СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к двигателю внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Турбонагнетатели могут улучшать удельный выходной крутящий момент/мощность двигателя. Турбонагнетатель может включать в себя компрессор и турбину, соединенные приводным валом, где турбина присоединена к стороне выпускного коллектора, а компрессор присоединен к стороне впускного коллектора. Таким образом, турбина с приводом от выхлопной системы питает энергией компрессор, чтобы увеличивать давление во впускном коллекторе (например, наддув или давление наддува) и усиливать поток воздуха в двигатель. Наддув может управляться посредством регулировки количества газа, попадающего в турбину, например, посредством регулятора давления наддува.
Регуляторы давления наддува могут быть с пневматическим, гидравлическим или электрическим исполнительным механизмом. В одном из примеров, регулятор давления наддува может приводиться в действие посредством давления наддува, вырабатываемого турбонагнетателем. Однако может быть полезным открывать регулятор давления наддува в условиях с низким наддувом или без наддува, чтобы уменьшать насосные потери и улучшать экономию топлива. Таким образом, регуляторы давления наддува с вакуумным исполнительным механизмом были разработаны, чтобы предоставлять возможность управления регулятором давления наддува в условиях с низким наддувом (см. например, US 8,176,894, МПК F02D9/10, опубл. 15.05.2012). Несмотря на то, что регуляторы давления наддува с вакуумным исполнительным механизмом могут обеспечивать надежное управление регулятором давления наддува в условиях высокого разрежения в двигателе, в условиях с более высоким наддувом, разрежения во впускном коллекторе двигателя, используемого, чтобы обеспечивать разрежение для приведения в действие регулятор давления наддува, нет в распоряжении. Отдельный вакуумный насос может быть предусмотрен для подачи необходимого разрежения, когда разрежения в двигателе нет в распоряжении, таким образом, растрачивая топливо.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Авторы выявили проблемы с вышеприведенным подходом и для преодоления обозначенных проблем предложили систему для двигателя, содержащую:
компрессор, присоединенный к турбине;
эжектор, расположенный в перепускном тракте компрессора;
клапан регулятора давления наддува турбины, приводимый в действие вакуумным исполнительным механизмом; и
вакуумный трубопровод, присоединяющий эжектор к вакуумному исполнительному механизму.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая вентиляционную магистраль, присоединяющую вакуумный трубопровод к впускному каналу выше по потоку от компрессора.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая вентиляционный клапан, расположенный в вентиляционной магистрали, и контроллер, содержащий команды для регулировки вентиляционного клапана на основании требуемого давления наддува.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая второй эжектор, расположенный в параллель дросселю и присоединенный по текучей среде к вакуумному трубопроводу.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая клапан, расположенный в перепускном тракте компрессора.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая контроллер, включающий в себя команды для открывания клапана на основании массового расхода воздуха и коэффициента давления компрессора.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая контроллер, содержащий команды для открывания клапана на основании требуемого давления наддува.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая перепускной клапан компрессора, расположенный параллельно эжектору.
Кроме того, предложен способ по меньшей мере частичного преодоления вышеприведенных проблем. В одном из вариантов осуществления, способ двигателя, включающего в себя турбонагнетатель, имеющий компрессор, приводимый в движение турбиной, содержит формирование разрежения посредством перепускного потока компрессора через эжектор и прикладывание разрежения из эжектора к приводу регулятора давления наддува.
Таким образом, разрежение, являющееся результатом состояния наддува действует в качестве сигнала управления регулятором давления наддува, а также используется для приведения в действие регулятора давления наддува. Эжектор, расположенный в перепускном потоке компрессора, может формировать разрежение, которое направляется в привод регулятора давления наддува. Таким образом, когда избыточный наддув имеется в распоряжении для формирования разрежения посредством эжектора, регулятор давления наддува открывается.
Кроме того, в некоторых примерах, разрежение из впускного коллектора также может использоваться для приведения в действие регулятора давления наддува, такого как когда давление наддува является низким. Посредством приведения в действие регулятора давления наддува посредством создающего разрежение эжектора во время некоторых условий и посредством впускного коллектора в других условиях, может быть обеспечено в полной мере активное управление регулятором давления наддува, таким образом, повышая экономию топлива. Это происходит в противоположность предшествующим системам, где в регуляторе давления наддува с напорным приводом давление имеется в распоряжении только во время работы с наддувом, а в типичном регуляторе давления наддува с вакуумным исполнительным механизмом разрежение имеется в распоряжении только во время работы без наддува.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает схематичное изображение двигателя, включающего в себя эжектор, обеспечивающий разрежение для исполнительного механизма регулятора давления наддува, согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.
Фиг. 2 показывает двигатель по фиг. 1 с дополнительными приводными механизмами регулятора давления наддува.
Фиг. 3 показывает схематичное изображение двигателя, включающего в себя эжектор, обеспечивающий разрежение для исполнительного механизма регулятора давления наддува, согласно еще одному варианту осуществления настоящей полезной модели.
Фиг. 4 показывает двигатель по фиг. 3 с дополнительными приводными механизмами регулятора давления наддува.
Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ формирования разрежения согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.
Фиг. 6 и 7 - схематичные изображения двигателя с двойным регулятором движущего потока эжектора, предусмотренным одиночным исполнительным механизмом, согласно вариантам осуществления настоящей полезной модели.
Фиг. 8 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ управления движущего потока через многочисленные эжекторы одиночным исполнительным механизмом согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.
Фиг. 9 и 10 иллюстрируют различные рабочие параметры двигателя при скоординированном управлении побуждением двойного эжектора посредством одиночного исполнительного механизма.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Регуляторы давления наддува могут обеспечивать регулирование наддува посредством перепускания выхлопных газов вокруг турбины. Для обеспечения приведения в действие регулятора давления наддува в многообразии условий двигателя, давление наддува, действующее в качестве сигнала управления регулятором давления наддува, также может использоваться для формирования разрежения, чтобы приводить в действие регулятор давления наддува. Эжектор, расположенный в перепускном потоке компрессора или турбины, может формировать разрежение, которое направляется к исполнительному механизму регулятора давления наддува. В качестве альтернативы, эжектор может быть расположен между другими пригодными перепадами давления в выпускном трубопроводе, воздушном трубопроводе или комбинации обоих. Таким образом, когда избыточный наддув имеется в распоряжении для формирования разрежения посредством эжектора, регулятор давления наддува открывается. Чтобы предусматривать переменное предельное значение наддува, вентиляционный клапан может присутствовать для отведения некоторого или всего разрежения от исполнительного механизма. Кроме того, чтобы приводить в действие регулятор давления наддува в условиях низкого наддува или без наддува, исполнительный механизм может снабжаться разрежением из впускного коллектора, подводимым непосредственно из впускного коллектора или вырабатываемым из эжектора, присоединенного в параллель дросселю. Таким образом, регулятор давления наддува может приводиться в действие разрежением в обоих условиях, с высоким и низким наддувом.
Фиг. 1 и 2 - схемы двигателя, иллюстрирующие приведение в действие регулятора давления наддува разрежением, сформированным из эжектора наддува, присоединенного в параллель компрессору. Фиг. 3 и 4 - схемы двигателя, иллюстрирующие приведение в действие регулятора давления наддува разрежением, сформированным из эжектора наддува, присоединенного в параллель турбине. Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ формирования разрежения посредством системы, проиллюстрированной на фиг. 2 или фиг. 4.
Для обеспечения эффективного управления формированием разрежения, движущий поток эжектора наддува (например, эжектора, присоединенного в параллель компрессору или турбине) может регулироваться клапаном управления движущим потоком в координации с клапаном управления движущим потоком, управляющим движущим потоком эжектора дросселя. Два клапана управления движущим потоком могут приводиться в действие единым исполнительным механизмом. Кроме того, клапан управления движущим потоком, управляющий эжектором, присоединенным в параллель компрессору, может действовать в качестве клапана предела помпажа в некоторых условиях, сокращая перепускной клапан компрессора и помогая ослаблять помпаж компрессора.
Фиг. 6 и 7 - схемы двигателя, иллюстрирующие управление двумя эжекторами посредством одиночного исполнительного механизма. Фиг. 8 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ формирования разрежения посредством системы, проиллюстрированной на фиг. 6 и 7. Фиг. 9 и 10 иллюстрируют различные рабочие параметры двигателя при формировании разрежения двумя эжекторами, управляемыми одиночным исполнительным механизмом.
Фиг. 1 показывает примерную систему 10 двигателя, включающую в себя двигатель 12. В представленном примере, двигатель 12 является двигателем с искровым зажиганием транспортного средства, двигатель включает в себя множество цилиндров 14, каждый цилиндр включает в себя поршень. События сгорания в каждом цилиндре 14 приводят в движение поршни, которые, в свою очередь, вращают коленчатый вал 16, как хорошо известно специалистам в данной области техники. Кроме того, двигатель 12 может включать в себя множество клапанов двигателя, клапаны присоединены к цилиндрам 14 и управляют впуском и выпуском газов в множестве цилиндров 14.
Двигатель 12 включает в себя впуск 23 двигателя и выпуск 25 двигателя. Впуск 23 двигателя включает в себя воздушный впускной дроссель 22, связанный по текучей среде с впускным коллектором 24 двигателя по впускному каналу 18. Воздух может поступать во впускной канал 18 из системы впуска воздуха (AIS), включающей в себя воздушный фильтр 33 в сообщении с окружающей средой транспортного средства. Положение дросселя 22 может регулироваться контроллером 50 посредством сигнала, выдаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм, заключенный дросселем 22, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 22 может приводиться в действие для изменения всасываемого воздуха, выдаваемого во впускной коллектор и множество цилиндров 14. Впуск 23 может включать в себя датчик 58 массового расхода воздуха (во впускном канале 18) и датчик 60 давления воздуха в коллекторе (во впускном коллекторе 24) для выдачи соответствующих сигналов MAF и MAP в контроллер 50.
Выпуск 25 двигателя включает в себя выпускной коллектор 48, ведущий в выпускной канал 35, который направляет выхлопные газы в атмосферу. Выпуск 25 двигателя может включать в себя одно или более устройств 70 снижения токсичности выхлопных газов, установленных в плотно соединенном положении. Одно или более устройств снижения токсичности выхлопных газов могут включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, уловитель обедненных NOx, дизельный сажевый фильтр, окислительный нейтрализатор, и т.д. Следует принимать во внимание, что другие компоненты могут быть включены в двигатель, такие как многообразие клапанов и датчиков, как дополнительно конкретизировано в материалах настоящего описания.
В некоторых вариантах осуществления, система 10 двигателя является системой двигателя с наддувом, где система двигателя дополнительно включает в себя устройство наддува. В настоящем примере, впускной канал 18 включает в себя компрессор 90 для наддува заряда всасываемого воздуха, принятого по впускному каналу 18. Охладитель 26 наддувочного воздуха (промежуточный охладитель) присоединен ниже по потоку от компрессора 90 для охлаждения подвергнутого наддуву заряда воздуха перед подачей во впускной коллектор. В вариантах осуществления, где устройство наддува является турбонагнетателем, компрессор 90 может быть присоединен к и приводиться в движение турбиной 92 на выпуске 25 двигателя системы 10 двигателя. Кроме того, компрессор 90 может по меньшей мере частично приводиться в движение электродвигателем или коленчатым валом 16.
Возможный перепускной канал 28 может быть присоединен в параллель компрессору 90, чтобы отводить часть всасываемого воздуха, сжатого компрессором 90, обратно выше по потоку от компрессора. Количество воздуха, отведенного через перепускной канал 28, может регулироваться открыванием перепускного клапана 30 компрессора (CBV), расположенного в перепускном канале 28. Посредством управления CBV 30 и изменения количества воздуха, отведенного через перепускной канал 28, может регулироваться давление наддува, обеспечиваемое ниже по потоку от компрессора. Это дает возможность регулирования наддува и сглаживания пульсаций.
Подобным образом, возможный перепускной канал 40 может быть присоединен в параллель турбине 92, чтобы отводить по меньшей мере часть выхлопных газов вокруг турбины 92, таким образом, регулируя скорость вращения турбины, а отсюда, давление наддува, выдаваемое на двигатель. Количество выхлопных газов, отведенных вокруг турбины 92, может регулироваться посредством открывания регулятора 42 давления наддува, расположенного в перепускном канале 40. Регулятор давления наддува может перемещаться посредством исполнительного механизма 44 регулятора давления наддува, который может быть электромагнитным исполнительным механизмом, гидравлическим исполнительным механизмом или, в изображенном примере, вакуумным исполнительным механизмом.
Чтобы формировать разрежение для приведения в движение исполнительного механизма 44 регулятора давления наддува, эжектор 80 может быть расположен в перепускном потоке компрессора. Как показано, эжектор 80 расположен в отдельном перепускном канале 82 вокруг компрессора 90 параллельно с перепускным каналом 28. Однако, в некоторых вариантах осуществления, эжектор 80 может быть расположен в перепускном канале 28. Всасываемый воздух под высоким давлением с выпуска компрессора может протекать через эжектор 80 (поток воздуха через каналы и трубопроводы по фиг. 1 в целом изображен стрелками) и обратно в область более низкого давления у впуска компрессора. Разрежение, сформированное эжектором 80, может направляться в исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува через трубопровод 84.
Эжектор 80 может быть эжектором, форсункой, аспиратором, эдуктором, диффузором, струйным насосом или подобным пассивным устройством. Эжектор 80 может иметь расположенный выше по потоку впуск движущего потока, через который воздух поступает в эжектор, горловину или впуск вовлечения, сообщающийся по текучей среде с исполнительным механизмом 44 регулятора давления наддува через трубопровод, и выпуск смешанного потока, через который воздух, который прошел через эжектор 80, может выходить и направляться в приемник низкого давления, такой как впускной канал 18 выше по потоку от компрессора 90 (например, он может направляться на впуск компрессора 90). Воздух, протекающий через движущий впуск, может создавать низкое давление в эжекторе 80, тем самым, создавая низкое давление, передаваемое на горловину (или впуск вовлечения) и получая разрежение на горловине. Разрежение в горловине эжектора втягивает воздух из трубопровода 84, таким образом, выдавая разрежение в исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува. Для управления потоком воздуха через эжектор 80, возможный клапан 86 управления движущим потоком может быть расположен в перепускном канале 82 выше по потоку, ниже по потоку или в середине течения потока эжектора. Дополнительно, возможный запорный клапан может предоставлять исполнительному механизму 44 регулятора давления наддува возможность удерживать всякое свое давление, чтобы давления на движущем впуске эжектора и вакуумном исполнительном механизме выравнивались. Такой запорный клапан может использовать дополнительные вентиляционные клапаны для предохранения регулятора давления наддува от открывания наглухо. В настоящем примере, эжектор является устройством с тремя отверстиями, в том числе, движущим впуском, выпуском смешанного потока и впуском горловины/вовлечения. Однако, в альтернативных вариантах осуществления эжектора, запорный клапан может быть встроен в эжектор.
Система 10 двигателя также может включать в себя систему 46 управления, включающую в себя контроллер 50, датчики 51 и исполнительные механизмы 52. Примерные датчики включают в себя датчик 54 скорости вращения двигателя, датчик 56 температуры охлаждающей жидкости двигателя, датчик 58 массового расхода воздуха, датчик 60 давления воздуха в коллекторе, датчик 32 давления на впуске компрессора и датчик 34 давления на впуске дросселя. Примерные исполнительные механизмы включают в себя CBV 30, клапан 86 управления движущим потоком эжектора, дроссель 22 и клапаны двигателя, топливные форсунки и другие компоненты, не проиллюстрированные на фиг. 1. Контроллер 50 дополнительно может включать в себя физическую память с командами, программами и/или управляющей программой для приведения в действие двигателя. Примерные процедуры, выполняемые контроллером 50, показаны на фиг. 5 и 8.
Таким образом, система по фиг. 1 предусматривает клапан регулятора давления наддува с вакуумным исполнительным механизмом для регулирования давления наддува посредством регулировки количества выхлопных газов, которые обходят турбину турбонагнетателя. Исполнительный механизм регулятора давления наддува может принимать разрежение, сформированное протекающим воздухом через эжектор, присоединенный в параллель компрессору турбины. Таким образом, клапан регулятора давления наддува может открываться на основании уровня выдаваемого наддува (например, количества воздуха, который перепускается вокруг компрессора и через эжектор), так как величина разрежения, подаваемого на исполнительный механизм регулятора давления наддува возрастает по мере того, как повышается давление (например, наддув) на впуске дросселя. Однако может требоваться дополнительное управление исполнительным механизмом регулятора давления наддува. Например, может требоваться открывать клапан регулятора давления наддува в условиях низкого или отсутствующего наддува, чтобы повышать экономию топлива. Дополнительно, может требоваться активно управлять величиной давления наддува посредством исполнительного механизма регулятора давления наддува посредством избирательной подачи разрежения на исполнительный механизм регулятора давления наддува. Фиг. 2 иллюстрирует систему 200 двигателя, включающую в себя элементы по фиг. 1 и дополнительные, возможные компоненты для обеспечения управлением наддува и приведением в действие регулятора давления наддува в условиях низкого наддува.
Система 200 двигателя включает в себя схожие элементы, как система 10 двигателя, в том числе, двигатель 12, компрессор 90, турбину 92, эжектор 80, подаваемый разрежение на исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува, и другие компоненты, описанные ранее. Трубопровод 84, который подводит разрежение из эжектора к исполнительному механизму 44 регулятора давления наддува, изображен на фиг. 2 в качестве проходящего всю длину от эжектора 80 до самого исполнительного механизма 44. Чтобы обеспечивать активное управление наддувом посредством приведения в действие регулятора 42 давления наддува, вентиляционная магистраль 202 может присутствовать, чтобы присоединять трубопровод 84 к впускному каналу 18 выше по потоку от компрессора 90. Вентиляционный клапан 204 может быть расположен в вентиляционной магистрали 202 или на пересечении вентиляционной магистрали 202 и трубопровода 84. Вентиляционный клапан 204 может управляться контроллером 50 для регулировки величины разрежения, подаваемого на исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува, с избыточным разрежением, направляемым обратно на впуск через вентиляционную магистраль 202. Таким образом, посредством управления вентиляционным клапаном 204, может обеспечиваться активное управление давлением наддува.
Для того чтобы открывать регулятор 42 давления наддува в условиях небольшого или отсутствующего наддува (например, когда достаточное разрежение не формируется посредством эжектора 80), разрежение может направляться в исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува из впускного канала или впускного коллектора 24. Для обеспечения разрежения во впускном коллекторе, второй эжектор 206 может быть присоединен в параллель дросселю 22. Второй эжектор 206 может формировать разрежение из движущего потока всасываемого воздуха из выше по потоку от дросселя в ниже по потоку от дросселя. Разрежение, сформированное вторым эжектором 206, может направляться в трубопровод 84 и/или через вентиляционный клапан 204. Управление потоком через второй эжектор 206 может обеспечиваться клапаном 208 управления движущим потоком эжектора, который может быть расположен выше по потоку или ниже по потоку от второго эжектора 206.
Разрежение исполнительного механизма регулятора давления наддува может быть управляемым посредством клапана движущего потока (например, 86, 208) или из вентиляционного клапана 204, которые либо прикладывают разрежение, либо выпускают разрежение.
Вакуумный резервуар 210 может быть присоединен по текучей среде как к эжектору 80, так и второму эжектору 206, и к исполнительному механизму 44 регулятора давления наддува. Как показано на фиг.2, трубопровод из резервуара 210, а также трубопровод из второго эжектора 206 пересекаются с и присоединены по текучей среде к трубопроводу 84. Таким образом, разрежение как из резервуара 210, так и второго эжектора 206 может направляться в исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува. Таким образом, разрежение может накапливаться в резервуаре 210 и прикладываться к исполнительному механизму 44 регулятора давления наддува, если падения давления на эжекторе 80 и/или втором эжекторе 206 не достаточно для управления положением регулятора 42 давления наддува. Дополнительно, первый запорный клапан 212 и второй запорный клапан 214 могут предотвращать истощение разрежения из резервуара 210 и/или гарантировать, что разрежение протекает только из эжектора 80 или второго эжектора 206 в исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува, а не в другом направлении. Подобно фиг. 1, поток воздуха через различные трубопроводы и уравнительные каналы системы 200 двигателя изображен стрелками по фиг. 2.
Вариант, изображенный на фиг. 2, не является ограничивающим, так как возможны другие конфигурации. Например, можно обходиться без резервуара 210. Подобным образом, можно обходиться без второго эжектора 206, и разрежение из впускного коллектора 24 может подаваться в трубопровод 84 и исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува через прямую питающую магистраль, присоединенную к впускному каналу 18 ниже по потоку от дросселя 22. Кроме того, несмотря на то, что фиг. 1 и 2 изображают разрежение, сформированное из эжектора в протоке компрессора, и/или разрежение из впускного коллектора, направляемые к исполнительному механизму регулятора давления наддува, другие потребители разрежения могут принимать разрежение в дополнение к или альтернативно исполнительному механизму регулятора давления наддува. Примерные потребители разрежения включают в себя усилитель тормозов для тормозной системы транспортного средства, клапан управления движением заряда, бачок для паров топлива (чтобы обеспечивать разрежение для продувки паров топлива из бачка) и другие потребляющие вакуум устройства.
Таким образом, системы по фиг. 1 и 2 предусматривают систему для двигателя, содержащую компрессор, присоединенный к турбине; эжектор, расположенный в перепускном тракте компрессора; клапан регулятора давления наддува турбины, приводимый в действие вакуумным исполнительным механизмом; и вакуумный трубопровод, присоединяющий эжектор к вакуумному исполнительному механизму. Система может включать в себя вентиляционную магистраль, присоединяющую вакуумный трубопровод к впускному каналу выше по потоку от компрессора. Вентиляционный клапан может быть расположен в вентиляционной магистрали, и система может включать в себя контроллер, включающий в себя команды для регулировки вентиляционного клапана на основании требуемого давления наддува.
Система может включать в себя второй эжектор, расположенный в параллель дросселю и присоединенный по текучей среде к вакуумному трубопроводу. Клапан может быть расположен в перепускном тракте компрессора. В одной из примерных систем, контроллер может включать в себя команды для открывания клапана на основании массового расхода воздуха и коэффициента давления компрессора. В еще одном примере, контроллер может включать в себя команды для открывания клапана на основании требуемого давления наддува. Перепускной клапан компрессора может быть расположен параллельно эжектору.
Фиг. 3 показывает еще один вариант осуществления системы для приведения в движение клапана регулятора давления наддува посредством вакуумного исполнительного механизма. Система, проиллюстрированная на фиг. 3, использует разрежение, сформированное из выпуска двигателя, для управления исполнительным механизмом регулятора давления наддува вместо разрежения, сформированного из перепускного потока компрессора, как в системах по фиг. 1 и 2. Фиг. 3 иллюстрирует систему 300 двигателя. Система 300 двигателя подобна системам 10 и 200 двигателя по той причине, что она включает в себя двигатель 12, компрессор 90, турбину 92, регулятор 42 давления наддува и исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува, а также другие компоненты, описанные ранее. В системе 300 двигателя, исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува питается разрежением из эжектора 302, расположенного в протоке выхлопных газов. Как показано, эжектор 302 расположен в перепускном канале 304, который параллелен перепускному каналу 40. Однако эжектор 302 может быть расположен в перепускном канале 40 в некоторых вариантах осуществления. Таким образом, эжектор 302 принимает выхлопные газы, протекающие из двигателя 12, и выводит выхлопные газы в выпускной канал 35 ниже по потоку от турбины 92. Разрежение, сформированное эжектором 302, направляется в исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува через трубопровод 306. Таким образом, по мере того как поток выхлопных газов из двигателя возрастает, увеличивая скорость вращения двигателя и, соответственно, давление наддува, величина разрежения, подаваемого эжектором 302 на исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува, также возрастает.
Таким образом, давление выхлопных газов может использоваться в качестве приводного давления без расположения исполнительного механизма регулятора давления наддува в протоке выхлопных газов, где он подвергался бы высокому нагреву, таким образом, подвергая опасности диафрагму и/или воздушный шланг исполнительного механизма. В варианте, проиллюстрированном на фиг. 3, давление наддува дает сигнал для открывания регулятора давления наддува, а также механизм для формирования разрежения, чтобы открывать регулятор давления наддува.
Несмотря на то, что эжектор на фиг. 3 показан присоединенным в параллель турбине, с впуском турбины, действующим в качестве источника высокого давления для эжектора, и выпуском турбины, действующим в качестве приемника низкого давления, возможны другие конфигурации. Например, эжектор может принимать воздух под высоким давлением с впуска турбины и выпускать воздух на впуск компрессора. В еще одном примере, эжектор может принимать воздух из выпуска турбины и выпускать воздух в ниже по потоку от каталитического нейтрализатора или на впуск компрессора.
Чтобы обеспечивать управляемость исполнительного механизма регулятора давления наддува, вентиляционный клапан может быть вставлен между исполнительным механизмом 44 регулятора давления наддува и эжектором 302. В положении «разрежения», клапан может прикладывать полное разрежение эжектора 302. В положении «вентиляции», клапан может устанавливать атмосферное давление на каждой стороне вакуумного исполнительного механизма. Вентиляционный клапан всегда может обеспечивать выход некоторому потоку в любом положении кроме полного разрежения. В других примерах, в которых вентиляционный клапан может включать в себя три режима: повышения разрежения, выпуска разрежения и удерживания текущего разрежения. В любом случае, этот клапан предоставляет возможность управления посредством контроллера вместо строго посредством пневматических механических регулировок.
Фиг. 4 иллюстрирует систему формирования разрежения по фиг. 3 с возможным активным управлением наддувом и приведением в действие регулятора давления наддува в условиях низкого или отсутствующего наддува. Фиг. 4 иллюстрирует примерную систему 400 двигателя, которая включает в себя исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува и эжектор 302 по фиг. 3, в числе других компонентов, уже описанных. Трубопровод 306, который присоединяет эжектор 302 к исполнительному механизму 44 регулятора давления наддува, проходит по всей длине от эжектора 302 до исполнительного механизма 44 регулятора давления наддува, причем, дополнительные магистрали и трубопроводы, поясненные ниже, пересекаются с и присоединены к трубопроводу 306.
Резервуар 416 может снабжаться разрежением из четырех отдельных источников: эжекторов 302, 410, 406 и впускного коллектора. Другие основанные на эжекторе источники также возможны.
Эжектор 302 дает в результате вовлечение воздуха в поток выхлопных газов. Это является полезным в некоторых случаях. Один из случаев происходит во время розжига каталитического нейтрализатора, где может функционировать в качестве вспомогательного насоса ввода воздуха. Еще один случай происходит при работе на обогащенной смеси, где добавочный воздух снижает регулируемые выбросы, хотя и за счет повышенной теплоты каталитического нейтрализатора.
Чтобы обеспечивать активное управление наддувом посредством приведения в действие регулятора 42 давления наддува, вентиляционная магистраль 402 может присутствовать, чтобы присоединять трубопровод 306 к впускному каналу 18 выше по потоку от компрессора 90. Вентиляционный клапан 404 может быть расположен в вентиляционной магистрали 402 или на пересечении вентиляционной магистрали 402 и трубопровода 306. Вентиляционный клапан 404 может управляться контроллером 50 для регулировки величины разрежения, подаваемого на исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува, с избыточным разрежением, направляемым обратно на впуск через вентиляционную магистраль 402. Таким образом, посредством управления вентиляционным клапаном 404, может обеспечиваться активное управление давлением наддува.
Для того чтобы открывать регулятор 42 давления наддува в условиях небольшого или отсутствующего наддува (например, когда достаточное разрежение не формируется посредством эжектора 302), разрежение может направляться в исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува из впускного коллектора 24. Для обеспечения разрежения во впускном коллекторе, второй эжектор 406 может быть присоединен в параллель дросселю 22. Второй эжектор 406 может формировать разрежение из движущего потока всасываемого воздуха из выше по потоку от дросселя в ниже по потоку от дросселя. Разрежение, сформированное вторым эжектором 406, может направляться в трубопровод 306 и/или через вентиляционный клапан 404. Управление потоком через второй эжектор 406 может обеспечиваться клапаном 408 управления движущим потоком эжектора.
В некоторых вариантах осуществления, третий эжектор 410 может присутствовать в перепускном проточном канале компрессора, подобно эжектору 80, описанному выше со ссылкой на фиг. 1 и 2. Разрежение из третьего эжектора 410 может направляться в трубопровод 306 через трубопровод 412. Для управления потоком воздуха через третий эжектор 410, клапан 414 управления движущим потоком эжектора может присутствовать в перепускном канале, вмещающем третий эжектор 410.
Вакуумный резервуар 416 может быть присоединен по текучей среде к эжектору 302, второму эжектору 406, третьему эжектору 410 и исполнительному механизму 44 регулятора давления наддува. Как показано на фиг.4, трубопровод из резервуара 416, трубопровод 412 из третьего эжектора 410, а также трубопровод из второго эжектора 406 пересекаются с и присоединены по текучей среде к трубопроводу 306. Таким образом, разрежение из резервуара 416, третьего эжектора 410 и/или второго эжектора 406 может направляться в исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува. Таким образом, разрежение может накапливаться в резервуаре 416 и прикладываться к исполнительному механизму 44 регулятора давления наддува, если падения давления на эжекторе 302, третьем эжекторе 410 и/или втором эжекторе 406 не достаточно для управления положением регулятора 42 давления наддува. Дополнительно, первый запорный клапан 418, второй запорный клапан 420 и третий запорный клапан 422 могут предотвращать истощение разрежения в резервуаре 416 и/или гарантировать, что разрежение протекает только из эжектора 302, второго эжектора 406 и третьего эжектора 410 в исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува, но не в обратном направлении. Подобно предыдущим фигурам, поток воздуха через различные трубопроводы и уравнительные каналы системы 400 двигателя изображен стрелками по фиг. 3.
В условиях высокого разрежения во впускном коллекторе, поток воздуха через второй эжектор 406 может не быть необходимым для формирования достаточного разрежения, чтобы приводить в действие регулятор 42 давления наддува. Таким образом, прямой канал 424 может присоединять впускной канал 18 выше по потоку от впускного коллектора 24 к трубопроводу 306. Четвертый запорный канал 426 может присутствовать в прямом канале 424.
Вариант, изображенный на фиг. 4, не является ограничивающим, так как возможны другие конфигурации. Например, можно обходиться без резервуара 416. Подобным образом, можно обходиться без второго эжектора 406 и/или третьего эжектора 410. Кроме того, несмотря на то, что фиг. 3 и 4 изображают разрежение, сформированное из эжектора в протоке выхлопных газов, и/или разрежение из впускного коллектора, направляемые к исполнительному механизму регулятора давления наддува, другие потребители разрежения могут принимать разрежение в дополнение к или альтернативно исполнительному механизму регулятора давления наддува. Примерные потребители разрежения включают в себя усилитель тормозов для тормозной системы транспортного средства, клапан управления движением заряда, бачок для паров топлива (чтобы обеспечивать разрежение для продувки паров топлива из бачка) и другие потребляющие вакуум устройства.
Системы, проиллюстрированные на фиг. 3 и 4, предусматривают систему для двигателя, содержащую компрессор, расположенный на впуске двигателя и присоединенный к турбине, расположенной на выпуске двигателя; эжектор, расположенный в протоке выхлопных газов; клапан регулятора давления наддува турбины, приводимый в действие вакуумным исполнительным механизмом; и вакуумный трубопровод, присоединяющий эжектор к вакуумному исполнительному механизму. Впуск эжектора может быть расположен в протоке выхлопных газов выше по потоку от турбины, а выпуск эжектора может быть расположен в протоке выхлопных газов ниже по потоку от турбины. В других примерах, впуск эжектора может быть расположен в выпуске выше по потоку от турбины, а выпуск эжектора может быть расположен во впуске выше по потоку от компрессора.
Система дополнительно может содержать вентиляционную магистраль, присоединяющую вакуумный трубопровод к впускному каналу выше по потоку от компрессора. Вентиляционный клапан может быть расположен в вентиляционной магистрали, и контроллер может включать в себя команды для регулировки вентиляционного клапана на основании требуемого давления наддува. Система может включать в себя второй эжектор, расположенный в параллель дросселю и присоединенный по текучей среде к вакуумному трубопроводу. Третий эжектор может быть расположен в параллель компрессору и присоединен по текучей среде к вакуумному трубопроводу.
Таким образом, системы, предусмотренные на фиг. 1 и 2, предусматривают приведение в действие регулятора давления наддува с разрежением, сформированным эжектором, расположенным в перепускном протоке компрессора, наряду с тем, что системы по фиг. 3 и 4 предусматривают приведение в действие регулятор давления наддува разрежением, сформированным эжектором, расположенным в протоке выхлопных газов. Каждая система исполнительного механизма регулятора давления наддува может включать в себя вентиляционную магистраль и вентиляционный клапан, управляемый контроллером для подачи выбранной величины разрежения на исполнительный механизм, таким образом, обеспечивая управление наддувом. Кроме того, каждая система исполнительного механизма может включать в себя дополнительный источник разрежения, возникающий от разрежения во впускном коллекторе, чтобы подводить разрежение к исполнительному механизму в условиях низкого или отсутствующего разрежения.
Фиг. 5 иллюстрирует способ 500 для подачи разрежения на вакуумный исполнительный механизм, такой как исполнительный механизм 44 регулятора давления наддува по фиг. 1-4. Способ 500 может выполняться контроллером 50 согласно командам, хранимым в нем. Способ 500 содержит, на этапе 502, определение рабочих параметров. Рабочие параметры могут включать в себя скорость вращения и нагрузку двигателя, давление наддува (в качестве определяемого давлением на впуске компрессора (CIP), давлением на впуске дросселя (TIP), и/или MAP) и другие параметры. На этапе 504 определяют, является ли двигатель работающим с наддувом (например, MAP, большим чем барометрического давления). Если двигатель не является работающим с наддувом, что, например, может происходить при работе с легкой нагрузкой, способ 500 переходит на этап 506 для открывания регулятора давления наддува, расположенного в параллель турбине турбонагнетателя, посредством прикладывания разрежения к исполнительному механизму регулятора давления наддува. Как указано на этапе 508, разрежение направляют из впускного коллектора к исполнительному механизму регулятора давления наддува, например, посредством открывания клапана 208 по фиг. 2 или открывания клапана 408 по фиг. 4. Разрежение может подаваться непосредственно из впускного коллектора (или впускного канала выше по потоку от коллектора и ниже по потоку от дросселя), или может формироваться посредством осуществления потока всасываемого воздуха через эжектор, присоединенный в параллель дросселю. Однако, в некоторых примерах, разрежение может направляться из вакуумного резервуара вместо впускного коллектора. Посредством открывания регулятора давления наддува даже в условиях без наддува, насосные потери через турбину могут уменьшаться, таким образом, повышая экономию топлива. Способ 500 затем осуществляет возврат.
Если определено, на этапе 504, что двигатель является работающим с наддувом, способ 500 переходит на этап 510, на котором определяют, является ли требуемая величина наддува иной, чем выдаваемая величина наддува. Требуемая величина наддува может быть основана на скорости вращения и нагрузке двигателя в одном из примеров. Если требуемая величина наддува и выдаваемая величина наддува не отличаются, никакие регулировки в отношении текущего положения регулятора давления наддува не показаны, и таким образом, способ 500 переходит на этап 512, чтобы поддерживать текущие рабочие параметры (например, поддерживать текущее положение регулятора давления наддува), а затем, способ 500 осуществляет возврат.
Возвращаясь на этап 510, если требуемая величина наддува и выдаваемая величина наддува отличны, способ 500 переходит на этап 514, на котором регулируют положение регулятора давления наддува посредством прикладывания разрежения к исполнительному механизму регулятора давления наддува. Чтобы прикладывать разрежение, на этапе 516, положение вентиляционного клапана регулируют, чтобы выдавать требуемую величину разрежения к исполнительному механизму регулятора давления наддува для регулировки положения регулятора давления наддува. Требуемая величина разрежения может быть основана на требуемом давлении наддува. В зависимости от конфигурации системы исполнительного механизма, разрежение может подводиться к исполнительному механизму регулятора давления наддува из различных источников. Как указано на этапе 518, разрежение направляют из перепускного протока компрессора в исполнительный механизм, когда наддув относительно высок, и/или разрежение во впускном коллекторе является относительно низким. Кроме того, в некоторых примерах, клапан управления движущим потоком эжектора в перепускном потоке компрессора может открываться для обеспечения движущего потока через эжектор, чтобы формировать разрежение. Если эжектор расположен в перепускном потоке компрессора, как проиллюстрировано на фиг. 1 и 2, разрежение может формироваться эжектором, когда наддув находится выше порогового значения. Пороговая величина наддува может быть отсутствием наддува, так что разрежение подводится к исполнительному механизму всякий раз, когда имеется в распоряжении наддув. В других вариантах осуществления, пороговое значение может быть требуемой величиной наддува, и если избыточный наддув имеется в распоряжении выше требуемой величины, то разрежение может формироваться эжектором и подводиться к исполнительному механизму. В кроме того других вариантах осуществления, пороговое значение может быть постоянной величиной наддува, которая обеспечивает формирование достаточного разрежения для приведения в действие регулятора давления наддува. Формирование разрежения внутри перепускного эжектора компрессора может активно управляться посредством открывания клапана 86, или оно может происходить пассивно, когда выдаваемый наддув находится выше, чем требуемый наддув. Кроме того, положение регулятора давления наддува может выбираться, чтобы сохранять некоторый избыточный наддув для формирования разрежения. Однако, в других примерах, положение регулятора давления наддува может выбираться для приведения выдаваемого наддува к уровню требуемого наддува, даже если избыточного наддува нет в распоряжении для формирования разрежения.
Если эжектор расположен в потоке выхлопных газов, как проиллюстрировано на фиг. 3 и 4, разрежение может направляться из потока выхлопных газов на исполнительный механизм, когда наддув высок, и/или является низким разрежение в коллекторе, как указано на этапе 520. Условия для направления разрежения от потока выхлопных газов могут быть подобными таковым для направления разрежения от перепускного потока компрессора по той причине, что достаточной величине наддува нужно иметься в распоряжении для формирования разрежения. Кроме того, в некоторых примерах, клапан управления движущим потоком эжектора в протоке выхлопных газов может открываться для обеспечения движущего потока через эжектор, чтобы формировать разрежение.
Если давление наддува является слишком низким для формирования достаточного разрежения (что касается обоих, перепускного эжектора компрессора и выпускного эжектора), и если давление в коллекторе является высоким, разрежение может направляться из впускного коллектора к исполнительному механизму, как указано на этапе 522. Направление разрежения из впускного коллектора может быть подобным описанному выше на этапах 506 и 508. Однако, в некоторых вариантах осуществления, разрежение может направляться из вакуумного резервуара вместо впускного коллектора.
Таким образом, способ 500 по фиг. 5 предусматривает приведение в действие регулятора давления наддува с использованием вакуумного исполнительного механизма в условиях как более высокого наддува, так и более низкого наддува. В одном из примеров, способ для двигателя, включающего в себя турбонагнетатель, содержащий компрессор, приводимый в движение турбиной, включает в себя этапы, на которых формируют разрежение посредством перепускного потока компрессора через эжектор и прикладывают разрежение из эжектора к исполнительному механизму регулятора давления наддува. Еще один способ для двигателя, включающего в себя турбонагнетатель, содержащий компрессор, приводимый в движение турбиной, включает в себя этапы, на которых формируют разрежение посредством потока выхлопных газов через эжектор и прикладывают разрежение из эжектора к исполнительному механизму регулятора давления наддува.
Для обоих способов, исполнительный механизм регулятора давления наддува может быть выполнен с возможностью регулирования клапана регулятора давления наддува турбины. Разрежение из эжектора к исполнительному механизму регулятора давления наддува может подаваться через трубопровод, присоединяющий эжектор по текучей среде к исполнительному механизму регулятора давления наддува, и вентиляционная магистраль может присоединять трубопровод по текучей среде к впускному каналу выше по потоку от компрессора.
Способы дополнительно могут включать в себя этап, на котором регулируют давление наддува посредством регулировки клапана, расположенного в вентиляционной магистрали. Способы также могут содержать прикладывание разрежения из впускного коллектора двигателя к исполнительному механизму регулятора давления наддува. Прикладывание разрежения из впускного коллектора двигателя к исполнительному механизму регулятора давления наддува может дополнительно содержать формирование разрежения посредством второго эжектора, расположенного во впускном протоке. Способы могут включать в себя этап, на котором накапливают разрежение, сформированного эжектором и/или вторым эжектором, в вакуумном резервуаре.
В еще одном примере, способ для двигателя, включающего в себя турбонагнетатель, содержащий компрессор, приводимый в движение турбиной, включает в себя при первом условии, этап, на котором регулируют клапан регулятора давления наддува турбины посредством вакуумного исполнительного механизма с разрежением, принимаемым из эжектора, расположенного в перепускном протоке компрессора, а при втором условии, этап, на котором регулируют клапан регулятора давления наддува посредством вакуумного исполнительного механизма с разрежением, принимаемым из впускного коллектора двигателя. Дополнительный способ для двигателя, включающего в себя турбонагнетатель, содержащий компрессор, приводимый в движение турбиной, включает в себя при первом условии, этап, на котором регулируют клапан регулятора давления наддува турбины посредством вакуумного исполнительного механизма с разрежением, принимаемым из эжектора, расположенного в протоке выхлопных газов, а при втором условии, этап, на котором регулируют клапан регулятора давления наддува посредством вакуумного исполнительного механизма с разрежением, принимаемым из впускного коллектора двигателя.
Для способов, первое условие может включать в себя давление наддува выше порогового значения, а второе условие может включать в себя давление наддува ниже порогового значения. В еще одном примере способов, первое условие может включать в себя разрежение во впускном коллекторе ниже порогового значения, а второе условие может включать в себя разрежение во впускном коллекторе выше порогового значения.
Способ дополнительно может включать в себя этап, на котором регулируют давление наддува посредством регулировки вентиляционного клапана, расположенного в вентиляционной магистрали, присоединяющей по текучей среде эжектор к впускному каналу выше по потоку от компрессора. Регулировка клапана регулятора давления наддува посредством вакуумного исполнительного механизма с разрежением, принимаемым из впускного коллектора, дополнительно может включать в себя этап, на котором регулируют клапан регулятора давления наддува посредством вакуумного исполнительного механизма с разрежением, принимаемым из второго эжектора, расположенного в параллель дросселю впускного коллектора.
Клапан управления движущего потока в протоке выхлопных газов может открываться для формирования разрежения из эжектора, когда эжектор расположен в протоке выхлопных газов. Когда эжектор расположен в перепускном протоке компрессора, клапан управления движущим потоком в перепускном протоке компрессора может открываться для формирования разрежения из эжектора.
Кратко обращаясь к фиг. 2, два эжектора, проиллюстрированных на фиг. 2 (эжектор 80 и второй эжектор 206), могут принимать движущий поток, который управляется двумя отдельными клапанами (клапаном 86 управления движущим потоком и клапаном 208 управления движущим потоком), каждый имеет свои собственные отдельные исполнительные механизмы, чтобы предоставлять возможность независимого управления движущим потоком через каждый эжектор. Однако такие исполнительные механизмы могут быть дорогостоящими. Кроме того, в типичных эжекторных системах, воздух, выходящий из эжектора, направляется в один или более приемников низкого давления (например, впускной коллектор) через запорные клапаны высокого расхода, которые также являются дорогостоящими. Для устранения использования запорных клапанов высокого расхода в тракте движущего потока, многочисленные эжекторы могут использоваться (например, один эжектор для каждого приемника низкого давления), как проиллюстрировано на фиг. 2. Дополнительно, одиночный исполнительный механизм может использоваться для управления положением обоих клапанов управления движущим потоком. Такая конфигурация проиллюстрирована на фиг. 6 и 7, описанных ниже.
Фиг. 6 иллюстрирует систему 600 двигателя, включающую в себя впускной коллектор 24, компрессор 90, дроссель 22 и другие компоненты, описанные на предыдущих фигурах. Хотя не показано на фиг. 6, впускной коллектор 24 присоединен к двигателю, подобно впускным коллекторам, проиллюстрированным на фиг. 1-4. Система 600 двигателя включает в себя два эжектора, первый эжектор 602 и второй эжектор 604. Первый эжектор расположен в перепускном канале 606, который присоединен к впускному каналу в параллель дросселю 22; воздух поступает в перепускной канал из выше по потоку от промежуточного охладителя 26 (хотя он, в качестве альтернативы, может поступать в канал из ниже по потоку от промежуточного охладителя 26 и выше по потоку от дросселя), проходит через первый эжектор 602 и выходит во впускной коллектор 24. Первый клапан 608 движущего потока расположен в перепускном канале 606.
Второй эжектор 604 расположен в перепускном канале 610, который обходит компрессор 90. Воздух поступает в перепускной канал 610 из выпуска компрессора, проходит через второй эжектор 604 и выходит на впуск компрессора. Второй клапан 612 движущего потока расположен в перепускном канале 610. Несмотря на то, что фиг. 6 иллюстрирует отдельный перепускной клапан 30 компрессора для управления потоком вокруг компрессора, в некоторых вариантах осуществления, перепускной клапан компрессора может быть заменен вторым клапаном 612 управления движущим потоком. Как обсуждено ранее, перепускной клапан 30 компрессора может обеспечивать регулирование наддува, а также защиту от помпажа. Помпаж компрессора происходит в условиях высокого давления наддува (например, высокий коэффициент давления на компрессоре) и низкого расхода воздуха через компрессор; помпаж компрессора может приводить к ухудшению работы компонентов турбонагнетателя в некоторых условиях. Таким образом, для уменьшения помпажа, воздух с выпуска компрессора может направляться обратно на впуск компрессора через перепускной клапан компрессора, таким образом, усиливая поток через компрессор и уменьшая помпаж. В качестве альтернативы, охлажденный после охладителя наддувочного воздуха воздух может подвергаться циркуляции вокруг компрессора для улучшения предела помпажа. Если обходятся без перепускного клапана 30 компрессора, второй клапан 612 может действовать в качестве клапана предела помпажа, открываемого в условиях помпажа для обеспечения защиты от помпажа. В условиях раскручивания турбонагнетателя, таких как при разгоне транспортного средства, второй клапан 612 может закрываться. Посредством замены непрерывно регулируемого перепускного клапана компрессора двухпозиционным вторым клапаном 612, может уменьшаться содержание разгона турбонагнетателя «постоянной утечкой», привносимой непрерывно регулируемым перепускным клапаном компрессора.
Первый клапан 608 и второй клапан 612 может приводиться в действие общим исполнительным механизмом 614. Исполнительный механизм 614 может быть электромагнитным исполнительным механизмом, который активизируется при приеме тока из контроллера 50. Исполнительный механизм 614 может иметь положение по умолчанию, которое принимает, когда не активен. В положении по умолчанию, один из клапанов может быть закрыт наряду с тем, что другой может быть открыт. В активном положении, закрытый клапан открывается, а открытый клапан закрывается. Например, с исполнительным механизмом в положении по умолчанию, первый клапан 608 может быть открыт наряду с тем, что второй клапан 612 может быть закрыт. В активном положении, первый клапан 608 может быть закрыт наряду с тем, что второй клапан 612 может быть открыт. Таким образом, одиночный исполнительный механизм может использоваться для управления положением многочисленных клапанов управления потоком. Фиг. 6 иллюстрирует клапаны 608, 612 в качестве линейных клапанов, однако, возможны другие конфигурации клапанов. Например, клапаны могут быть вентильными клапанами, расположенными в горловинах эжекторов. Кроме того, линия управления между исполнительным механизмом 614 и клапаном 608 и клапаном 612, посредством которой исполнительный механизм 614 регулирует положение клапанов, изображена в качестве пунктирной линии на фиг. 6.
Первый эжектор 602 и второй эжектор 604 каждый может направлять разрежение в вакуумный резервуар 616, который может быть присоединен к одному или более потребителей 618 и 620 разрежения. Потребители разрежения могут быть пригодными устройствами, которые используют разрежение, такими как пневматические исполнительные механизмы (исполнительный механизм регулятора давления наддува, исполнительный механизм CMCV, усилитель тормозов, опоры двигателя, расцепитель передней полуоси, элементы управления HVAC, и т.д.) и/или системы/устройства засасывания газов (например, для засасывания газообразного топлива, картерных газов, подвергнутых рециркуляции выхлопных газов и паров топлива).
Несмотря на то, что фиг. 6 показывает два клапана, приводимых в действие одиночным исполнительным механизмом, в некоторых вариантах осуществления, два клапана могут быть заменены единственным клапаном. Как показано на фиг. 7, система 700 двигателя, подобная системе 600, включает в себя перепускные каналы 606 и 610, совместно использующие общую впускную магистраль 702, которая ведет к клапану 704. Клапан 704 может приводиться исполнительным механизмом в одно из двух положений. Когда исполнительный механизм находится в первом, положении по умолчанию, клапан 704 может быть в первом положении, в котором воздух из впускной магистрали 702 направляется через первый эжектор 602, наряду с тем, что, когда исполнительный механизм находится во втором, активном положении, клапан 704 может перемещаться во второе положение, в котором воздух направляется из впускной магистрали 702 через второй эжектор 604.
Обе фиг. 6 и 7 изображают скоординированное управление потоком воздуха через два эжектора, чтобы, когда воздух протекает через один эжектор, он не тек через другой эжектор. Так как один эжектор принимает движущий поток в условиях высокого наддува (второй эжектор 604) наряду с тем, что другой принимает движущий поток в условиях высокого разрежения во впускном коллекторе, формирование разрежения эжекторами может производиться в большинстве рабочих условий, и может быть настолько же эффективно, как когда эжекторы управляются независимо.
Системы по фиг. 6 и 7 предусматривают систему для двигателя, содержащую первый эжектор, расположенный в параллель дросселю и управляемый первым клапаном; второй эжектор, расположенный в перепускном потоке компрессора и управляемый вторым клапаном; и общий исполнительный механизм, выполненный с возможностью одновременного регулирования положения первого клапана и второго клапана. Второй клапан может содержать непрерывно регулируемый перепускной клапан компрессора. Система может включать в себя контроллер с командами для приведения в действие общего исполнительного механизма, чтобы открывать второй клапан и закрывать первый клапан, когда давление наддува выше порогового значения. Контроллер также может включать в себя команды для приведения в действие общего исполнительного механизма для открывания второго клапана и закрывания первого клапана в ответ на работу компрессора в области помпажа, при этом коэффициент давления компрессора выше порогового значения, а расход компрессора ниже порогового значения. Контроллер может включать в себя команды для приведения в действие общего исполнительного механизма, чтобы закрывать второй клапан и открывать первый клапан в ответ на запаздывание турбонагнетателя, при этом требуемый наддув для обеспечения потребной мощности двигателя превышает выдаваемый наддув на более чем пороговую величину.
Далее, с обращением к фиг. 8, проиллюстрирован способ 800 для формирования разрежения многочисленными эжекторами, имеющими отдельные клапаны управления движущего потока, приводимые в действие общим исполнительным механизмом. Способ 800 может выполняться контроллером 50 согласно командам, хранимым в нем, чтобы формировать разрежение в системе 600 двигателя по фиг. 6 или системе 700 двигателя по фиг. 7. Способ 800 включает в себя, на этапе 802, формирование разрежения посредством первого эжектора с исполнительным механизмом (например, исполнительным механизмом 614) в установленном по умолчанию, первом положении. Как пояснено выше, исполнительный механизм может иметь положение по умолчанию, которое исполнительный механизм принимает, когда он не приведен в действие. Первый эжектор может быть расположен в протоке всасываемого воздуха, в параллель дросселю, таком как первый эжектор 602. Как указано на этапе 804, всасываемый воздух протекает через первый эжектор, чтобы формировать разрежение. Кроме того, с исполнительным механизмом в первом положении, первый клапан управления движущим потоком (например, первый клапан 608) открыт, а второй клапан управления движущим потоком (например, второй клапан 612) закрыт, как указано на этапе 806. Таким образом, воздух протекает через первый клапан в первый эжектор с исполнительным механизмом в первом положении, но не протекает через второй клапан во второй эжектор.
На этапе 808 определяют рабочие параметры двигателя. Определенные рабочие параметры двигателя могут включать в себя давление наддува, скорость вращения и нагрузку двигателя, MAP и другие параметры. На этапе 810 определяют, находится ли давление наддува выше порогового значения. Пороговым давлением наддува может быть отсутствие наддува, чтобы всякий наддув был выше порогового значения. В других вариантах осуществления, пороговое значение может требуемым наддувом или может быть постоянной величиной наддува. Если давление наддува выше порогового значения, способ 800 переходит на этап 816, который будет пояснен ниже. Если давление наддува не выше порогового значения, способ 800 переходит на этап 812, чтобы поддерживать исполнительный механизм в положении по умолчанию, в то время как достаточного давления наддува не имеется в распоряжении для формирования разрежения вторым эжектором.
Способ 800 переходит на этап 814, на котором определяют, является ли компрессор работающим на данный момент или спрогнозировано, что будет работать в области помпажа. Помпаж компрессора может происходить вследствие низкого потока воздуха через компрессор; в некоторых условиях, таких как событие нажатия педали акселератора водителем, скорость потока и коэффициент давления на компрессоре могут флуктуировать с уровнями, которые могут давать в результате шумовые возмущения, а в более серьезных случаях, проблемы исправной работы и ухудшение работы компрессора. Для облегчения такие события помпажа, если второй клапан заместил CBV, он может открываться для усиления потока через компрессор. В качестве используемого в материалах настоящего описания, термин «область помпажа» включает в себя рабочую точку компрессора, которая дает в результате помпаж (например, выше уровня помпажа), а также рабочие точки около уровня помпажа, которые не приводят к помпажу (но которые могут вынуждать компрессор осуществлять помпажный выброс, когда происходят меньшие флуктуации потока воздуха). Дополнительно, компрессор может считаться работающим в области помпажа, если прогнозируется, что компрессор попадет в помпаж в или во время перехода в следующую рабочую точку.
Область помпажа компрессора является функцией коэффициента давления компрессора (например, давления наддува) и потока воздуха через компрессор. Коэффициент давления и поток воздуха через компрессор могут отображаться в многомерную рабочую характеристику компрессора, которая указывает, является ли компрессор работающим в помпаже. В качестве альтернативы, работа компрессора в области помпажа может определяться на основании скорости вращения и нагрузки двигателя. Кроме того, даже если компрессор не является работающим с помпажом на данный момент, последующая работа с помпажом может предсказываться на основании следующей запрошенной рабочей точки. Например, если произошло событие нажатия педали акселератора или другое падение скорости вращения или нагрузки двигателя, может предсказываться, что поток воздуха через компрессор начнет уменьшаться, и таким образом, может оцениваться, что компрессор собирается работать в области помпажа.
Если компрессор не является работающим в области помпажа (или не прогнозируется, что будет работать в области помпажа), способ 800 возвращается на этап 812, чтобы поддерживать положение исполнительного механизма по умолчанию. Если компрессор является работающим или спрогнозировано, что будет работать в области помпажа, способ 800 переходит на этап 816, чтобы приводить в действие соленоид исполнительного механизма для регулировки исполнительного механизма во второе положение и формирования разрежения посредством второго эжектора (например, второго эжектора 604). Дополнительно, как пояснено выше, если на этапе 810 определено, что давление наддува находится выше порогового значения, способ 800 также переходит на этап 816, чтобы приводить в действие соленоид.
При приведенном в действие соленоиде и исполнительном механизме во втором положении, перепускной воздух компрессора протекает через второй эжектор для формирования разрежения, как указано на этапе 818. Чтобы осуществлять поток воздуха через второй эжектор, исполнительный механизм открывает второй клапан и закрывает первый клапан, как указано на этапе 820.
На этапе 822 определяет, падает ли давление наддува ниже порогового значения, или выявлено ли запаздывание турбонагнетателя. Запаздывание турбонагнетателя указывает ссылкой на состояние, в котором величина выдаваемого наддува не достаточна для удовлетворения потребной мощности двигателя, и может возникать при нажатии педали акселератора или разгоне транспортного средства. Запаздывание турбонагнетателя может вызывать временное нежелательное запаздывание мощности двигателя, которое заметно водителю транспортного средства. Для подавления запаздывания турбонагнетателя, все выхлопные газы в выпускном канале могут направляться через турбину, чтобы быстро раскручивать турбину до требуемой скорости вращения для создания запрошенного наддува, и весь всасываемый воздух может направляться через компрессор. Таким образом, если выявлено запаздывание турбонагнетателя (или если оно является спрогнозированным запаздыванием турбонагнетателя, которое собирается произойти), или если наддув упал ниже порогового значения, способ 800 переходит на этап 824, чтобы дезактивировать соленоид для возврата исполнительного механизма в положение по умолчанию.
Несмотря на то, что способ 800 по фиг. 8 описывает управление двумя эжекторами посредством двух клапанов посредством одиночного исполнительного механизма, два эжектора, в качестве альтернативы, могут управляться одиночным клапаном, как проиллюстрировано на фиг. 7. В такой конфигурации, исполнительный механизм может перемещать клапан между первым положением, в котором первый эжектор используется для создания разрежения, и вторым положением, в котором второй эжектор используется для создания разрежения.
Фиг. 9 и 10 иллюстрируют примерные условия работы двигателя при скоординированном управлении двумя клапанами управления движущим потоком эжекторов. Фиг. 9 иллюстрирует диаграмму 900, показывающую условия работы в состоянии крейсерского движения в установившемся режиме, с транспортным средством, движущимся при постоянной мощности двигателя. Кривая 902 иллюстрирует давление на впуске дросселя (TIP), кривая 904 иллюстрирует MAP, а кривая 906 иллюстрирует барометрическое давление, с временем по горизонтальной оси и давлением по вертикальной оси. Когда TIP находится выше MAP, более эффективное формирование разрежения может происходить посредством второго эжектора, и таким образом, как показано кривой 9010, второй клапан открыт в течение большей части времени, проиллюстрированного на диаграмме 900. Однако между моментами t1 и t2 времени, TIP и MAP могут становиться достаточно близкими, чтобы было предпочтительным формирование разрежения первым эжектором, и таким образом, первый клапан, проиллюстрированный кривой 908, открыт в течение этого промежутка времени. Как показано кривыми 908 и 910, когда первый клапан открывается, второй клапан закрывается, а когда первый клапан закрывается, второй клапан открывается.
Фиг. 10 иллюстрирует диаграмму 1000, показывающую такие же рабочие параметры, как фиг. 9, при разгоне, где требуемая мощность двигателя находится на или выше обеспечиваемого потока воздуха. TIP проиллюстрировано кривой 1002, MAP проиллюстрировано кривой 1004, BP проиллюстрировано кривой 1006, положение первого клапана проиллюстрировано кривой 1008, и положение второго клапана проиллюстрировано кривой 1010. До момента t1 времени, TIP больше, чем MAP, и таким образом, второй клапан может быть открыт при закрытом первом клапане. После момента t1 времени, однако, TIP находится вблизи от или на MAP, и таким образом, первый клапан открывается, а второй клапан закрывается.
Таким образом, системы и способы, описанные в материалах настоящего описания, предусматривают способ, включающий в себя, когда наддув находится ниже порогового значения, этап, на котором формируют разрежение с исполнительным механизмом в первом положении посредством осуществления протекания воздуха с выпуска компрессора во впускной коллектор через первый эжектор, а когда наддув находится выше порогового значения, этап, ан котором формируют разрежение с исполнительным механизмом во втором положении посредством осуществления протекания воздуха с выпуска компрессора на впуск компрессора через второй эжектор. Формирование разрежения с исполнительным механизмом в первом положении дополнительно может включать в себя этапы, на которых открывают первый клапан и закрывают второй клапан исполнительным механизмом, чтобы осуществлять протекание воздуха через первый эжектор. Формирование разрежения с исполнительным механизмом во втором положении дополнительно включать в себя этапы, на которых закрывают первый клапан и открывают второй клапан исполнительным механизмом, чтобы осуществлять протекание воздуха через второй эжектор.
Способ дополнительно может включать в себя, в ответ на текущую или прогнозируемую работу компрессора в области помпажа, этапы, на которых закрывают первый клапан и открывают второй клапан исполнительным механизмом, и осуществляют протекание воздуха с выпуска компрессора на впуск компрессора через второй эжектор. Способ также может включать в себя, в ответ на текущее или спрогнозированное запаздывание турбонагнетателя, этапы, на которых открывают первый клапан и закрывают второй клапан исполнительным механизмом. Разрежение, сформированное первым эжектором, и разрежение, сформированное вторым эжектором, могут направляться в вакуумный исполнительный механизм. Вакуумный исполнительный механизм может содержать одно или более из исполнительного механизма регулятора давления наддува, усилителя тормозов и клапана управления движением заряда. Разрежение, сформированное первым эжектором, и разрежение, сформированное вторым эжектором, могут направляться в устройство втягивания газов двигателя. Устройство втягивания газов двигателя может содержать одно или более из бачка для паров топлива, картера двигателя и впускного коллектора.
В одном из примеров, способ включает в себя, при первом условии, этапы, на которых формируют разрежение посредством первого эжектора открыванием первого клапана и закрыванием второго клапана общим исполнительным механизмом, и осуществляют протекание воздуха с выпуска компрессора во впускной коллектор через первый эжектор, а при втором условии, этапы, на которых формируют разрежение посредством второго эжектора закрыванием первого клапана и открыванием второго клапана общим исполнительным механизмом, и осуществляют протекание воздуха с выпуска компрессора на впуск компрессора через второй эжектор.
В примере, первое условие может включать в себя давление наддува выше порогового значения, а второе условие может включать в себя давление наддува ниже порогового значения. В еще одном примере, первое условие может включать текущую или спрогнозированную работу компрессора в области помпажа, а второе условие может включать в себя текущее или спрогнозированное запаздывание турбонагнетателя. Способ дополнительно может включать в себя этапы, на которых определяют, находится ли текущая или спрогнозированная работа компрессора в области помпажа, на основании массового расхода воздуха и уровня выдаваемого наддува. Текущее или спрогнозированное запаздывание турбонагнетателя может определяться на основании разности между требуемым давлением наддува и фактическим давлением наддува. Способ может включать в себя этап, на котором направляют разрежение, сформированное первым эжектором, и разрежение, сформированное вторым эжектором, в вакуумный резервуар, причем вакуумный резервуар присоединен к одному или более потребителей разрежения.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по сути, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящей полезной модели включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящей полезной модели.