДнВК, или меньший поток наддувочного воздуха из впускного коллектора в картер двигателя, когда ДВК>ДнВК.
Между t0 и t1 на оси X двигатель может работать в режиме холостого хода, когда отпущена как педаль акселератора, так и педаль тормоза («Отпущенное положение»). Например, запуск двигателя мог произойти до t1. Поскольку двигатель работает в режиме холостого хода, требуемый расход воздуха в двигателе может быть ниже порогового (линия 413). Соответственно, трехходовой клапан перемещен в третье положение, которое может быть положением полного закрытия (график 410). Таким образом, как поток ВК через трехходовой клапан, так и ведущий поток аспиратора через трехходовой клапан закрыт. Далее, поток ВК, поступающий прямо во впускной коллектор, может отсутствовать (график 406), и ведущий поток аспиратора также может быть отключен (график 408). Далее, перед t1 уровень разрежения тормозного усилителя может быть достаточным, поскольку уровень разрежения тормозного усилителя выше, чем пороговый уровень (линия 407).
В t1 педаль акселератора может быть полностью выжата для инициирования состояния нажатия на педаль акселератора с резким увеличением требуемого крутящего момента. Соответственно, частота вращения двигателя резко возрастает до более высокой, и требуемый расход воздуха в двигателе значительно превышает пороговое значение расхода. В ответ на изменение требуемого расхода воздуха в двигателе до уровня, превышающего пороговый расход, вентиляционный поток картера может быть активирован посредством перемещения трехходового клапана в положение по умолчанию (или первое положение). В данном случае трехходовой клапан может открыть гидравлическое сообщение между картером двигателя (в частности, маслоотделителем 86 картера 144 двигателя) и впускным коллектором 44. Таким образом, поток ВК может быть активирован (график 406) в t1, при этом ведущий поток аспиратора остается заблокированным (график 408). Таким образом, между t1 и t2 возможен наддув двигателя, и вентиляционный поток картера может проходить в направлении впуска компрессора. В данном случае наддувочный воздух из впускного коллектора может поступать в картер двигателя через трехходовой клапан (и клапан ВК) и продувать картер двигателя, удаляя картерные газы в направлении выше по потоку относительно компрессора.
В t2 водить может нажать на педаль тормоза (например, педаль немного выжата, или в направлении «выжатого положения»), при этом из разрежение вакуумного бака усилителя тормозов израсходовано для задействования колесного тормоза. По мере продолжения задействования колесного тормоза разрежения в вакуумном баке уменьшается количественно. При этом степень разрежения в баке остается выше порогового значения 407. В связи с задействованием тормозного механизма и одновременным отпусканием педали акселератора частота вращения двигателя может уменьшиться, тем самым уменьшая выходной крутящий момент двигателя. Для того чтобы уменьшить выходной крутящий момент двигателя и частоту вращения двигателя впускной дроссель может быть переведен в положение большего закрытия, уменьшая расход воздуха, подаваемого в двигатель. Таким образом, требуемый расход воздуха в двигателе также снижается в t2, но остается выше порогового значения расхода (линия 413).
В t3 педаль тормоза отпущена, а педаль акселератора выжата приблизительно до половины. Далее, двигатель может начать работу в устойчивом режиме. Устойчивый режим может включать в себя требуемый расход воздуха в двигателе, превышающий пороговое значение расхода. Таким образом, трехходовой клапан продолжает оставаться в своем первом положении, обеспечивающем вентиляцию картера. В режиме устойчивой работы во впускном коллекторе может быть образовано неглубокое разрежение. Соответственно, вентиляция картера может теперь осуществляться напрямую во впускной коллектор. В данном случае свежий воздух, поступающий из участка выше по потоку относительно компрессора, поступает в картер двигателя, обеспечивая продувку картерных газов через клапан ВК и трехходовой клапан напрямую во впускной коллектор. Между t3 и t4, поскольку педаль тормоза отпущена, уровень разрежения в тормозном усилителе остается на уровне, достигнутом в t3.
В t4 педаль тормоза может быть снова нажата. Нажатие на педаль тормоза в t4 может быть сильнее (например, нажатие более глубокое и более резкое), чем нажатие на педаль тормоза в t2. В результате наблюдается более резкое падение степеней разрежения в баке усилителя тормозов. В частности, более сильное нажатие на педаль тормоза в t4 может привести к истощению разрежения в вакуумном баке тормозного усилителя ниже порогового значения (линия 407) в t5. Поскольку педаль тормоза выжата, между t4 и t5, частота вращения двигателя может быть уменьшена, при этом педаль акселератора отпущена.
В t5, в ответ на падение разрежения тормозного усилителя до уровня ниже, чем пороговый уровень, потребность в дополнительном разрежении может быть получена контролером. В t5 педаль тормоза отпущена, а педаль акселератора может быть снова выжата приблизительно до половины, возвращая двигатель в режим устойчивой работы. Поскольку требуемый расход воздуха в двигателе продолжает оставаться на уровне выше, чем пороговое значение расхода в t5, трехходовой клапан теперь перемещен из положения, активирующего вентиляцию картера, в положение, разрешающее создание вакуума аспиратором, например, посредством активации ведущего потока аспиратора. Таким образом, вентиляция картера может быть приостановлена, при этом может быть инициирован ведущий поток аспиратора. Следует отметить, что, поскольку во впускном коллекторе может присутствовать неглубокое разрежение, разрежение во впускном коллекторе может быть недостаточным для восполнения вакуумного бака тормозного усилителя.
Второе положение трехходового клапана, допускающего только ведущий поток аспиратора (график 410), может инициировать ведущий поток через аспиратор (график 408) в t5, в то же время, прекращая вентиляционный поток картера посредством трехходового клапана (график 406). Таким образом, в t5 трехходовой клапан активирует гидравлическое сообщение между ведущим выпуском аспиратора и впускным коллектором, в то же время, отключая сообщение и обмен средой между первым отверстием картера и впускным коллектором.
Разрежение, созданное на аспираторе, подается на тормозной усилитель между t5 и t6. Соответственно, между t5 и t6 уровень разрежения в баке повышается до уровня выше порогового значения 407.
Таким образом, примерный способ для двигателя с наддувом может содержать, при первом условии, вентиляционный поток картера, поступающий во впускной коллектор, с выключенным ведущим потоком аспиратора, и, при втором условии, активацию ведущего потока аспиратора без вентиляционного потока картера во впускной коллектор, и, при третьем условии, отсутствие, как вентиляционного потока картера, так и ведущего потока аспиратора. Первое условие, второе условие и третье условие могут быть взаимоисключающими относительно друг друга. Первое условие может включать в себя требуемый расход воздуха в двигателе, превышающий пороговое значение расхода (например, между временем t1 и t5 на карте 400), второе условие может включать в себя уровень разрежения ниже, чем пороговый уровень в устройстве потребления разрежения (например, в t5 на карте 400), и третье условие может включать в себя требуемый расход воздуха в двигателе ниже, чем пороговое значение расхода (например, между t0 и t1 на карте 400). Второе условие может дополнительно включать в себя требуемый расход воздуха в двигателе, превышающий пороговое значение расхода.
Возвращаясь к карте 400, в t6 педаль тормоза может быть выжата для постепенного замедления хода автомобиля до полного прекращения движения. Частота вращения двигателя может уменьшаться до частоты вращения режима холостого хода, когда двигатель начинает работать в режиме холостого хода. Таким образом, педаль акселератора может быть полностью отпущена после t6. Когда частота вращения двигателя снижается до частоты вращения режима холостого хода, требуемый расход воздуха в двигателе падает до уровня ниже порогового значения расхода (линия 413) в t6. Соответственно, трехходовой клапан перемещен в полностью закрытое (например, третье) положение, блокируя ведущий поток через аспиратор. Поток ВК через трехходовой клапан может также быть заблокирован. Поэтому создание разрежения аспиратором может быть прекращено в t6, и подача разрежения на тормозной усилитель может быть приостановлена.
Нажатие на педаль тормоза в t6 также приводит к снижению уровня разрежения тормозного усилителя. Поскольку уровень вакуума тормозного усилителя был чуть выше порогового уровня в t6, нажатие на педаль тормоза в t6 приводит к уменьшению уровней разрежения до уровня ниже порогового уровня в t7. Даже хотя и уровень разрежения тормозного усилителя ниже порогового уровня в t7, ведущий поток аспиратора не может быть активирован, поскольку требуемый расход воздуха в двигателе остается ниже порогового уровня расхода. Поэтому разрежение на аспираторе не может быть создано и не может быть подано на тормозной усилитель. В некоторых примерах восполнение тормозного усилителя разрежением возможно из впускного коллектора.
Таким образом, между t7 и t8 уровень разрежения в тормозном усилителе может оставаться ниже порогового, поскольку педаль тормоза продолжает оставаться в выжатом положении. Например, автомобиль может совершить остановку по сигналу светофора. Уровни разрежения не могут быть снижены далее, если тормозной усилитель получает разрежение из впускного коллектора. Далее, между t7 и t8 трехходовой клапан может оставаться в полностью закрытом положении, чтобы заблокировать прохождение любых потоков текучей среды через него. Более подробно, между t6 и t8 поток газов из картера через трехходовой клапан и ведущий поток аспиратор аспиратора не может проходит через трехходовой клапан, когда трехходовой клапан полностью закрыт.
В t8 работа в режиме холостого хода может быть завершена, поскольку выжата педаль акселератора, и частота вращения двигателя увеличивается, чтобы привести автомобиль в движение. В то же время, педаль тормоза отпущена. Далее, требуемый расход воздуха в двигателе увеличивается до уровня выше порогового значения расхода. В ответ на это увеличение требуемого расхода воздуха в двигателе и на уровень разрежения ниже порогового уровня (линия 407) трехходовой клапан может быть перемещен во второе положение, чтобы разрешить создание разрежения на аспираторе. Потому в t8 ведущий поток аспиратора может быть запущен (график 408), при этом поток ВК через трехходовой клапан остается заблокированным (график 406). Разрежение теперь может быть создано аспиратором и подано на тормозной усилитель. Соответственно, уровни разрежения в тормозном усилителе устойчиво увеличиваются после t8 и достигают достаточных уровней разрежения в t9. В ответ на достаточный уровень разрежения в тормозном усилителе и на требуемый расход воздуха в двигателе выше, чем пороговое значение расхода, трехходовой клапан теперь может быть перемещен в первое положение (или положение по умолчанию), активируя поток ВК через трехходовой клапан. Соответственно, ведущий поток аспиратора может быть приостановлен, когда активирован поток ВК.
Таким образом, трехходовой клапан может быть перемещен в одно из трех положений: первое положение, допускающее вентиляционный поток картера со свежим воздухом (или наддувочным воздухом), второе положение, допускающее ведущий поток аспиратора для создания разрежения на аспираторе, и третье положение, блокирующее любые потоки текучей среды через трехходовой клапан. Третье положение трехходового клапана может быть использовано, только когда требуемый расход воздуха в двигателе (на основе воздушно-топливного отношения и рабочих условий двигателя) ниже порогового значения расхода. Соответственно, трехходовой клапан может быть перемещен в третье положение, по существу, для более коротких периодов работы двигателя. Разрежение, создаваемое аспиратором, может потребоваться, когда потребитель разрежения указывает на необходимость в восполнении. Таким образом, трехходовой клапан может быть перемещен в первое положение, допускающее вентиляцию картера в течение значительно более долгой продолжительности относительно второго положения или третьего положения. Следует отметить, что трехходовой клапан может быть переведен во второе положение для открытия ведущего потока аспиратора в ответ на потребность в разрежении от потребителя разрежения, когда требуемый расход воздуха в двигателе выше, чем пороговое значение расхода.
Другой примерный способ для двигателя с наддувом может содержать прекращение потока паров из картера посредством регулировки клапана (например, трехходового клапана системы 100 двигателя) в ответ на обнаруженное приведение в действие тормозного механизма. Обнаруженное приведение в действие тормозного механизма может включать в себя снижение уровня разрежения в тормозном усилителе, уровень разрежения снижается ниже порогового уровня. Например, приведение в действие тормозного механизма в t4 на карте 400 приводит к уменьшению уровня разрежения в тормозном усилителе до уровня ниже порогового уровня. Регулировка клапана может включать в себя регулировку клапана, обеспечивающую возможность прохождения ведущего потока через аспиратор, аспиратор соединен с тормозным усилителем, причем прохождение ведущего потока через аспиратор создает разрежение. Способ может дополнительно содержать регулировку клапана, обеспечивающую прохождение потока паров из картера и прекращение прохождения ведущего потока через аспиратор в ответ на уровень разрежения в тормозном усилителе, превышающий пороговый уровень, или в ответ на требуемый расход воздуха в двигателе, превышающий пороговое значение расхода (например, в t9 на карте 400). Способ может также содержать регулировку клапана для прекращения прохождения потока паров из картера и ведущего потока через аспиратор в ответ на требуемый расход воздуха в двигателе ниже, чем пороговое значение расхода (например, в t6 на карте 400). Следует отметить, что клапан может быть с электрическим управлением, причем регулировка клапана может включать в себя подачу команд на клапан, осуществляемую контролером, таким как контролер 12 системы 100 двигателя.
Таким образом, продувка картера с наддувом и удаление топливных паров и картерных газов может быть осуществлено более эффективно. Трехходовой клапан может обеспечить большую продолжительность вентиляции картера относительно продолжительности создания разрежения аспиратором. Далее, трехходовой клапан может также обеспечить большую продолжительность вентиляции картера относительно продолжительность приостановления вспомогательного воздушного потока, поступающего во впускной коллектор (например, в третьем или полностью закрытом положении). Технический результат использования трехходового клапана состоит в том, что расход вентиляционного потока, выходящего из картера, увеличивается, что также обеспечивает повышение эффективности маслоотделителей картера. Дополнительно, производительность двигателя во время коротких периодов работы может быть увеличена. Далее, один клапан может быть использован для управления вентиляцией картера и ведущим потоком аспиратора, обеспечивая уменьшение количества компонентов и тем самым уменьшая расходы и упрощая размещение компонентов.
В одном из вариантов осуществления примерная система может содержать двигатель с наддувом, включающий компрессор, систему вентиляции картера, включающую клапан вентиляции картера (ВК), соединенный с картером двигателя с наддувом, аспиратор, способный создавать разрежение, аспиратор соединен с потребителем разрежения, трехходовой клапан, соединенный с картером двигателя и аспиратором, и контролер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для, в ответ на потребность потребителя разрежения в разрежении, регулировки трехходового клапана, чтобы активировать ведущий поток, проходящий через аспиратора, вместо активации вентиляционного потока картера. Трехходовой клапан может быть присоединен между клапаном ВК и впускным коллектором, причем трехходовой клапан может быть присоединен между аспиратором и впускным коллектором. Контролер может включать в себя дополнительные инструкции для регулировки трехходового клапана, чтобы активировать вентиляционный поток картера в ответ на удовлетворение потребности потребителя разрежения в разрежении. Контролер может также включать в себя инструкции для изменения положения трехходового клапана, чтобы блокировать вентиляционный поток картера и блокировать ведущий поток, проходящий через аспиратор, в ответ на требуемый поток воздуха в двигателе ниже, чем пороговое значение расхода.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера и комбинации различных датчиков, приводов и других аппаратных средств двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных особенностей и преимуществ, раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память среды хранения машиночитаемых данных компьютера в управляющей системе двигателя, в которой раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные 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 раскрытия 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 настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения 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 и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения 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 раскрытия изобретения.