ВАКУУМНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области автомобилестроения, в частности к вакуумным системам транспортных средств.
Уровень техники
Средой для создания рабочего усилия в некоторых транспортных средствах является отрицательное давление (вакуум). Например, вакуум можно использовать для того, чтобы водитель мог с меньшими усилиями применять тормоза автомобиля. Отрицательное давление для потребления исполнительными механизмами может быть предоставлено с помощью впускного коллектора двигателя, вакуумного насоса или эжектора. Вакуум, обеспечиваемый с помощью впускного коллектора двигателя, может быть приемлемым для двигателей без наддува, однако его может быть недостаточно для работы вакуумных исполнительных механизмов, когда осуществляется турбонаддув двигателя. Следовательно, для двигателей с турбонаддувом вакуум может быть обеспечен с помощью эжектора или вакуумного насоса.
Известны устройства эжекторов, которые обеспечивают создание отрицательного давления за счет формирования области низкого давления в линии потока рабочей среды, например, как описано в документе US 7634348 (опубл. 21.05.2009), который может быть выбран в качестве ближайшего аналога. В некоторых примерах рабочая среда может содержать пары топлива, неочищенные выбросы двигателя и/или пары картера двигателя. Если в эжекторе появляется утечка, то существует вероятность попадания газов в атмосферу. Например, утечка из эжектора может появиться в суживающейся части (сопле), расширяющейся части (диффузоре) или в вакуумной или всасывающей камере. Поскольку давление в суживающейся, расширяющейся и всасывающей частях может сильно отличаться, то может потребоваться три или более датчика (например, для установки в каждой части) для определения, в какой части эжектора имеет место утечка (если она есть). Следовательно, определить наличие или отсутствие утечки в эжекторе, чтобы система управления двигателем могла обнаружить эту неисправность и предупредить водителя, а также потенциально принять меры по ее устранению, может быть достаточно сложно и может потребовать использования дорогостоящих компонентов. Кроме того, в таких системах также сложно определить, не отсоединились ли трубы, соединенные с эжектором, что требуется регулирующими органами.
Раскрытие полезной модели
Для преодоления указанных недостатков известных устройств предложена вакуумная система для транспортного средства, включающая в себя двигатель с впускным каналом для воздуха и вакуумное устройство, которое имеет участок для впуска рабочей среды, расширяющийся выпускной участок, расположенный внутри указанного впускного канала, и вакуумное отверстие. Вакуумное устройство может представлять собой эжектор или трубку Вентури.
Система может дополнительно содержать воздушный компрессор, расположенный вдоль впускного канала двигателя и предназначенный для подачи воздуха к впускному отверстию рабочей среды. При этом расширяющийся выпускной участок вакуумного устройства может быть расположен выше по потоку от впуска воздушного компрессора.
Всасывающее отверстие вакуумного устройства (вакуумное отверстие) может находиться в пневматическом сообщении с вакуумным бачком, который обеспечивает отрицательное давление для потребителей вакуума в транспортном средстве.
Кроме того, система дополнительно может содержать контроллер с постоянными исполняемыми командами для диагностики утечек в генерирующем вакуум устройстве.
В другом варианте выполнения вакуумное устройство помимо участка впуска рабочей среды, расширяющейся части выпуска и всасывающего отверстия может иметь суживающийся участок (горловину), расположенную полностью внутри впускного канала.
При функционировании системы контроллер может выполнять процедуру определения утечек в секции впуска и всасывания рабочей среды, и не детектировать утечки в выпускной части. Для того чтобы обнаружить утечки в атмосферу из выпускного участка вакуумного устройства, контроллер может дополнительно выполнять процедуру определения утечек во впускном канале двигателя.
Путем размещения расширяющейся части эжектора или трубки Вентури внутри впускного канала двигателя можно избежать выполнения замеров в расширяющейся части эжектора для обнаружения утечек в этой части, так как любые утечки в расширяющейся части будут выведены в замкнутый контур двигателя. Следовательно, углеводороды или неочищенные выхлопные газы, захваченные рабочей средой, которая создает вакуум через эжектор, направляются в цилиндры двигателя, где они могут сгорать, после чего подвергаться очистке в системе выпуска отработавших газов. Кроме того, особым преимуществом расположения эжектора внутри впускного канала двигателя является то, что может не требоваться обнаружение разъединения или утечки в выпускном отверстии расширяющейся части, так как оно находится в воздухозаборном канале двигателя. Обнаружение дефектов соединения в расширяющейся части является дорогостоящим, так как необходимы дополнительные датчики давления в расширяющейся части.
Предложенная полезная модель имеет ряд преимуществ по сравнению с известными устройствами. В частности, техническим результатом является уменьшение необходимости контролировать все части эжектора для выявления в нем утечек. Кроме того, это позволяет уменьшить количество датчиков, необходимых для контроля эжектора на утечки. При этом утечки в эжекторе можно детектировать без добавления дополнительных датчиков в систему автомобиля.
Вышеуказанные преимущества, а также иные преимущества и конструктивные особенности настоящего описания будут очевидны из следующего подробного описания, рассматриваемого отдельно или вместе с сопутствующими чертежами.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показано схематическое изображение двигателя;
На Фиг.2 показано схематическое изображение воздуховода, известного из уровня техники;
На Фиг.3-4 показаны примеры конфигураций вакуумного устройства, которое не требует контроля расширяющейся части эжектора или трубки Вентури;
На Фиг.5 показан пример трубки Вентури или эжектора; и
На Фиг.6 показан примерный способ испытаний вакуумного устройства на утечки.
Осуществление полезной модели
Данное описание касается созданию разрежения для обеспечения работы исполнительного механизма. На Фиг.1 показан один пример системы обеспечения разрежения для автомобиля. На Фиг.2 показана система эжектора предшествующего уровня техники, в которой могут возникнуть утечки в атмосферу. На Фиг.3 и 4 показаны примеры эжекторной системы или системы Вентури, в которых можно предотвратить утечки в атмосферу через расширяющуюся часть эжектора или трубки Вентури. Примерная трубка Вентури или эжектор схематически показаны на Фиг.5. Наконец, способ диагностики эжектора или трубки Вентури показан на Фиг.6.
На Фиг.1 показана схема двигателя 10 внутреннего сгорания, содержащего несколько цилиндров, один из которых представлен на Фиг.1, и который управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, размещенным в них и соединенным с коленчатым валом 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может быть приведен в действие впускным кулачком 51 и выпускным кулачком 53. Положение впускного кулачка 51 может быть определено датчиком 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 может быть определено датчиком 57 выпускного кулачка.
Топливная форсунка 66 показана расположенной таким образом, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в камеру сгорания 30, что известно специалистам в данной области как «прямой впрыск». Альтернативно, топливо может впрыскиваться во впускные каналы, что известно специалистам как «впрыск во впускные каналы». Топливная форсунка 66 поставляет топливо пропорционально ширине импульса сигнала (FPW) от контроллера 12. Топливо подается к топливной форсунке 66 топливной системой (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показаны). На топливную форсунку 66 рабочий ток подается от привода 68, который срабатывает от контроллера 12. Кроме того, показано, что впускной коллектор 44 соединен с дополнительным дросселем 62 с электроприводом, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для управления потоком воздуха из камеры 46 наддува впускного коллектора.
Воздух подается из впускного канала 42 в камеру наддува 46 компрессором 162. Выхлопные газы вращают турбину 164, которая соединена с компрессором 162 через вал 161. В некоторых примерах также предусмотрен перепускной канал 77, так что выхлопные газы могут при определенных условиях обходить турбину 164. Управление перепускным клапаном 158 компрессора может осуществляться электрическим приводом посредством сигнала от контроллера 12. Перепускной клапан 158 компрессора обеспечивает направление сжатого воздуха обратно на вход компрессора для ограничения давления наддува. Аналогичным образом, привод 72 перепускного клапана позволяет направлять выхлопные газы в обход турбины 164, так что можно управлять давлением наддува при различных условиях эксплуатации.
Разрежение формируется в автомобильных системах с помощью вакуумного устройства 24. Компрессор 162 подает сжатый воздух в качестве рабочей среды через всасывающий канал 31 суживающейся части для управления вакуумным устройством 24. Рабочая среда соединяется с воздухом из вакуумного бачка 138, поступающим через канал 37 вакуумного отверстия и обратный клапан 60. Обратный клапан 60 пропускает поток, когда давление, создаваемое эжектором в канале 37 вакуумного отверстия, ниже давления в бачке 138. Смешанный воздух выходит в расширяющуюся часть 33. В некоторых примерах вакуумный бачок 138 может представлять собой резервуар вакуумной системы, поскольку он может создавать разрежение во всей вакуумной системе, а усилитель 140 тормозов также может иметь вакуумный бачок. Давление в бачке 138 можно контролировать с помощью датчика 193 давления вакуумного бачка. Бачок 138 вакуумной системы подает вакуум на усилитель 140 тормозов через обратный клапан 65. Обратный клапан 65 пропускает воздух в бачок 138 вакуумной системы из усилителя 140 тормозов и в значительной степени предотвращает попадание воздуха внутрь усилителя 140 тормозов из бачка 138 вакуумной системы. Бачок 138 вакуумной системы может также создавать вакуум для других потребляющих вакуум устройств, например, исполнительных механизмов перепускного клапана турбокомпрессора, приводов систем обогрева и вентиляции, приводов автомобильной трансмиссии (например, приводов на четыре колеса), систем продувки паров топлива, системы вентиляции картера двигателя и систем проверки герметичности топливной системы. Обратный клапан 61 ограничивает поток воздуха от вторичных потребителей вакуума (например, использующих вакуум устройств помимо тормозной системы автомобиля) в бачок 138 вакуумной системы. Усилитель 140 тормозов может иметь внутренний вакуумный бачок, и он может увеличивать усилие, подаваемое от ноги 152 через педаль 150 тормоза к главному цилиндру 148 для использования тормозов автомобиля (не показано).
Бесконтактная система 88 зажигания обеспечивает искру зажигания в камере 30 сгорания с помощью свечи 92 зажигания под управлением контроллера 12. В других примерах могут быть использованы двигатели с воспламенением от сжатия, например, дизельные двигатели, в которых отсутствует система зажигания. Универсальный кислородный датчик 126 (UEGO) показан соединенным с выхлопным коллектором 48 выше по потоку каталитического конвертера 70. Кроме того, бистабильный датчик содержания кислорода в отработавших газах может быть заменен универсальным кислородным датчиком 126 (UEGO).
Согласно одному из примеров, конвертер 70 может содержать ряд блоков катализаторов. В других примерах могут использоваться устройства для снижения токсичности выхлопа, каждое из которых содержит ряд блоков. Конвертер 70 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.
Контроллер 12 показан на Фиг.1 как традиционный микрокомпьютер, содержащий: микропроцессорный блок 102 (CPU), порты 104 ввода и вывода (I/O), постоянное запоминающее устройство 106 (ROM), оперативную память 108 (RAM), оперативную энергонезависимую память 110 (KAM) и обычную шину данных. Контроллер 12 показан получающим различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10. Помимо описанных выше сигналов, контроллер также получает следующие данные: о температуре охлаждающей жидкости двигателя (ECT) от датчика 112 температуры, соединенного с каналом 114 охлаждения; от датчика положения 134, соединенного с педалью газа 130, для измерения силы нажатия ногой 132; позиционного датчика 154, соединенного с педалью тормоза 150 для считывания положения педали тормоза; от датчика детонации для определения воспламенения хвостовых газов (не показан); измерения давления в коллекторе двигателя (MAP) от датчика давления 121, соединенного с впускным коллектором 44; измерения давления наддува от датчика давления 122, соединенного с камерой наддува 46; о фазе двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; показания датчика 120 воздушной массы, поступающей в двигатель (например, теплового измерителя воздушного потока); и показания положения дросселя от датчика 58. Также для обработки контроллером 12 может быть измерено барометрическое давление (датчик не показан). Согласно предпочтительному варианту выполнения, датчик 118 на эффекте Холла производит заранее установленное количество равномерных импульсов в каждый цикл коленчатого вала, на основании которых может быть определена скорость вращения двигателя (RPM, об/мин).
В некоторых примерах двигатель может быть соединен с электромотором/батареей, как например, в гибридных автомобилях. Автомобиль с гибридным приводом может иметь параллельную и последовательную конфигурации, а также их комбинации и вариации. Кроме того, в некоторых вариантах можно использовать другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель.
Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 обычно проходит 4 рабочих цикла: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Во время впуска обычно выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух поступает в камеру сгорания 30 через впускной коллектор 44, а поршень 36 двигается по направлению к дну цилиндра так, чтобы увеличить объем внутри камеры сгорания 30. Положение, в котором поршень 36 находится рядом с дном цилиндра и в конце своего хода (т.е. когда камера сгорания 30 имеет наибольший объем) обычно называется специалистами в данной области нижней мертвой точкой (HMT). Во время хода сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 двигается по направлению к головке цилиндров, чтобы сжать воздух внутри камеры сгорания 30. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндров (т.е. когда камера сгорания имеет наименьший объем) обычно называется специалистами в данной области верхней мертвой точкой (BMT). В процессе, здесь и далее обозначаемом «впрыскивание», топливо поступает в камеру сгорания. В процессе, здесь и далее обозначаемом «зажигание», впрыснутое топливо воспламеняют с помощью известных способов зажигания, таких как свеча 92 зажигания, что приводит к сгоранию. Во время рабочего хода расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к HMT. Коленчатый вал 40 превращает движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время хода выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпустить воспламененную смесь воздуха и топлива в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается к BMT. Можно отметить, что вышеизложенное приведено только в качестве примера, и распределение по времени открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов может меняться так, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие варианты.
Рассмотрим теперь Фиг.2, на которой приведено схематическое изображение впускного канала двигателя, известного из уровня техники. Впускной канал 42 двигателя содержит компрессор 162 и камеру 46 наддува. Вакуумное устройство 24 имеет суживающуюся часть 35, горловину 201, расширяющуюся часть 33 и вакуумное отверстие 214. Воздухопровод 31 суживающейся части соединяет камеру 46 наддува с суживающейся частью 35 вакуумного устройства 24 и обеспечивает циркуляцию рабочей среды между камерой 46 наддува и вакуумным устройством 24. Канал 37 вакуумного отверстия начинается у вакуумного отверстия 214 в горловине 201 и соединен с вакуумным бачком 138 через обратный клапан 60. Расширяющаяся часть 33 сообщается с впускным каналом 42 двигателя через воздухопровод 210 расширяющейся части. Воздухопровод 210 расширяющейся части обеспечивает циркуляцию рабочей среды между расширяющейся частью 33 и воздухозаборником 42 двигателя.
Система, показанная на Фиг.2, работает следующим образом. Воздух проходит через компрессор 162 в направлении, указанном стрелками. В камере 46 наддува находится воздух под более высоким давлением, чем в местах выше по потоку от компрессора 162. Воздух выходит из камеры 46 наддува и поступает в двигатель 10 или в воздухопровод 31 суживающейся части, ведущий в вакуумное устройство 24. Воздух, поступающий в воздухопровод 31 суживающейся части, ускоряется в горловине 201, где давление воздуха падает с образованием разрежения, которое вытягивает воздух из канала 37 вакуумного отверстия через вакуумное отверстие 214. Воздух поступает из вакуумного бачка 138 в горловину 201 вакуумного устройства 24 через обратный клапан 60. Затем воздух проходит через расширяющуюся часть 33 и возвращается во впускной канал 42 двигателя. Суживающаяся часть 35 и расширяющаяся часть 33 окружены атмосферой. Если в суживающейся части 35 или расширяющейся части 33 возникает утечка, воздух и газы в вакуумном устройстве 24 могут выходить в атмосферу.
В описанной системе при отсоединении расширяющейся части 33 от воздухопровода 42 двигателя возникает утечка из впускного канала двигателя. Такую утечку из впускного канала двигателя можно обнаружить, используя датчик давления на входе компрессора (CIP), датчик давления в картере или датчик давления в воздухоотводах картера. Например, при больших потоках воздуха в двигателе утечка воздуха вокруг воздушного фильтра приводит к тому, что падение давления воздуха в воздухоочистителе не обнаруживается, и некоторое количество нежелательных газов может попасть в атмосферу. Однако при использовании трубки с небольшим диаметром для соединения расширяющейся части 33 с впускным каналом 42 двигателя, разъединение на любом конце воздухопровода 210 не будет обнаружено. Использование воздухопровода 210 большого диаметра (например, 12 мм) во впускном канале 42 решит проблему возможности диагностирования соединения с впускным каналом 42 двигателя. С другой стороны, использование трубки большого диаметра от расширяющейся части 33 до впускного канала 42 решает также проблему с обнаружением утечек. Однако соединители и трубки больших диаметров создают проблему обнаруживаемости вместо проблемы необнаруживаемости (например, ложное детектирование утечек).
Что касается утечек в вакуумной системе, то при отсоединении воздухопровода или утечки между обратным клапаном 60 и вакуумным бачком 138, утечку можно выявить в этом месте с помощью проверки на герметичность на стороне потребляющего вакуум устройства. Например, если давление в вакуумном бачке 138 превышает ожидаемое, это может быть определено как утечка.
В отношении утечек рабочей среды, подаваемой в вакуумное устройство 24, можно отметить, что при отсоединении воздухопровода или при утечке между камерой 46 наддува и суживающейся частью 35 вдоль воздухопровода 212, такая утечка может быть выявлена при обнаружении невозможности обеспечить ожидаемое давление на выходе компрессора.
Наконец, отсоединение, возникающее между горловиной 201 и вакуумным впускным отверстием 37, может быть обнаружено по невозможности увеличить степень разрежения в месте, где необходимо создать вакуум.
Рассмотрим теперь Фиг.3, на которой показан первый пример конфигурации генерирующего вакуум устройства, при котором может не требоваться отслеживание утечек в расширяющейся части. Впускной канал 42 двигателя содержит компрессор 162 и камеру 46 наддува, расположенные вдоль него. Вакуумное устройство 24 имеет суживающуюся часть 35, горловину 201, расширяющуюся часть 33 и вакуумное отверстие 201. Воздухопровод 31 суживающейся части соединяет камеру 46 наддува с суживающейся частью 35 вакуумного устройства 24 и обеспечивает циркуляцию рабочей среды между камерой 46 наддува и вакуумным устройством 24. Вакуумное отверстие 214 начинается в зоне низкого давления в горловине 37, и канал 37 вакуумного отверстия соединяет вакуумное отверстие 214 с вакуумным бачком 138 через обратный клапан 60. Воздухопровод 214 вакуумного отверстия обеспечивает сообщаемость и циркуляцию рабочей среды между вакуумным отверстием 214 и обратным клапаном 60. Расширяющаяся часть 33 расположена внутри впускного канала 42 двигателя, что позволяет не использовать воздухопровод 210 расширяющейся части.
Система, показанная на Фиг.3, работает следующим образом. Воздух проходит во впускной канал 42 двигателя в направлении, указанном стрелками. В компрессор 162 воздух поступает через входное отверстие 399 компрессора и сжимается в камере 46 наддува. Воздух может выходить из камеры 46 наддува и поступать в двигатель 10 или вакуумное устройство 24. Камера 46 наддува имеет выходное отверстие 342, через которое воздух выходит из камеры 46 наддува и поступает в воздухопровод 31 суживающейся части, ведущий в вакуумное устройство 24. Внутри камеры 46 наддува расположен клапан 362, который управляет расходом воздуха, проходящим через вакуумное устройство 24. В качестве альтернативы, клапан 362 может быть расположен внутри впускного канала 42 двигателя, как показано пунктирными линиями. Клапан 362 может быть установлен в различные положения между полностью открытым и полностью закрытым, для регулировки потока воздуха, проходящего через вакуумное устройство 24. По суживающейся части 35 сжатый воздух направляется в горловину 201. В некоторых примерах суживающаяся часть 35 также может быть описана как впускное отверстие для рабочей среды. Воздух снова поступает во впускной канал 42 двигателя через впускное отверстие 340. При прохождении через горловину 201 воздух ускоряется, в результате падает давление и, таким образом, возникает разрежение. Вакуумное отверстие 214 открывается в область низкого давления в горловине 201. Воздух из вакуумного бачка 138 может быть откачан через обратный клапан 60 в горловину 210. Воздух из бачка 138 и воздух из камеры 46 наддува соединяются в расширяющейся части 33. В этом примере у расширяющейся части 33 и впускного канала 42 двигателя существует общая стенка 320. Впускной канал 42 двигателя и суживающуюся часть 35 окружает атмосфера. Из расширяющейся части рабочая среда (например, воздух) и воздух из вакуумного бачка 138 поступают непосредственно во впускной канал 42 двигателя. Для того чтобы выйти из расширяющейся части 33, воздух должен пройти через стенку 320 впускного канала 42 двигателя. Таким образом, впускной канал 42 двигателя может создавать барьер между расширяющейся частью 33 и атмосферой. Следовательно, если в расширяющейся части 33 возникает утечка на внутренней стороне впускного канала 42 двигателя, утечка может быть задержана воздухозаборным каналом 42 двигателя. Тем не менее, если возникает утечка в стенке 320 расширяющейся части 33, нежелательные газы могут попасть в атмосферу из расширяющейся части 33.
Рассмотрим теперь Фиг.4, на которой показан альтернативный пример вакуумного устройства. Впускной канал 42 двигателя содержит компрессор 162 и камеру 46 наддува, расположенные вдоль него. Воздух проходит во впускной канал 42 двигателя в направлении, указанном стрелками. Воздух поступает в компрессор 162 через входное отверстие 399 компрессора и сжимается в камере 46 наддува. Воздух может выходить из камеры 46 наддува и поступать в двигатель 10 или вакуумное устройство 24. Камера 46 наддува имеет выходное отверстие 342, через которое воздух выходит из камеры 46 наддува и поступает в воздухопровод 31 суживающейся части. Расходом воздуха, проходящего через вакуумное устройство 24, управляет клапан 362, который расположен внутри камеры 46 наддува таким образом, что создает герметичную перегородку между камерой 46 наддува и воздухопроводом 31 суживающейся части. Таким образом, для предотвращения утечек воздуха из канала 31 суживающейся части в атмосферу клапан 362 может быть закрыт. В альтернативном варианте, клапан 362 может быть расположен внутри впускного канала 42 двигателя. Клапан 362 может быть установлен в различные положения между полностью открытым и полностью закрытым, для регулировки потока воздуха, проходящего через вакуумное устройство 24. По суживающейся части 35 сжатый воздух направляется в горловину 201. В некоторых примерах суживающаяся часть 35 также может быть описана как впускное отверстие для рабочей среды. Воздух снова поступает во впускной канал 42 двигателя через впускное отверстие 340. При прохождении через горловину 201 воздух ускоряется, в результате давление падает и, таким образом, в вакуумном отверстии 214 возникает разрежение. Вакуумное отверстие 214 открывается в область низкого давления в горловине 210. Воздух может быть откачан из вакуумного бачка 138 через обратный клапан 60 в горловину 210. Воздух из бачка 138 и воздух из камеры 46 наддува соединяются в расширяющейся части 33. В этом примере у расширяющейся части 33 и воздухозаборного канала 42 двигателя нет общей стенки. Вместо этого стенка 402 окружает, по крайней мере, часть расширяющейся части 33, и расширяющаяся часть 33 генерирующего вакуум устройства 24 полностью расположена внутри впускного канала 42 двигателя. Атмосфера окружает воздухозаборный канал 42 двигателя и суживающуюся часть 35. Из расширяющейся части рабочая среда (например, воздух) и воздух из вакуумного бачка 138 поступают непосредственно во впускной канал 42 двигателя. Воздух может выходить из всех участков расширяющейся части 33 и по-прежнему удерживаться во впускном канале 42 двигателя. Таким образом, впускной канал 42 двигателя полностью окружает расширяющуюся часть 33 и изолирует ее от атмосферы. Иначе говоря, расширяющаяся часть 33 полностью находится внутри впускного канала 42. Следовательно, если в расширяющейся части 33 возникает утечка, попадание газов в атмосферу может быть предотвращено с помощью впускного канала 42 двигателя.
Рассмотрим теперь Фиг.5, на которой показан первый пример вакуумного устройства 24. В этом примере вакуумное устройство 24 имеет форму трубки Вентури. Вакуумное устройство 24 имеет суживающуюся часть 35 (например, впуск для рабочей среды), в которую рабочая среда поступает под более высоким первым давлением и ускоряется в горловине 201. В горловине 210 образуется область со вторым давлением, более низким, чем первое давление, так что всасывание воздуха в вакуумное устройство 24 может быть произведено через вакуумное отверстие 214. Рабочая среда и воздух соединяются и выходят из вакуумного устройства 24 через расширяющуюся часть 33. В расширяющейся части 33 давление повышается до более высокого третьего значения, которое превышает второе значение давления.
Следует отметить, что наличие клапана 362 обеспечивает возможность улучшить выявление отсоединений в канале по сравнению с размещением клапана 362 снаружи камеры 46 наддува или впускного канала 42 двигателя. Например, если клапан 362 расположен внутри камеры 46 наддува, клапан 362 может быть открыт или закрыт при выполнении наддува. При наличии отсоединения в суживающейся части 35 компрессор может выйти из строя, если клапан 362 открыт, но не в случае, когда он закрыт. Если клапан 362 размещен во впускном канале 42 двигателя, а клапан 362 открыт, при большом расходе воздуха может отсутствовать вакуум CIP, но когда клапан 362 закрыт, этого не произойдет.
Таким образом, система, показанная на Фиг.1 и 3-5, представляет собой систему, которая обеспечивает отрицательное давление для автомобиля. Система включает в себя двигатель с впускным каналом и вакуумное устройство, имеющее участок впуска рабочей среды, расширяющийся участок выпуска, расположенной внутри впускного канала двигателя, и всасывающее отверстие. Вакуумное устройство может представлять собой эжектор или трубку Вентури.
В некоторых примерах система дополнительно содержит воздушный компрессор, расположенный по длине впускного канала двигателя и подающий воздух к впускному отверстию для рабочей среды. Расширяющаяся часть выпуска может быть расположена выше по потоку от впуска воздушного компрессора. Всасывающее отверстие может быть пневматически соединено с вакуумным бачком, который создает разрежение для потребляющих вакуум устройств автомобиля. Система может дополнительно содержать контроллер с постоянными исполняемыми командами на диагностики утечек в вакуумном устройстве. В одном варианте часть выпуска образует часть стенки впускного канала двигателя.
Система, показанная на Фиг.1 и 3-5, представляет собой систему, которая обеспечивает отрицательное давление для автомобиля и включает в себя двигатель с впускным каналом, вакуумное устройство, имеющее участок впуска рабочей среды, расширяющийся участок выпуска, расположенный полностью внутри впускного канала, горловину, расположенную полностью внутри впускного канала, и всасывающее отверстие. Система также содержит контроллер с постоянными исполняемыми командами для диагностики утечек в вакуумном устройстве. В контроллере могут содержаться команды для детектирования утечек на участке впуска и всасывания рабочей среды, при этом контроллер не содержит команд для детектирования утечек на участке выпуска. В контроллере могут содержаться дополнительные команды для детектирования утечек во впускном канале вместо участка выпуска.
В некоторых примерах система дополнительно содержит компрессор, расположенный по длине впускного канала двигателя, при этом участок впуска рабочей среды проходит от места выше по потоку компрессора до места ниже по потоку компрессора. Система дополнительно содержит клапан, расположенный вдоль участка впуска рабочей среды. Вакуумным устройством может быть эжектор или трубка Вентури.
Рассмотрим теперь Фиг.6, на которой проиллюстрирован способ проверки вакуумного устройства на предмет наличия утечек. Способ, приведенный на Фиг.6, может быть занесен в постоянную память в форме исполняемых команд контроллера 12 на Фиг.1. Способ, приведенный на Фиг.6, может быть применен к системе, описанной со ссылкой на Фиг.1-5.
На этапе 602 в способе 600 определяют, следует ли диагностировать вакуумное устройство на предмет утечек. Вакуумное устройство может представлять собой эжектор или трубку Вентури. Вакуумное устройство можно проверять на наличие утечек при наличии выбранных условий. Например, способ 600 может принимать решение о необходимости диагностических испытаний на утечки при превышении порогового значения времени, прошедшего между испытаниями вакуумного устройства на утечки. В еще одном примере диагностические испытания вакуумного устройства на утечки могут быть выполнены, когда генерация вакуума не происходит с необходимой скоростью. Если способ 600 установит, что диагностические испытания генерирующего вакуум устройства на утечки следует выполнить, ответ будет «да» и способ 600 переходит к этапу 604. В ином случае, ответ будет «нет» и способ 600 завершается.
На этапе 604 способ 600 предусматривает определение наличия утечки во всасывающем отверстии вакуумного устройства и в вакуумной линии между вакуумным устройством и вакуумным бачком. В одном примере клапан открыт для того чтобы через вакуумное устройство начала протекать рабочая среда. Рабочей средой может быть воздух, который может быть сжат с помощью турбонагнетателя. Подается команда установить все потребляющие вакуум устройства в закрытое состояние, а давление в вакуумном бачке считывают с помощью датчика давления. Воздух откачивают из вакуумного бачка в вакуумное устройство при условии, что существует ограниченная утечка. Рабочая среда поступает обратно в двигатель вместе с воздухом из вакуумного бачка в месте выше по потоку компрессора через расширяющуюся часть выпуска вакуумного устройства, расположенного внутри впускного канала двигателя. Если в вакуумном бачке создается разрежение, величина которого меньше порогового значения, может быть установлено, что во всасывающем отверстии вакуумного устройства существует утечка. После выполнения проверки всасывающего отверстия на утечку способ 600 переходит к этапу 606.
На этапе 606 способ 600 предусматривает определение утечки в суживающейся части вакуумного устройства. В одном примере компрессор работает на постоянной скорости при постоянном положении дроссельной заслонки и постоянной частоте вращения двигателя. Если ниже по потоку от компрессора возникает давление, значение которого меньше необходимого, может быть определено, что в суживающейся части вакуумного устройства имеет место утечка. Кроме того, в некоторых примерах в качестве условий для установления наличия утечки в суживающейся части вакуумного устройства могут быть использованы два состояния: если давление ниже по потоку от компрессора ниже порогового значения и если разрежение формируется со скоростью ниже порогового значения. Следует отметить, что для некоторых систем, которые включают в себя эжектор, суживающаяся часть может иметь область короба эжектора. После этого способ 600 переходит к этапу 608.
Следует отметить, что всасывающее отверстие и суживающаяся часть могут находиться вне впускного канала двигателя, так что любые утечки во всасывающем отверстии и суживающейся части попадают в атмосферу.
На этапе 608 способ 600 может предусматривать определение утечки в расширяющейся части вакуумного устройства. Кроме того, в некоторых примерах способ 600 может не содержать команды для определения утечки в расширяющейся части генерирующего вакуум устройства, так как генерирующее вакуум устройство расположено внутри впускного канала двигателя, как показано на Фиг.3 и 4. Так как расширяющаяся часть вакуумного устройства находится внутри впускного канала двигателя, утечки попадают из расширяющейся части выпуска вакуумного устройства во впускной канал двигателя. Если способ 600 включает в себя команды для определения утечки в расширяющейся части вакуумного устройства, давление или скорость потока во впускном канале двигателя выше по потоку компрессора можно сравнивать с пороговым значением давления во впускном канале двигателя и скоростью потока при постоянной частоте вращения двигателя, постоянном давлении в камере наддува, постоянном положении дроссельной заслонки и постоянном расходе воздуха через компрессор. Если давление во впускном канале двигателя меньше порогового значения или если скорость потока в двигателе больше порогового значения, то способ 600 может предусматривать установление наличия утечки в расширяющейся части вакуумного устройства. Таким образом, для определения наличия утечек в атмосферу из секции выпуска способ 600 определяет утечки во впускном канале.
Если на этапе 604, 606 или 608 установлено, что утечка имеет место, способ 600 предусматривает уведомление об этом водителя для осуществления текущего ремонта двигателя. Кроме того, способ 600 предусматривать сохранение информации об утечках в памяти. После выполнения испытаний на утечки способ 600 завершается.
Таким образом, способ, проиллюстрированный на Фиг.6, представляет собой способ обеспечения разрежения для автомобиля, в котором втягивают определенную порцию воздуха из вакуумного бачка через область низкого давления вакуумного устройства и подают порцию воздуха во впускной канал двигателя через расширяющуюся часть выпуска вакуумного устройства, расположенного внутри впускного канала двигателя. Способ дополнительно включает в себя диагностику утечек из вакуумного устройства, которые находятся за пределами впускного канала двигателя. Способ дополнительно предусматривает подачу рабочей среды в вакуумное устройство с помощью компрессора. Порция воздуха может поступать в область выше по потоку от входа компрессора. Способ дополнительно включает в себя направление утечек из расширяющейся части выпуска во впускной канал двигателя. Порция воздуха может быть объединена с воздухом из воздухозаборной системы двигателя перед удалением из расширяющейся части выпуска.
Как должно быть понятно специалистам в данной области техники, описанные со ссылкой на Фиг.6 процедуры могут представлять собой один или несколько принципов обработки, такие как принцип событийного управления, управления прерываниями, многозадачный режим, многопоточный режим, и прочие. По существу, различные действия, операции или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно, или, в некоторых случаях, пропущены. Аналогично, порядок действий не является обязательным, чтобы достичь характеристик и эффекта описанных примерных вариантов выполнения, он представлен для объяснения иллюстраций и описания. Одно или более проиллюстрированных действий или функций может быть повторено в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, вместо эжектора могут быть использованы аспиратор или трубка Вентури, так как устройства могут работать аналогичным образом.
Специалистам в данной области понятно, что допускаются различные изменения и модификации реализации полезной модели без выхода за рамки ее сущности. Например, описанная выше технология может применяться к двигателям I2, I3, I4, I5, V6, V8, V10, V12 и V16, двигателям, работающим на природном газе, бензине, дизельном топливе или иных топливных схемах.