СПОСОБ И СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВАКУУМА ДЛЯ ВАКУУМНОГО УСТРОЙСТВА
METHOD AND SYSTEM (OPTIONS) TO PROVIDE A VACUUM FOR A VACUUM DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в основном к устройствам обеспечения вакуума для одного или более вакуумного устройства.
Уровень техники
Системы транспортного средства могут содержать различные вакуумные устройства, для работы которых требуется пониженное давление или вакуум. В число таких устройств может входить, например, усилитель тормозов и адсорбер паров топлива. Низкое давление, используемое этими устройствами, может быть создано специальным вакуумным насосом. В других конструкциях один или несколько аспираторов (иначе называемых эжекторами, насосами Вентури, эжекторными насосами и эдукторами) могут быть соединены с системой двигателя для управления потоком воздуха в двигатель и для создания пониженного давления.
В другом примере, в конструкции, предложенной Бергбауэром и др. в патенте США 8261716, управляющее отверстие расположено в стенке впускной системы таким образом, что когда дроссельная заслонка находится в положении холостого хода, на периферии дросселя создается разрежение, используемое вакуумными устройствами. В этом случае позиционирование дроссельной заслонки в положение холостого хода требует определенной конструкции периферии дроссельной заслонки. Увеличение потока впускного воздуха через указанную конструкцию создает эффект Вентури, что, в свою очередь, приводит к образованию разрежения. Управляющее отверстие расположено таким образом, чтобы использовать разрежение для обеспечения работы вакуумного устройства.
Авторы настоящего изобретения обнаружили возможные проблемы в таком подходе. Например, возможности дросселя по созданию разрежения ограничены. Например, в патенте США 8261716 показано одно управляющее отверстие в одном месте впускной системы, которое используется устройством-потребителем вакуума, хотя разрежение может быть создано во всей периферии дросселя. Чтобы использовать разрежение, созданное во всей периферии дросселя, во впускном канале требуется больше управляющих отверстий. Однако создание таких управляющих отверстий может привести к значительным изменениям конструкции впускного канала, что может увеличить связанные расходы.
В подходах, где используют один или несколько аспираторов для создания разрежения, могут быть понесены дополнительные расходы из-за отдельных частей, которые формируют аспиратор, в том числе сопел, а также секций смешивания и сужения и запорных клапанов. Кроме того, при условиях низкой нагрузки или на холостом ходу управление общим массовым расходом воздуха во впускном коллекторе может быть затруднено, так как массовый расход представляет собой комбинацию потока утечки из дросселя и потока воздуха из аспиратора. Как правило, клапан отключения аспиратора КОА (ASOV) может быть соединен с аспиратором, чтобы управлять потоком воздуха, но это приводит к увеличению стоимости. Кроме того, установка аспираторов во впускной системе может привести к ограничениям доступности свободного пространства, а также к проблемам с компоновкой.
Сущность изобретения
В одном из примеров, проблемы, раскрытые выше, могут быть устранены посредством способа восполнения вакуума в вакуумном устройстве посредством подачи воздуха через кольцевой канал Вентури, расположенный между одинаковой формы верхней и нижней половинами устройства генерации вакуума. Таким образом, устройство генерации вакуума обеспечивает вакуум без электронных клапанов и/или приводов.
В качестве одного из примеров, воздух протекает через один или более каналов Вентури устройства генерации вакуума. Вакуум подают из канала Вентури через канал, расположенный в верхней половине, к вакуумному устройству. В одном из примеров, устройство генерации вакуума расположено во впускном канале, и верхняя половина выполнена с возможностью смещения к нижней половине и от нее. Положение верхней половины зависит от условий работы двигателя. В качестве примера, верхняя половина расположена на расстоянии от нижней половины при повышенных нагрузках двигателя и прижата к нижней половине при пониженных нагрузках двигателя или нагрузках двигателя на холостом ходу. Таким образом, устройством генерации вакуума можно регулировать поток впускного воздуха к двигателю, одновременно подавая вакуум к вакуумному устройству.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 изображена схема двигателя в соответствии с настоящим раскрытием.
На Фиг. 2 изображен первый вариант осуществления устройства генерации вакуума.
На Фиг. 3 изображено первое положение устройства генерации вакуума.
На Фиг. 4 изображено второе положение устройства генерации вакуума.
На Фиг. 5 изображен второй вариант осуществления устройства генерации вакуума.
На Фиг. 6 изображено поперечное сечение второго варианта осуществления.
Фиг. 2-6 показаны в приблизительном масштабе.
На Фиг. 7 представлена система, содержащая первый вариант осуществления и второй вариант осуществления.
Осуществление изобретения
Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам восполнения вакуума в вакуумном устройстве. Вакуумное устройство может быть использовано в системе двигателя, в которой оно соединено с первым устройством генерации вакуума во впускном канале и/или со вторым устройством генерации вакуума во вспомогательном канале, как показано на Фиг. 1. Первое устройство генерации вакуума содержит верхнюю и нижнюю половины, имеющие, по существу, идентичные внешние поверхности. Половины являются полыми и выполнены с возможностью подачи вакуума из кольцевого канала Вентури к вакуумному устройству, как показано на Фиг. 2. Ведущий поток воздуха, всасываемый поток и поток вакуума через первое устройство генерации вакуума в первом положении показаны на Фиг. 3. Ведущий поток воздуха, всасываемый поток и поток вакуума через первое устройство генерации вакуума во втором положении показаны на Фиг. 4. Второе устройство генерации вакуума содержит верхнюю и нижнюю половины, по существу, идентичные половинам первого устройства генерации вакуума. Второе устройство генерации вакуума также содержит кольцевой канал Вентури, однако второе устройство генерации вакуума отличается от первого тем, что оно полностью зафиксировано, в то время как первое устройство генерации вакуума содержит смещаемые компоненты. Второе устройство создания вакуума показано на Фиг. 5. Ведущий поток воздуха, всасываемый поток и поток вакуума через второе устройство генерации вакуума показаны на Фиг. 6. И, наконец, на Фиг. 7 показана система, содержащая как первое, так и второе устройства генерации вакуума.
На Фиг. 1-7 показаны примеры вариантов реализации с относительным расположением различных компонентов. Если показано, что эти компоненты непосредственно соприкасаются друг с другом или непосредственно соединены, то такие элементы могут упоминаться как находящиеся в прямом контакте или непосредственно соединенные по меньшей мере в качестве примера. Точно так же элементы, показанные близлежащими или смежными, могут быть близлежащими или смежными по меньшей мере в качестве примера. Например, компоненты, расположенные в поверхностном контакте друг с другом, могут упоминаться, как имеющие поверхностный контакт. В другом примере элементы, расположенные отдельно друг от друга, с зазором между ними и без каких-либо других компонентов, могут быть упомянуты как таковые, только в качестве примера. В другом примере элементы, показанные расположенными выше/ниже друг друга, на противоположных сторонах относительно друг друга или справа/слева друг от друга, могут быть упомянуты как таковые, относительно друг друга. Кроме того, как показано на иллюстрациях, самый верхний элемент или самая верхняя точка элемента могут упоминаться как «верх» указанного компонента, а самый нижний элемент или самая нижняя точка элемента могут упоминаться как «низ» указанного компонента, по меньшей мере в качестве примера. Используемые здесь термины верх/низ, верхний/нижний, выше/ниже могут указываться относительно вертикальной оси на чертежах и применяться для указания положения элементов относительно друг друга на чертежах. Например, элементы, показанные выше других элементов, расположены выше других элементов по вертикали. В другом примере формы элементов, изображенных на чертежах, могут быть указаны как таковые (например, элементы, являющиеся круглыми, прямыми, плоскими, изогнутыми, скругленными, скошенными, угловыми и т.п.). Кроме того, элементы, показанные в пересечении друг с другом, могут быть указаны как пересекающиеся элементы или пересекающиеся друг с другом, по меньшей мере в одном примере. Кроме того, элемент, показанный внутри другого элемента или показанный за пределами другого элемента, может быть упомянут как таковой, только в качестве примера. Следует учитывать, что один или несколько компонентов, указанных как «по существу похожие и/или идентичные», могут отличаться друг от друга в соответствии с производственным допусками (например, с отклонением в пределах 1-5%). Дополнительно, расположения выше по потоку и ниже по потоку относятся к направлению потока газа, если не указано иное.
На Фиг. 1 показана схема двигателя 10 внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Двигателем 10 может управлять, по меньшей мере частично, управляющая система, содержащая контроллер 12, и входной сигнал от оператора 132 транспортного средства, подаваемый через вводное устройство 130. В этом примере вводное устройство 130 содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации пропорционального сигнала положения педали ПП (РР).
Камера 30 сгорания (то есть, цилиндр 30) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры сгорания с расположенным внутри них поршнем 36. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы возвратно-поступательные движения поршня могли быть преобразованы во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии (не показана на схеме). Кроме того, мотор стартера может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик (не показан на схеме) для обеспечения запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания имеет возможность получать впускной воздух от впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать отработавшие газы через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 имеют возможность выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через впускной клапан 52 и выпускной клапан 54, соответственно. В некоторых конструкциях камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.
В этом примере впускным клапаном 52 и выпускными клапанами 54 может управлять кулачковый привод с использованием соответствующих систем 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько систем переключения профиля кулачков ППК (CPS), изменения фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменения фаз газораспределения ИФГ (WT) и/или изменения высоты подъема клапанов ИВПК (WL), которые могут быть реализованы контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 можно определить посредством датчиков 55 и 57 положения соответственно. В альтернативных конструкциях впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 может управлять электропривод клапанов. Например, в качестве варианта, цилиндр 30 может содержать впускной клапан с возможностью управления посредством электропривода клапанов и выпускной клапан с возможностью управления посредством кулачкового привода с использованием систем ППК и/или ИФКР.
Показано, что топливный инжектор 66 соединен непосредственно с камерой 30 сгорания для впрыскивания топлива непосредственно в камеру сгорания пропорционально ширине импульса впрыска топлива ИВТ (FPW), получаемого от контроллера 12 через электронный драйвер 96. В этом случае топливный инжектор 66 реализует процесс, известный как прямой впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Например, топливный инжектор может быть установлен на боковой части камеры сгорания или в верхней части камеры сгорания. Топливо могут подавать к топливному инжектору 66 посредством топливной системы (не показанной на схеме), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых примерах камера 30 сгорания может, в качестве варианта или дополнительно, содержать топливный инжектор, расположенный во впускном коллекторе 44, что обеспечивает вариант распределенного впрыска топлива во впускной канал выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Система 88 зажигания может обеспечить искру зажигания в камере 30 сгорания при помощи свечи 92 зажигания по сигналу опережения зажигания ОЗ (SA) от контроллера 12 в соответствии с выбранными рабочими режимами. Несмотря на то, что показаны компоненты системы искрового зажигания, в некоторых вариантах реализации камера 30 сгорания или одна или несколько других камер сгорания двигателя 10 могут быть выполнены для работы с воспламенением от сжатия, с использованием или без использования искры зажигания.
Двигатель 10 может дополнительно содержать компрессорное устройство, например, турбонагнетатель или механический нагнетатель, содержащий по меньшей мере компрессор 162, установленный во впускном канале 42. В случае использования турбонагнетателя компрессор 162 может приводиться в движение, по меньшей мере частично, турбиной 164 (например, посредством вала), установленной в выпускном канале 48. Компрессор 162 может засасывать воздух из впускного канала 42 и подавать его в камеру 46 наддува. Отработавшие газы могут вращать турбину 164, соединенную с компрессором 162 посредством вала 161. В случае использования механического нагнетателя компрессор 162 может, по меньшей мере частично, приводиться в движение двигателем и/или электрической машиной и может не содержать турбину. Таким образом, контроллер 12 имеет возможность изменять количество сжатого воздуха, подаваемого к одному или нескольким цилиндрам двигателя через турбонагнетатель или механический нагнетатель.
Регулятор 168 давления наддува может быть присоединен параллельно турбине 164 в турбонагнетателе. В частности, регулятор давления наддува 168 может быть установлен в перепускном канале 166, присоединенном между впускным отверстием и выпускным отверстием выпускной турбины 164. За счет регулирования положения регулятора 168 давления наддува можно управлять количеством наддува, обеспечиваемого турбиной.
Показано, что впускной коллектор 44 имеет связь по текучей среде с дросселем 62, содержащим дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может изменять контроллер 12 посредством сигнала, подаваемого на электромотор или привод (не показанный на Фиг. 1), встроенный в дроссель 62, причем такой вариант реализации обычно называют электронным управлением дросселем ЭУД (ETC). Положение дросселя можно изменять посредством электромотора через вал. Как показано на Фиг. 2-4, дроссельная заслонка 64 может быть, по меньшей мере частично, полой и может содержать отверстие 68, обеспечивающее связь по текучей среде между дросселем и вакуумным устройством 140. Дроссель 62 может управлять потоком воздуха, проходящего из впускной камеры 46 наддува во впускной коллектор 44 и камеру 30 сгорания, а также в другие цилиндры двигателя. Контроллер 12 может получать значение положения дроссельной заслонки 64 посредством сигнала положения дросселя ПД (TP) от датчика 58 положения дросселя.
Двигатель 10 соединен с вакуумным устройством 140, которое может представлять собой, но без ограничения этими примерами, вакуумный усилитель тормозов, адсорбер паров топлива или клапан с вакуумным приводом (например, регулятор давления наддува с вакуумным приводом и/или клапан системы рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) с вакуумным приводом). Вакуумное устройство 140 может получать вакуум от различных источников вакуума. Один из источников может представлять собой вакуумный насос 77, который может быть выборочно включен посредством управляющего сигнала от контроллера 12 для того, чтобы подавать вакуум к вакуумному устройству 140. Запорный клапан 69 позволяет воздуху проходить к вакуумному насосу 77 от вакуумного устройства 140 и ограничивает поток воздуха к вакуумному устройству 140 от вакуумного насоса 77. В качестве примера, запорный клапан 69 позволяет воздуху протекать к вакуумному насосу 77 из вакуумного устройства 140 в ответ на давление вакуумного насоса 77, меньшее, чем давление вакуумного устройства 140. В некоторых примерах, дополнительно или в качестве варианта, вакуумный насос 77 может быть расположен во вспомогательном канале снаружи впускного канала 42. Когда воздух протекает через вспомогательный канал, вакуумный насос 77 может подводить вакуум к вакуумному устройству 140, как будет раскрыто более подробно ниже.
Другим источником вакуума может служить дроссельная заслонка 64, расположенная внутри камеры 46 наддува. Как показано на Фиг. 1, отверстие 68 внутри дроссельной заслонки 64 может быть соединено с вакуумным устройством 140 через полый вал, смонтированный на подшипниках (не показанных на схеме), и соединено с трубопроводом 198. В некоторых примерах, положение дроссельной заслонки 64 может быть отрегулировано на основании давления коллектора. Запорный клапан 73 обеспечивает гарантию того, что воздух может проходить от вакуумного устройства 140 к дроссельной заслонке 64 и, соответственно, во впускной коллектор 44 и не может проходить из впускного коллектора 44 в вакуумное устройство 140. В одном из примеров, дроссель 62 и вакуумный насос 77 являются, по существу, идентичными устройствами.
Датчик 126 отработавших газов показан соединенным с выпускным каналом 48 выше по потоку относительно устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 может представлять собой любой подходящий датчик для измерения воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, может представлять собой линейный кислородный датчик или широкополосный, или универсальный датчик кислорода в отработавших газах УДКОГ (UEGO), бистабильный кислородный датчик или датчик кислорода в отработавших газах ДКОГ (EGO), нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах НДКОГ (HEGO), датчик NOx, НС или СО. Показано, что устройство 70 снижения токсичности отработавших газов расположено в выпускном канале 48 ниже по потоку относительно датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ТКН (TWC), уловитель NOx, различные другие устройства снижения токсичности отработавших газов или комбинацию указанных устройств.
Система рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 через трубопровод 152 и через клапан 158 РОГ. В качестве варианта, часть отработавших газов может быть возвращена в камеры сгорания, в качестве внутренней РОГ, посредством управления синхронизацией выпускных и впускных клапанов.
Контроллер 12 показан на Фиг. 1 как микрокомпьютер, содержащий: микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и шину данных. Контроллер 12 может подавать команды на различные приводы, например, на дроссельную заслонку 64, клапан 158 РОГ и т.д. Показано, что контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к вышеуказанным сигналам, а именно: температуру хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика 112 температуры, присоединенного к охлаждающей рубашке 114; сигнал датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для измерения положения педали акселератора, регулируемой оператором 132 транспортного средства; измеренное значение давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP) двигателя от датчика 121 давления, соединенного с впускным коллектором 44; измеренное значение давления наддува от датчика 122 давления, соединенного с камерой 46 наддува; измеренное значение вакуума в вакуумном устройстве 140 от датчика 125 давления, сигнал профиля зажигания ПЗ (PIP) от датчика 118 Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 40; измеренное значение массы воздуха, поступающего в двигатель, от датчика 120 массового расхода воздуха; и измеренное значение положения дросселя от датчика 58. Также может быть измерено атмосферное давление (соответствующий датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего изобретения датчик 118 положения двигателя имеет возможность генерировать заранее заданное число равномерно распределенных импульсов на каждый оборот коленчатого вала, на основе чего можно определить частоту вращения двигателя ЧВД (RPM).
Контроллер 12 получает сигналы от различных датчиков, показанных на Фиг. 1, и использует различные приводы, показанные на Фиг. 1, для регулирования работы двигателя на основе полученных сигналов и с использованием инструкций, сохраненных в памяти контроллера. Например, регулирование дроссельной заслонки может содержать регулирование работы привода дроссельной заслонки для изменения положения дроссельной заслонки. Например, указанный привод может получить команду для перемещения дроссельной заслонки в более открытое положение в качестве реакции на нажатие водителем педали акселератора (например, перевода педали акселератора 130 в более нажатое положение).
Как раскрыто выше, на Фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, причем каждый цилиндр имеет собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливных инжекторов, свечей зажигания и т.д. Также, в примере раскрытой здесь конструкции двигатель может быть соединен с мотором стартера (не показанным на схеме) для запуска двигателя. Например, мотор стартера может получать энергию, когда водитель поворачивает ключ системы зажигания в рулевой колонке. Стартер отсоединяется после запуска двигателя, например, когда двигатель 10 достигает заранее заданной частоты вращения после заранее заданного промежутка времени.
На Фиг. 2 показано изометрическое представление 200 устройства 210 генерации вакуума. Части устройства 210 генерации вакуума, показанные пунктирными линиями, перекрыты частями устройства 210 генерации вакуума, показанными сплошными линиями. В одном из примеров, устройство 210 генерации вакуума может быть использовано в качестве дросселя 62, представленного на Фиг. 1. Дополнительно или в качестве варианта, устройство 210 генерации вакуума может быть использовано в качестве вакуумного насоса 77, представленного на Фиг. 1. Таким образом, устройство 210 генерации вакуума может быть выполнено с возможностью размещения во впускном канале 42 или во вспомогательном канале, соединяющем по текучей среде устройство 210 генерации вакуума с окружающей атмосферой.
Система 290 координат показана содержащей три оси, а именно ось x, параллельную горизонтальному направлению, ось у, параллельную вертикальному направлению, и ось z, перпендикулярную осям x и y. Направление силы тяжести показано стрелкой 299, которая параллельна оси у. Вертикальная ось 295 показана проходящей через геометрический центр устройства 210 генерации вакуума параллельно оси у.
Устройство 210 генерации вакуума может быть частично полым и тем самым может быть выполнено с возможностью пропуска воздуха для подведения вакуума к вакуумному устройству. В некоторых примерах устройство 210 генерации вакуума может быть выполнено с возможностью подачи воздуха к впускному коллектору двигателя (например, аналогично дросселю 62, представленному на Фиг. 1). В качестве варианта, в других примерах устройство 210 генерации вакуума может быть выполнено с возможностью подачи воздуха в окружающую атмосферу. Таким образом, транспортное средство может содержать два устройства 210 генерации вакуума, причем одно расположено во впускном канале, а второе расположено снаружи от впускного канала (например, во вспомогательном канале), при этом оно функционирует как вспомогательное устройство генерации вакуума.
Устройство 210 генерации вакуума содержит верхнюю 220 и нижнюю 230 половины, выровненные друг относительно друга вдоль вертикальной оси 295. Верхний элемент 222 и верхняя внешняя поверхность 224 верхней половины 220, по существу, идентичны нижнему элементу 232 и нижней внешней поверхности 234 нижней половины 230, соответственно. В одном из примеров, верхний элемент 222 и нижний элемент 232 являются цилиндрическими и частично полыми для протекания воздуха через них. Кроме того, верхняя внешняя поверхность 224 и нижняя внешняя поверхность 234 являются выпуклыми и выступают в область между половинами, образуя кольцевой канал 250 Вентури, расположенный между ними, как будет раскрыто ниже. Верхняя внешняя поверхность 224 и нижняя внешняя поверхность 234 выступают в направлении друг к другу. Верхняя 224 и нижняя 226 внешние поверхности являются тороидальными, в одном из примеров. В других примерах, верхняя 224 и нижняя 226 внешние поверхности могут быть усеченно-коническими или другой подобной геометрии.
В частности, нижняя половина 230 содержит нижнюю внешнюю поверхность 234 и нижнюю внутреннюю поверхность 236, расположенные противоположно друг относительно друга. Нижняя внешняя 234 и нижняя внутренняя 236 поверхности сходятся на нижней вершине 238. Верхняя половина 220 также содержит верхнюю внешнюю поверхность 224, расположенную противоположно верхней внутренней поверхности, с верхней вершиной 228, расположенной на пересечении двух данных поверхностей. Расстояние между верхней половиной 220 и нижней половиной 230 является наименьшим между верхней вершиной 228 и нижней вершиной 238. В некоторых условиях верхняя 228 и нижняя 238 вершины могут быть прижаты друг к другу, герметично перекрывая канал 250 Вентури. Канал 250 Вентури является кольцевым и расположен между верхней 220 и нижней 230 половинами. Таким образом, верхняя внешняя поверхность 224 и нижняя внешняя поверхность 234 соответствуют входу 252 Вентури канала 250 Вентури. Верхняя внутренняя поверхность и нижняя внутренняя поверхность 236 соответствуют выходу 254 Вентури. И наконец, верхняя вершина 228 и нижняя вершина 238 соответствуют горловине 256 Вентури. Каждое из следующего: вход 252 Вентури, выход 254 Вентури и горловина 256 Вентури являются кольцевыми, причем выход 254 расположен рядом с вертикальной осью 295, а вход 252 расположен на расстоянии от вертикальной оси 295.
Устройство 210 генерации вакуума расположено в трубе 202. Показаны два варианта осуществления трубы 202. Первый вариант 203 осуществления показан сплошной линией и расположен концентрически с верхней 220 и нижней 230 половинами вокруг вертикальной оси 295. Первый вариант 203 осуществления проходит в направлении, параллельном вертикальной оси 295. Диаметр первого варианта 203 осуществления больше диаметров верхней 220 и нижней 230 половин до пересечения, где первый вариант 203 осуществления физически соединен с нижним элементом 232 нижней половины 230. Верхняя половина 220 может содержать одну или более опор и/или соединителей, соединенных с первым вариантом 203 осуществления с возможностью смещения. Дополнительно или в качестве варианта, соединительный элемент может соединять верхнюю 220 и нижнюю 230 половины.
Второй вариант 205 осуществления трубы 202 показан пунктирной линией и перпендикулярен вертикальной оси 295. Второй вариант 205 осуществления является кольцевым и увеличен в диаметре вблизи устройства 210 генерации вакуума. Второй вариант 205 осуществления соединен с верхней 220 и нижней 230 половинами. Соединение может быть выполнено через выступы и/или другие подходящие соединительные элементы, позволяющие привести в движение одну или более из верхней 220 и нижней 230 половин (например, посредством смещения) параллельно вертикальной оси 295. Соединение между устройством 210 генерации вакуума и трубой 202 раскрыто более подробно ниже.
Труба 202 выполнена с возможностью пропуска воздуха из окружающей атмосферы через канал 204. В одном из примеров, канал 204 аналогичен впускному каналу 44, представленному на Фиг. 1. Таким образом, воздух представляет собой впускной воздух, который направляют к двигателю 10, представленному на Фиг. 1. В качестве варианта, канал 204 является вспомогательным каналом, отделенным от впускного канала 44, представленного на Фиг. 1. Таким образом, окружающий воздух может протекать в канал 204 из окружающей атмосферы без поступления в двигатель 10 и/или впускной канал 44. Вследствие этого воздух поступает в канал 204 из окружающей атмосферы, протекает через устройство 210 генерации вакуума и выходит из канала 204 в окружающую атмосферу в случае, когда канал 204 является вспомогательным каналом. Часть канала 204, расположенная выше по потоку от устройства 210 генерации вакуума и вблизи него, размещена в трубе 202. Оставшаяся часть канала 204, расположенная ниже по потоку от устройства 210 генерации вакуума, размещена в выходном трубопроводе 208, физически соединенном с нижней половиной 230.
В некоторых примерах, дополнительно или в качестве варианта, может быть использовано множество устройств 210 генерации вакуума в транспортном средстве, причем одно расположено во впускном канале (например, впускном канале 42, представленном на Фиг. 1), а второе расположено во вспомогательном канале, отделенном от впускного канала. В одном из примеров, потоки газа из впускного и вспомогательного каналов могут объединяться во впускном коллекторе 44. В других примерах, вспомогательный канал может выводить газ в окружающую атмосферу без смешивания с газом из впускного канала.
Как раскрыто выше, верхние 220 и нижние 230 половины частично полые. В частности, верхняя половина 220 содержит внутренние каналы 240, содержащие первый канал 242 и второй канал 244. Первый канал 242 расположен вдоль вертикальной оси 295 и имеет цилиндрическую форму. Второй канал 244 расположен на расстоянии от вертикальной оси 295 в радиальном направлении и является кольцеобразным с проходящим через него первым каналом 242. Первый 242 и второй 244 каналы соединяются по текучей среде друг с другом в трехразветвленном канале 246, который содержит два внешних канала, ведущих ко второму каналу 244, и центральный канал, ведущий к первому каналу 242. Трубопровод 280 соединяет по текучей среде верхнюю половину 220 и трехразветвленный канал 246 с вакуумным устройством (например, вакуумным устройством 140, представленном на Фиг. 1). В частности, трубопровод 280 направляет всасываемый поток из вакуумного устройства в трехразветвленный канал 246, одновременно подавая вакуум в вакуумное устройство, как будет раскрыто ниже.
Запорный клапан 248 в первом канале 242 может задавать направление протекания всасываемого потока и потока вакуума через верхнюю половину 220. В одном из примеров, запорный клапан 248 может быть приведен в открытое положение в ответ на значение вакуума, превышающее пороговое значение вакуума, как будет раскрыто ниже. В качестве варианта, запорный клапан 248 может быть приведен в закрытое положение в ответ на значение вакуума канала 250 Вентури, которое меньше порогового значения вакуума. Когда запорный клапан 248 находится в открытом положении, из вакуумного устройства в первый канал 242 может протекать больший всасываемый поток. Таким образом, когда запорный клапан 248 находится в закрытом положении, из вакуумного устройства во второй канал 244 может протекать больший всасываемый поток. Газ в первом канале 242 выходит из верхней половины 220 вдоль вертикальной оси 295, радиально внутрь верхней внутренней поверхности. Первый канал 242 содержит выход 243, обращенный к нижней половине 230. Газ во втором канале 244 выходит из верхней половины 220 через верхнюю вершину 228. Таким образом, вакуум из канала 250 Вентури поступает в верхнюю половину 220 сквозь верхнюю вершину 228 через второй канал 244.
Нижняя половина 230 содержит внутренний канал 239, расположенный радиально внутри нижней внутренней поверхности 237. Внутренний канал 239 выровнен с первым каналом 242 вдоль вертикальной оси 295. Таким образом, вход 272 внутреннего канала 239 расположен непосредственно напротив выхода 243 так, что вход 272 и выход 243 обращены друг к другу. В одном из примеров, диаметр внутреннего канала 239 больше, чем диаметр первого канала 242. Это позволяет внутреннему каналу 239 направлять поток воздуха из канала 204 и первого канала 242 в выходной трубопровод 208.
Таким образом, в условиях, в которых запорный клапан 248 находится в закрытом положении, газ может протекать через трубу 202 и вокруг канала 250 Вентури, прежде чем поступать на вход 252 Вентури. Газ протекает кольцеобразно через вход 252 Вентури перед поступлением радиально внутрь через горловину 256 Вентури и на выход 254 Вентури, откуда газ направляют во внутренний канал 239. Когда газ протекает по горловине 256 Вентури (между верхней 228 и нижней 238 вершинами), создается вакуум и происходит его подача через второй канал 244 к вакуумному устройству. По мере восполнения вакуума в вакуумном устройстве воздух выходит из вакуумного устройства во второй канал 244 и в канал 250 Вентури. Протекание воздуха во время закрытого положения запорного клапана более подробно представлено на Фиг. 3.
Кроме того, в условиях, когда запорный клапан 248 находится в открытом положении, газ, протекающий через трубу 202, не поступает в канал 250 Вентури вследствие того, что верхняя 228 и нижняя 238 вершины прижаты друг к другу. Вакуум из впускного коллектора вытягивает воздух из вакуумного устройства через первый канал 242 и восполняет вакуум в вакуумном устройстве. Воздух протекает через первый канал 242, через внутренний канал 239 и во впускной коллектор 44. Протекание воздуха во время открытого положения запорного клапана более подробно представлено на Фиг. 4.
На Фиг. 3 показан вид 300 в поперечном разрезе, выполненном вдоль плоскости М-М' сечения, показанной на Фиг. 2. Таким образом, ранее представленные компоненты пронумерованы аналогичным образом, и новая нумерация не вводится. Устройство 210 генерации вакуума показано соединенным по текучей среде с вакуумным устройством 140 и впускным коллектором 44. Таким образом, канал 204, по существу, идентичен впускному каналу 42 или камере 46 наддува, представленной на Фиг. 1. Поэтому, устройство 210 генерации вакуума может быть использовано аналогично дросселю 64, представленному на Фиг. 1.
Запорный клапан 248 находится в полностью закрытом положении, тем самым предотвращая протекание воздуха через первый канал 242. Это может произойти в ответ на значение вакуума в первом канале 242, которое меньше порогового значения вакуума, причем пороговое значение вакуума основано на значении вакуума, достаточном для открытия запорного клапана 248. В одном из примеров, если нагрузка двигателя выше пониженной нагрузки двигателя и/или нагрузки двигателя на холостом ходу, вакуум впускного коллектора может быть меньше порогового значения вакуума. Однако при повышенных нагрузках двигателя, которые выше пониженной нагрузки и/или нагрузки двигателя на холостом ходу, существенный массовый воздушный поток может протекать через канал 250 Вентури. В результате, на горловине 256 Вентури образуется вакуум и подводится к вакуумному устройству 140 через второй канал 244.
Устройство 210 генерации вакуума содержит верхний 320 и нижний 330 соединители, жестко соединенные с верхней 220 и нижней половинами 230, соответственно. Верхний 320 и нижний 330 соединители содержат верхний 322 и нижний 332 фиксирующие элементы, соответственно, для предотвращения смещения верхней 220 и нижней 230 половины друг относительно друга. Как показано, верхний 322 и нижний 332 фиксирующие элементы выполнены в виде крючков и расположены друг напротив друга. В одном из примеров, верхний фиксирующий элемент 322 направлен в направлении, противоположном вектору 299 гравитации, тогда как нижний фиксирующий элемент 332 направлен в направлении, параллельном вектору 299 гравитации. Для предотвращения смещения и/или разделения верхней 220 и нижней 230 половин, концы 324 и 334 верхнего 322 и нижнего 332 фиксирующих элементов, соответственно, из своих положений не смещаются. С другой стороны, конец 334 расположен ближе к верхней половине 220, чем конец 324, во всем диапазоне движений верхней 220 и нижней 230 половин.
Соединители 320 и 330 могут быть выполнены с возможностью задания максимального расстояния между верхней 220 и нижней половинами 230. Это может быть достигнуто за счет прижатия верхнего 320 и нижнего 330 соединителей друг к другу по достижении максимального расстояния между верхней 220 и нижней 230 половинами. В одном из примеров, концы 324 и 334 прижаты к нижнему 332 и верхнему 322 фиксирующим элементам, соответственно. Таким образом, для расстояний между верхней 220 и нижней 230 половинами, меньше максимального расстояния, соединители 320 и 330 могут не касаться друг друга.
Пружина 310 расположена между верхней 220 и нижней 230 половинами. Пружина 310 физически соединена с верхними внутренними поверхностями 226 и нижними внутренними поверхностями 236 на верхнем 312 и нижнем 314 концах, соответственно. Пружина 310 полностью растянута, когда верхняя половина 220 находится на максимальном расстоянии от нижней половины 230. При этом, пружина 310 полностью сжата, когда верхняя половина 220 прижата к нижней половине 230, как показано на Фиг. 4. Таким образом, максимальное расстояние может также быть установлено посредством пружины 310. Нежелательные шумы во время столкновения верхней 220 и нижней 230 половин могут быть предотвращены посредством пружины 310. В результате, пружина 310 может медленно сжиматься, тем самым сокращая силу удара между верхней 220 и нижней 230 половинами.
Как раскрыто выше, нижняя половина 230 физически соединена с трубой 202 как в первом варианте 203 осуществления, так и во втором варианте 205 осуществления. Верхняя половина 220 может быть соединена с трубой 202 через отверстия 340 и 342, выполненные для осуществления возможности смещения верхней половины 220 и верхнего соединителя 320 в направлении, параллельном вектору 299 гравитации, вверх и вниз по вертикальной оси 295. Таким образом, перемещение верхней 220 и нижней 230 половин, по существу, предотвращено, и в одном из примеров происходит только вертикальное перемещение верхней половины 220. Таким образом, нижняя половина 230 жестко закреплена на трубе 202.
В варианте осуществления, представленном на Фиг. 3, верхняя половина 220 расположена на расстоянии от нижней половины 230. В частности, верхняя половина 220 находится на максимальном расстоянии от нижней половины 230, как задано посредством верхнего 322 и нижнего 332 фиксирующих элементов, прижатых друг к другу. В одном из примеров, верхняя половина 220 смещается от нижней половины 230, когда давление впускного коллектора увеличивается выше нижнего порогового значения давления в коллекторе. Когда верхняя половина 220 находится на максимальном расстоянии от нижней половины 230, давление впускного коллектора равно пороговому значению повышенного давления коллектора. Таким образом, давление впускного коллектора может отталкивать верхнюю половину 220. Нижнее пороговое значение давления коллектора может быть основано на давлении коллектора при нагрузке на холостом ходу и/или низкой нагрузке двигателя. Верхнее пороговое значение давления коллектора может быть основано на давлении коллектора при высоких нагрузках двигателя. В связи с этим, верхняя половина 220 может постепенно отталкиваться от нижней половины 230 при увеличении давления коллектора от нижнего порогового значения давления коллектора к верхнему пороговому значению давления коллектора.
В некоторых примерах, дополнительно или в качестве варианта, верхняя половина 220 может быть приведена в движение мотором 380 на основании рабочих параметров двигателя. Например, контроллер (например, контроллер 12, представленный на Фиг. 1) может быть выполнен с возможностью подачи сигнала мотору 380 для приведения в движение верхней половины 220, отдаляя ее от нижней половины 230, если потребность во всасываемом воздухе двигателя не удовлетворена. Таким образом, устройство 210 генерации вакуума может быть приведено в действие на основании потребности двигателя в воздухе, независимо от того, используется ли оно в качестве дросселя или в качестве вспомогательного устройства генерации вакуума.
Окружающий воздух 350 протекает через трубу 202 к устройству 210 генерации вакуума. Окружающий воздух может поступать в трубу 202 из окружающей атмосферы через решетку и/или вентилятор. Всасываемый поток 352 протекает из вакуумного устройства 140 в устройство 210 генерации вакуума. Всасываемый поток вытягивают из вакуумного резервуара вакуумного устройства 140 при восполнении вакуума в нем. Вакуум 354 производится в канале 250 Вентури, из которого вакуум 354 протекает через второй канал 244 к вакуумному устройству 140.
Окружающий воздух 350 протекает кольцеобразно вокруг устройства 210 генерации вакуума, прежде чем он поступит радиально внутрь в канал 250 Вентури через вход 252 Вентури. Как раскрыто выше, канал 250 Вентури является кольцеобразным, охватывающим все расстояние между верхней 220 и нижней 230 половинами. Окружающий воздух 350 протекает через горловину 256 Вентури, прежде чем поступить на выход 254 Вентури. По мере того, как окружающий воздух 350 протекает через горловину 256 Вентури вблизи верхней 228 и нижней 238 вершин производится вакуум. Таким образом, вакуум 354 протекает во второй канал 244, и затем его подают в вакуумное устройство 140 через трубопровод 280. В свою очередь, всасываемый поток 352 протекает из вакуумного устройства 140 через второй канал 244, и затем его подают в канал 250 Вентури через кольцевое отверстие 358 верхней вершины 228. Всасываемый поток 352 и вакуум 354 не протекает в первый канал 342, когда запорный клапан 348 находится в закрытом положении, в одном из примеров. Окружающий воздух 350 и всасываемый поток 352 могут объединяться на выходе 254 Вентури перед протеканием через внутренний канал 239 во впускной коллектор 44. Выходная труба 360 выводит смесь окружающего воздуха 350 и всасываемого потока 352 из внутреннего канала 239 во впускной коллектор 44. Выходная труба 360 расположена концентрически с выходным трубопроводом 208 вокруг вертикальной оси 295. В дополнение к этому, выходная труба 360 меньше в диаметре, чем выходной трубопровод 208. В некоторых примерах выходная труба 360 может быть исключена.
В одном из примеров, вариант осуществления, представленный на Фиг. 3, может возникать при высокой нагрузке на двигатель при движении транспортного средства по дороге. Вакуум во впускном коллекторе является низким по сравнению с вакуумом при пониженных нагрузках на двигатель, и в ответ на это запорный клапан остается в закрытом положении. В дополнение к этому, сила пружины больше, чем вакуум в коллекторе, что вынуждает верхнюю половину отдаляться от нижней половины. Соединители задают максимальное расстояние между верхней и нижней половинами. Канал Вентури открыт между верхней и нижней половинами, причем окружающий воздух протекает через него. Вакуум из канала Вентури протекает во второй канал, расположенный полностью внутри верхней половины. Всасываемый поток выходит из вакуумного резервуара вакуумного устройства при восполнении вакуума в резервуаре. Таким образом, всасываемый поток смешивают с окружающим воздухом в канале Вентури, когда половины находятся на расстоянии друг от друга.
На Фиг. 4 показан вид 400 в поперечном разрезе, который, по существу, идентичен виду 300 в поперечном разрезе, при условии, что верхняя половина 220 прижата к нижней половине 230. В частности, верхняя вершина 228 прижата к нижней вершине 238, и, в результате, второй канал 244 и канал Вентури 250 герметично перекрыты. Давление впускного коллектора может быть меньше порогового значения пониженного давления. Таким образом, вакуум впускного коллектора достаточно высокий для перевода запорного клапана 248 в открытое положение. В дополнение к этому, пружину 310 перемещают в полностью сжатое положение при превышении вакуумом коллектора силы пружины 310. Таким образом, окружающий поток 450 не может протекать через горловину 256 Вентури в связи с тем, что верхняя 228 и нижняя 238 вершин прижаты друг к другу. Вакуум 454 протекает из впускного коллектора 44 в вакуумное устройство 140 через открытый запорный клапан 248 в первом канале 242. Всасываемый поток 452 протекает через первый канал 242 вдоль вертикальной оси 295 через запорный клапан 248, через канал 250 Вентури, через внутренний канал 239, через выходную трубу 360 и в выходной трубопровод 208 по направлению к впускному коллектору 44. Таким образом, во время работы двигателя, когда давление впускного коллектора низкое (например, при низких нагрузках на двигатель и/или при на грузках на холостом ходу), только всасываемый поток протекает через вакуумное устройство 210 во впускной коллектор 44.
В одном из примеров, запорный клапан закрыт, когда транспортное средство остановлено, а двигатель работает на холостом ходу. Вакуум из коллектора превосходит силу пружины и перемещает верхнюю половину ближе к нижней половине. Пружина медленно сжимается, чтобы уменьшить ударную силу между верхней и нижней половинами, тем самым уменьшая возникающие от этого шумы. Второй канал герметично перекрыт от канала Вентури и впускного коллектора. В дополнение к этому, канал Вентури герметично перекрыт от канала окружающего воздуха. Вакуум протекает из коллектора через канал Вентури, через первый канал и к вакуумному устройству. Всасываемый поток протекает точно в противоположную сторону относительно потока вакуума и является единственным источником впускного воздуха, обеспечиваемым впускным коллектором, в одном из примеров. В другом примере, устройство генерации вакуума расположено во вспомогательном канале таким образом, что впускной коллектор выполнен с возможностью получения окружающего воздуха из устройства генерации вакуума и от дросселя.
Таким образом, на Фиг. 3 и Фиг. 4 показаны два крайних положения устройства генерации вакуума, включающих в себя первое положение, в котором верхняя половина находится на расстоянии от нижней половины, и второе положение, в котором верхняя половина прижата к нижней половине. В первом положении запорный клапан закрыт, а окружающий воздух, протекающий через канал Вентури, способствует протеканию всасываемого потока из вакуумного устройства в канал Вентури через второй канал в верхней половине. Ведущий поток воздуха и всасываемый поток объединяются и протекают через внутренний канал нижней половины, перед тем как протекать во впускной коллектор. Во втором положении обратный клапан открыт, а вакуум впускного коллектора способствует протеканию всасываемого потока через первый канал, через внутренний канал и во впускной коллектор.
В некоторых вариантах осуществления, дополнительно или в качестве варианта, устройство генерации вакуума может содержать третье положение, находящееся между первым и вторым положениями. Тогда всасываемый поток может протекать через первый и второй каналы, когда устройство генерации вакуума находится в третьем положении. Таким образом, запорный клапан, по меньшей мере, частично открыт, а верхняя половина, по меньшей мере, немного отстоит от нижней половины, тем самым позволяя ведущему потоку войти в канал Вентури.
Таким образом, система, содержащая устройство генерации вакуума, содержит верхнюю половину с поверхностями, идентичными нижней половине, и причем половины выровнены вдоль вертикальной оси, кольцевой канал Вентури, расположенный между верхней и нижней половинами, причем канал Вентури соединен по текучей среде с каналом, выполненным с возможностью получения окружающего воздуха, и вакуумное устройство, которое соединено по текучей среде с кольцевым каналом Вентури через внутренние каналы верхней половины. Верхняя половина содержит верхнюю вершину, а нижняя половина - нижнюю вершину. Расстояние между верхней и нижней половинами является наименьшим между верхней и нижней вершинами. Верхняя половина выполнена с возможностью смещения параллельно вертикальной оси, а нижняя половина является неподвижной, причем первое положение содержит расстояние от верхней половины до нижней половины, а во втором положении верхняя вершины верхней половины прижата к нижней вершине нижней половины. Второе положение дополнительно содержит предотвращение протекания окружающего воздуха в кольцевой канал Вентури посредством герметичного перекрытия кольцевого канала Вентури от указанного канала. Внутренние каналы верхней половины содержат первый канал и второй канал, причем первый канал является цилиндрическим и расположен вдоль вертикальной оси, а второй канал является кольцевым и расположен концентрически с первым каналом вокруг вертикальной оси. Первый канал соединяет по текучей среде вакуумное устройство с кольцевым каналом Вентури во втором положении, а второй канал соединяет по текучей среде вакуумное устройство с кольцевым каналом Вентури в первом положении. Нижняя половина содержит внутренний канал, соединяющий по текучей среде кольцевой канал Вентури с впускным коллектором, причем вакуум из впускного коллектора протекает в вакуумное устройство через первый канал. Устройство генерации вакуума представляет собой дроссель, а канал является впускным каналом.
На Фиг. 5 показано изометрическое представление 500 устройства 510 генерации вакуума. Устройство 510 генерации вакуума может быть использовано, по существу, аналогично устройству 210 генерации вакуума, показанному в варианте осуществления, представленном на Фиг. 2. В одном из примеров, устройство 510 генерации вакуума отличается от устройства 210 генерации вакуума тем, что оно зафиксировано и не содержит каких-либо подвижных компонентов. Таким образом, устройство 510 генерации вакуума может быть использовано только как вспомогательное устройство генерации вакуума (например, как вакуумный насос 77 в варианте осуществления, представленном на Фиг. 1), в то время как устройство 210 генерации вакуума может быть использовано в качестве дросселя (например, дросселя 64 в варианте осуществления, представленном на Фиг. 1) или вспомогательного устройства генерации вакуума (например, вакуумного насоса 77 в варианте осуществления, представленном на Фиг. 1).
Таким образом, система (например, транспортное средство) может содержать устройство 210 генерации вакуума, функционирующее аналогично дросселю 62 во впускном канале 42, представленном на Фиг. 1, и устройство 510 генерации вакуума, функционирующее как вспомогательное устройство генерации вакуума во вспомогательном канале, полностью расположенное снаружи впускного канала. В одном из примеров, устройство 210 генерации вакуума и устройство 510 генерации вакуума соединены с различными вакуумными устройствами (например, клапаном РОГ и усилителем тормозной системы). В другом примере, устройство 210 генерации вакуума и устройство 510 генерации вакуума соединены с одним и тем же вакуумным устройством.
Как показано, устройство 510 генерации вакуума расположено во вспомогательном канале 504. Вспомогательный канал 504 расположен полностью снаружи канала 204, представленного на Фиг. 2. В некоторых примерах, как вспомогательный канал 504, так и канал 204 выводят воздух во впускной коллектор 44, представленный на Фиг. 1. В других примерах, вспомогательный канал 504 выводит воздух в окружающую атмосферу через решетку, расположенную на задней поверхности транспортного средства.
Система 590 координат показана содержащей три оси, а именно ось х, параллельную горизонтальному направлению, ось у, параллельную вертикальному направлению, и ось z, перпендикулярную осям х и у. Направление силы тяжести показано стрелкой 599, которая параллельна оси у. Вертикальная ось 595 показана проходящей через геометрический центр устройства 510 генерации вакуума параллельно оси у.
Устройство 510 генерации вакуума может быть частично полым устройством, выполненным с возможностью пропуска газа через него для подведения вакуума к вакуумному устройству 586. В одном из примеров, устройство 510 генерации вакуума может быть выполнено с возможностью выведения газа во впускной коллектор двигателя (например, аналогично дросселю 62, представленному на Фиг. 1). В качестве варианта, устройство 510 генерации вакуума может быть выполнено с возможностью выведения газа в окружающую атмосферу. При этом устройство 510 генерации вакуума может быть расположено во вспомогательном канале 504 со входом и выходом, соединенными по текучей среде с окружающей атмосферой, причем вспомогательный канал 504 герметично перекрыт от двигателя и/или других компонентов транспортного средства за исключением вакуумного устройства 586.
Устройство 510 генерации вакуума содержит верхнюю 520 и нижнюю 530 половины, выровненные друг относительно друга вдоль вертикальной оси 595. Верхняя часть 522 корпуса и верхняя внешняя поверхность 524 верхней половины 520, по существу, идентичны нижней части 532 корпуса и нижней внешней поверхности 534 нижней половины 530. В одном из примеров, верхняя часть 522 и нижняя часть 532 корпуса являются цилиндрическими и частично полыми для протекания воздуха через них. Кроме того, верхняя внешняя поверхность 524 и нижняя внешняя поверхность 534 являются выпуклыми и образуют кольцевой канал 550 Вентури, расположенный между ними, как будет раскрыто ниже. В одном из примеров, внешние поверхности верхней 520 и нижней 530 половин (например, верхний 522 и нижний 532 элементы и верхняя внешняя 524 и нижняя внешняя 534 поверхности), по существу, идентичны внешним поверхностям верхней 220 и нижней 230 половин (например, верхнему 222 и нижнему 232 элементам и верхней внешней 224 и нижней внешней 234 поверхностям). Таким образом, канал 550 Вентури, по существу, идентичен каналу 250 Вентури. Таким образом, только внутренние части верхней 520 и нижней 530 половин и верхней 220 и нижней 230 половин различны.
В частности, нижняя половина 530 содержит нижнюю внешнюю поверхность 534 и нижнюю внутреннюю поверхность 536, расположенные противоположно друг относительно друга. Нижняя внешняя 534 и нижняя внутренняя 536 поверхности сходятся на нижней вершине 538. Таким образом, нижняя внешняя поверхность 534 соответствует входу 525 Вентури канала 550 Вентури. Нижняя внутренняя поверхность 536 соответствует выходу 554 Вентури. Нижняя вершина 558 соответствует горловине 556 Вентури.
Так как внешние поверхности верхней 520 и нижней 530 половин, по существу, идентичны, верхняя половина 520 также содержит верхнюю внешнюю поверхность 524, расположенную противоположно относительно верхней внутренней поверхности, с верхней вершиной 528, расположенной на пересечении двух данных поверхностей. Расстояние между верхней половиной 520 и нижней половиной 530 является наименьшим между верхней вершиной 528 и нижней вершиной 538.
Устройство 510 генерации вакуума расположено в трубе 502. Показаны два варианта осуществления трубы 502. Первый вариант 503 осуществления показан сплошной линией и расположен концентрически с верхней 520 и нижней 530 половинами вокруг вертикальной оси 595. Первый вариант осуществления 503 физически соединен с нижней половиной 530 ниже нижней внешней поверхности 534. Ниже по потоку от нижней половины 530 и/или вертикально ниже ее выходной трубопровод 508 соединяет по текучей среде устройство 510 генерации вакуума с впускным коллектором (например, впускным коллектором 44, представленном на Фиг. 1) с диаметром, по существу, равным наибольшему диаметру нижней половины 530. Верхняя половина 520 расположена на расстоянии и полностью расположена внутри первого варианта 503 осуществления.
Второй вариант 505 осуществления трубы 502 показан пунктирной линией и перпендикулярен вертикальной оси 595. Второй вариант 505 осуществления охватывает верхнюю 520 и нижнюю 530 половины. Как и в случае с первым вариантом 503 осуществления, второй вариант 505 осуществления физически соединен с нижней половиной 530 ниже нижней внешней поверхности 534. Верхняя половина 520 расположена полностью внутри второго варианта 505 осуществления, тогда как нижняя половина 530 только частично расположена внутри второго варианта 505 осуществления. Канал 550 Вентури полностью расположен внутри второго варианта 505 осуществления. Верхняя половина 520 расположена на расстоянии от второго варианта 505 осуществления таким образом, что верхняя часть 522 не касается внутренних поверхностей второго варианта 505 осуществления.
Верхняя половина 520 закреплена в трубе 502 без возможности смещения. В одном из примеров, множество упоров 506 и/или опор 506 могут физически соединять верхнюю половину 520 с нижней половиной 530. Таким образом, верхняя половина 520 является консольно-закрепленной в трубе 502. Другими словами, верхняя половина 520 расположена на расстоянии от нижней половины 530, при этом никакие части верхней половины 520 не находятся в контакте с любыми частями нижней половины 530, причем опоры 506 соединены с верхней 520 и нижней 530 половинами противоположными концами. В качестве варианта, верхняя половина 520 также может быть соединена с трубой 502 посредством одного или более отверстий 582, соединяющих трубопровод 580 с трубой 502. Трубопровод 580 соединяет по текучей среде верхнюю половину 520 с вакуумным устройством 586, как будет раскрыто ниже.
Труба 502 выполнена с возможностью протекания окружающего воздуха, как в первом варианте 503 осуществления, так и во втором варианте 505 осуществления, в канал 550 Вентури и в верхний внутренний канал 542 верхней половины 520 через вспомогательный канал 504. Окружающий воздух может протекать через решетку, расположенную спереди транспортного средства для соединения по текучей среде вспомогательного канала 504 с окружающей атмосферой. В одном из примеров, вспомогательный канал 504 может выводить окружающий воздух в окружающую атмосферу без возможности протекания окружающего воздуха к двигателю. В качестве варианта, вспомогательный канал 504 может пропускать окружающий воздух и/или всасываемый поток во впускной коллектор двигателя.
Окружающий воздух во вспомогательном канале 504 может протекать к выходному трубопроводу 508, протекая через канал 550 Вентури и/или верхний внутренний канал 542. Оба канала выводят газ в нижний внутренний канал 544 нижней половины 530, которая выводит газ в выходной трубопровод 508. Канал 550 Вентури содержит вход 552 Вентури, расположенный между верхней 524 и нижней 534 внешними поверхностями, выход 554 Вентури, расположенный между верхней и нижней 536 внутренними поверхностями, и горловину 556 Вентури, расположенную между верхней 528 и нижней 538 вершинами. Таким образом, вакуум может быть произведен в горловине 556 Вентури по мере уменьшения статического давления при протекании через горловину 556 Вентури.
Комбинация верхнего 542 и нижнего 544 внутренних каналов имеет сходство с каналом Вентури вдоль вертикальной оси 595. Таким образом, верхний внутренний канал 542 может быть упомянут как второй вход 542 Вентури, нижний внутренний канал 544 может быть упомянут как второй выход 544 Вентури, а пространство между верхним 542 и нижним 544 внутренними каналами может быть упомянуто как вторая горловина 546 Вентури. В данном документе, канал 550 Вентури может быть упомянут как первый канал 550 Вентури, а канал Вентури, образованный верхним 542 и нижним 55 внутренними каналами, может быть упомянут в качестве второго канала 540 Вентури. Вторая горловина 546 Вентури второго канала 540 Вентури расположена внутри и/или близко к выходу 554 Вентури. Таким образом, вакуум, создаваемый посредством второго канала 540 Вентури, может увеличивать вакуум, создаваемый посредством первого канала 550 Вентури, тем самым позволяя первому каналу 550 Вентури подводить более высокий вакуум к вакуумному устройству 586, чем канал 250 Вентури, представленный на Фиг. 2.
Второй вход 542 Вентури содержит верхний вход 541, выполненный с возможностью получения окружающего воздуха из вспомогательного канала 504. Воздух во втором входе 542 Вентури выводят во вторую горловину 546 Вентури через верхний выход 543. Диаметр выхода 543 меньше, чем диаметр входа 541. Выход 543 направлен к нижней половине 530. В частности, верхний выход 543 расположен непосредственно напротив нижнего входа 547 второго выхода 544 Вентури. Воздух во втором выходе 544 Вентури выводят к выходному трубопроводу 508 через нижний выход 549. Как показано, нижний выход 549 проходит в выходной трубопровод 508. Однако следует понимать, что нижний выход 549 может и не проходить в выходной трубопровод 508 в пределах объема настоящего изобретения. Ввиду Вентури-образной формы канала 540 Вентури диаметр второго входа 542 Вентури уменьшается от верхнего входа 541 к верхнему выходу 543. С другой стороны, диаметр второго выхода 544 Вентури уменьшается от нижнего входа 547 к нижнему выходу 549.
Таким образом, первый канал 550 Вентури является кольцевым каналом Вентури с кольцевым входом 552 Вентури, кольцевым выходом 554 Вентури и кольцевой горловиной 556 Вентури. Первый канал 550 Вентури расположен концентрически со вторым каналом 540 Вентури вокруг вертикальной оси 595. Второй канал 540 Вентури расположен параллельно вертикальной оси 595 и проходит через выход 554 Вентури. В частности, вторая горловина 546 Вентури расположена непосредственно вдоль кольцевого выхода 554 Вентури. Вакуум из второго канала 540 Вентури втягивает воздух через кольцевой канал 550 Вентури, что, в свою очередь, может привести к более высокому вакууму, производимому в кольцевой горловине 556 Вентури, по сравнению с только одним каналом Вентури, расположенным в устройстве 510 генерации вакуума. Вакуум, производимый первым каналом 550 Вентури и вторым каналом 540 Вентури, протекает в вакуумное устройство 586 верхней половины 520, как будет раскрыто ниже.
Кольцевой внутренний канал 570 соединен по текучей среде с вакуумным устройством 586 через трубопровод 580. Как показано, кольцевой внутренний канал 570 расположен полностью внутри верхней половины 520. Верхний внутренний канал 542 и кольцевой внутренний канал 570 расположены концентрически относительно вертикальной оси 595. Верхний внутренний канал 542 и кольцевой внутренний канал 570 расположены полностью внутри верхней половины 520 с кольцевым внутренним каналом 570, охватывающим по окружности верхнийвнутренний канал 542. Воздух в верхнем внутреннем канале 542 не смешивается с воздухом в кольцевом внутреннем канале 570 в верхней половине 520. Выход 572 кольцевого внутреннего канала расположен на верхней вершине 528. Таким образом, верхняя вершина 528 полностью открыта для первого канала 550 Вентури. Вакуум может протекать через кольцевой внутренний канал 570 к вакуумному устройству 586, поскольку всасываемый поток протекает из вакуумного устройства 586 через кольцевой внутренний канал 570 в горловину 556 Вентури.
На Фиг. 6 показан вид 600 в поперечном разрезе вдоль плоскости сечения N-N', представленной на Фиг. 5, включающий в себя пример ведущего потока воздуха, всасываемого потока и потока вакуума через устройство 510 генерации вакуума. Как раскрыто выше, устройство 510 генерации вакуума зафиксировано без возможности смещения. Таким образом, устройство 510 генерации вакуума только тогда производит вакуум, когда набегающий воздух протекает через вспомогательный канал 504.
Окружающий воздух 650 протекает через трубу 502 к устройству 510 генерации вакуума. Первый канал 550 Вентури и второй канал 540 Вентури получают поток окружающего воздуха в разных направлениях. Окружающий воздух, протекающий параллельно вертикальной оси 595, может без задержки поступать во второй канал 540 Вентури через верхний вход 541 второго входа 542 Вентури. Окружающий воздух протекает через второй канал 540 Вентури посредством прохождения через второй вход 542 Вентури, через вторую горловину 546 Вентури и через второй выход 544 Вентури. Вторая горловина 546 Вентури создает вакуум 654, который может способствовать перемещению окружающего воздуха радиально внутрь в первый канал 550 Вентури. Окружающий воздух 650 протекает через первый вход 552 Вентури, через горловину 556 Вентури и выход 554 Вентури. Таким образом, окружающий воздух 650 из первого 550 и второго 540 каналов Вентури объединяется во второй горловине 646 Вентури. Вакуум 654 протекает из первой горловины 556 Вентури в кольцевой внутренний канал 570, через трубопровод 580 и в вакуумное устройство 586. В ответ на это, всасываемый поток 652 протекает из вакуумного устройства 586 через кольцевой внутренний канал 570 и в первую горловину 556 Вентури. Всасываемый поток 652 смешивается с окружающим воздухом 650 во второй горловине 646 Вентури, примыкающей к верхней внутренней поверхности 526 и нижней внутренней поверхности 536, перед протеканием во второй выход 644 Вентури. Смесь окружающего воздуха 650 и всасываемого потока 652 выводят к выходному трубопроводу 508, где она может быть направлена в окружающую атмосферу.
В одном из примеров, дополнительно или в качестве варианта, вспомогательный канал 504 соединен по текучей среде с впускным коллектором (например, с впускным коллектором 44, представленным на Фиг. 1). Таким образом, всасываемый поток из вакуумного устройства 586 может быть смешан с всасываемым потоком из вакуумного устройства 140, представленного на Фиг. 1 и Фиг. 2, во впускном коллекторе 44.
Как показано, устройство 510 генерации вакуума является неподвижным. Набегающий воздух протекает через устройство 510 генерации вакуума, когда транспортное средство находится в движении, в результате чего вакуум протекает в вакуумное устройство 586. В некоторых примерах, вентилятор может быть размещен выше по потоку от устройства 510 генерации вакуума для обеспечения воздушного потока в условиях работы транспортного средства, находящегося без движения. Выражения «выше по потоку» и «ниже по потоку» относятся к направлению воздушного потока. Вследствие этого вентилятор может способствовать устройству 510 генерации вакуума производить вакуум в условиях работы транспортного средства, находящегося без движения, и в условиях работы транспортного средства в движении.
Таким образом, система, содержащая вспомогательный канал, отделенный по текучей среде от впускного и выпускного каналов двигателя, может дополнительно содержать устройство генерации вакуума, расположенное во вспомогательном канале. Устройство генерации вакуума производит вакуум при протекании воздуха через вспомогательный канал, через первый и второй каналы Вентури; причем первый канал Вентури кольцеобразно расположен между идентичной формы верхней и нижней половинами устройства генерации вакуума, а второй канал Вентури проходит через верхнюю и нижнюю половины вдоль вертикальной оси. Устройство генерации вакуума дополнительно содержит кольцевой внутренний канал, окруженный вторым каналом Вентури внутри верхней половины, причем кольцевой внутренний канал выполнен с возможностью протекания вакуума из первого канала Вентури к вакуумному устройству. Устройство генерации вакуума зафиксировано, а верхняя и нижняя половины соединены посредством одной или более опор. Второй канал Вентури содержит вторую горловину Вентури, соединенную по текучей среде с первым выходом Вентури первого канала Вентури, причем вакуум из второй горловины Вентури подводят к первой горловине Вентури. Первый канал Вентури является кольцевым с первым выходом Вентури, расположенным вблизи к вертикальной оси, и первым входом Вентури, расположенным на расстоянии от вертикальной оси. Второй канал Вентури содержит второй вход Вентури, расположенный внутри верхней половины, второй выход Вентури, расположенный внутри нижней половины, и вторую горловину Вентури, расположенную между верхней и нижней половинами. Верхняя половина полностью расположена в трубе вспомогательного канала, и причем нижняя половина частично расположена в трубе. Вакуумное устройство представляет собой одно или более из следующих устройств: усилитель тормозной системы, клапан РОГ и адсорбер паров топлива.
На Фиг. 7 показана система 700, содержащая двигатель 10, устройство 210 генерации вакуума и устройство 510 генерации вакуума. Таким образом, ранее представленные компоненты пронумерованы аналогичным образом, и новая нумерация не вводится. В одном из примеров, система 700 является транспортным средством. В качестве варианта, система 700 может быть другим устройством, выполненным с возможностью втягивания воздуха и использования вакуумных устройств. Компоненты, упомянутые как расположенные на переднем конце, находятся на левой стороне чертежа, а компоненты, упомянутые как расположенные на заднем конце, находятся на правой стороне чертежа.
Первая решетка 702 выполнена с возможностью пропуска ведущего потока воздуха в устройство 210 генерации вакуума, расположенное во впускном канале 42. Таким образом, в варианте осуществления, представленном на Фиг. 7, устройство 210 генерации вакуума использовано в качестве дросселя 64, представленного на Фиг. 1. Таким образом, устройство 210 генерации вакуума приспособлено для регулировки подачи впускного воздуха к двигателю и одновременного восполнения вакуума вакуумного устройства 140.
Вторая решетка 704 выполнена с возможностью пропуска набегающего воздуха в устройство 510 генерации вакуума, расположенное во вспомогательном канале 504. Как показано, вспомогательный канал 504 отделен по текучей среде от впускного канала 42. Таким образом, воздух во вспомогательном канале 504 не смешивается с воздухом во впускном канале 42. Первый необязательный канал 712 показан соединяющим вспомогательный канал 504 с впускным коллектором 44. Второй необязательный канал 714 показан ниже по потоку от первого необязательного канала 712 соединяющим по текучей среде вспомогательный канал 504 с выпускным каналом 48. В некоторых примерах, клапан может быть расположен во втором необязательном канале 714, причем клапан выполнен с возможностью открытия во время регенерации устройства 70 дополнительной обработки. Таким образом, воздух из вспомогательного канала 504 протекает в устройство 70 дополнительной обработки, когда клапан находится в открытом положении.
Таким образом, способ включает в себя восполнение вакуума в вакуумном устройстве посредством протекания воздуха через кольцевой канал Вентури, расположенный между идентичной формы верхней и нижней половинами устройства генерации вакуума. Кольцевой канал Вентури содержит кольцевую горловину Вентури, расположенную между верхней и нижней вершинами верхней и нижней половин, соответственно, и причем вакуумное устройство соединено по текучей среде с кольцевой горловиной Вентури через кольцевой канал верхней половины. Верхняя и нижняя половины являются цилиндрическими и выровнены друг относительно друга вдоль вертикальной оси, причем верхняя и нижняя половины содержат выступы, направленные навстречу друг другу. Выступы образуют кольцевой канал Вентури. Верхняя и нижняя половины частично полые и содержат каналы, расположенные в них для протекания воздуха, вакуума и всасываемого потока.
Таким образом, вакуум подают в вакуумное устройство через устройство генерации вакуума. Окружающий воздух протекает через устройство генерации вакуума, которое содержит один или более каналов Вентури для создания вакуума. Поэтому электронные клапаны и/или моторы могут не соединяться с устройством генерации вакуума, тем самым сокращая размеры компоновки устройства генерации вакуума. В дополнение к этому, часть устройства генерации вакуума может быть выполнена с возможностью самопроизвольного перемещения в зависимости от условий работы транспортного средства таким образом, чтобы устройство генерации вакуума могло быть использовано в качестве дросселя во впускном канале. В качестве варианта, устройство генерации вакуума может быть зафиксировано и расположено во вспомогательном канале, отделенном по текучей среде от других каналов транспортного средства. Технический эффект размещения одного или более устройств генерации вакуума заключается в восполнении вакуума вакуумного устройства посредством использования множества различных условий работы транспортного средства.
В альтернативном варианте осуществления, система содержит дроссель, выполненный с возможностью обеспечения вакуума для первого вакуумного устройства, когда воздух протекает через впускной канал, устройство генерации вакуума, выполненное с возможностью обеспечения вакуума для второго вакуумного устройства, когда воздух протекает через вспомогательный канал, и дроссель, при этом устройство генерации вакуума содержит верхнюю и нижнюю половины, выровненные вдоль общей оси с расположенными между ними кольцевыми каналами Вентури, причем верхняя половина дросселя является смещаемой, а половины устройства генерации вакуума зафиксированы.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут реализовываться системой управления, содержащей контроллер во взаимодействии с различными датчиками, исполнительными устройствами и другими техническими средствами системы двигателя.. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия реализуют путем выполнения инструкций, содержащихся в системе, содержащей вышеупомянутые технические средства в составе двигателя, взаимодействующие с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.