СИСТЕМА ДЛЯ СОЗДАНИЯ РАЗРЕЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ДРОССЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)
SYSTEM FOR CREATING VACUUM WITH A BAFFLER (OPTIONS)

Область техники
Настоящее изобретение относится в основном к созданию разрежения во впускной системе двигателя с использованием дроссельной пластины.
Уровень техники/Раскрытие изобретения
Системы автомобиля могут содержать различные вакуумные устройства, для работы которых требуется пониженное давление или разрежение. В число таких устройств может входить, например, усилитель тормозов и бачок для улавливания 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 пластина находится в положении холостого хода, на периферии дросселя создается разрежение, используемое вакуумными устройствами. В этом случае позиционирование дроссельной пластины в положение холостого хода требует определенной конструкции периферии дроссельной пластины. 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 патрубке требуется больше управляющих отверстий. Однако создание таких управляющих отверстий может привести к значительным изменениям конструкции впускного патрубка, 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 на доступность пространства, а также к проблемам с компоновкой.
Например, указанные выше проблемы могут быть решены посредством системы, содержащий дроссельный клапан с расположенным внутри корпуса дросселя каналом Вентури, причем канал Вентури выполнен с возможностью получения впускного воздуха непосредственно из впускного патрубка, когда канал Вентури параллелен направлению поступающего впускного воздушного потока. Таким образом, движущийся воздух может проходить через каналы Вентури, сформированные между дроссельной пластиной и выхлопной трубой, или через канал Вентури в дроссельной пластине, в зависимости от положения дроссельной пластины.
Например, края дроссельной пластины скошены или изогнуты таким образом, чтобы между краями и впускной трубой были сформированы суженные каналы (например, каналы с эффектом Вентури). Это может произойти в более закрытом положении дроссельной пластины. Кроме того, движущийся поток через каналы Вентури, смежные с выхлопной трубой, может создать разрежение, пригодное для использования в вакуумном устройстве. Дроссельная пластина содержит один или несколько каналов Вентури, расположенных внутри дроссельной пластины и выполненных с возможностью впуска в себя движущегося воздуха. Кроме того, движущийся воздух может проходить через канал (каналы) Вентури внутри дроссельной пластины и создавать разрежение, которое может использовать вакуумное устройство. В результате, разрежение может быть обеспечено для вакуумного устройства при множестве положений дроссельной пластины.
Следует подразумевать, что вышеприведенное раскрытие изобретения дано для информирования в упрощенной форме о выборе решений, раскрытых далее в подробном описании. Это раскрытие не предназначено для идентификации главных или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого определен единственным образом формулой изобретения, которая следует за осуществлением изобретения. Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничивается реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.
Краткое описание иллюстраций
На фиг. 1 показана схема двигателя в соответствии с настоящим раскрытием.
На фиг. 2 показан пример конструкции впускной дроссельной пластины с расположенным в ней каналом Вентури.
На фиг. 3 показана схема дроссельной пластины, изображенной на фиг. 2, внутри впускного патрубка.
На фиг. 4 показан поперечный разрез впускного патрубка, изображенного на фиг. 3, для иллюстрирования альтернативного вида пустотелой дроссельной пластины.
На фиг. 5 показано альтернативное положение впускной дроссельной пластины с каналом Вентури.
На фиг. 6А показан вид в изометрии второго примера конструкции впускной дроссельной пластины, содержащей кольцеобразные каналы Вентури.
На фиг. 6В показан вид спереди второго примера конструкции впускной дроссельной пластины, содержащий кольцеобразные каналы Вентури.
На фиг. 6С показан поперечный разрез впускной дроссельной пластины, содержащий кольцеобразные каналы Вентури в более закрытом положении совместно с примером потока впускного воздуха.
Схемы на фиг. 2-6С представлены в приблизительном масштабе.
На фиг. 7 показана блок-схема, иллюстрирующая пример способа для регулирования положения дросселя и параметров работы двигателя.
Подробное описание
Последующее раскрытие относится к системам и способам для создания разрежения внутри впускного патрубка в двигателе, например, в системе двигателя, показанной на фиг. 1. Впускной патрубок может содержать впускной дроссель с дроссельной пластиной, имеющей перфорированный край, соединенный с вакуумным устройством через полый вал, как показано на фиг. 2-4. Впускной дроссель может быть приведен в действие для установки в различные положения. На фиг. 2 показан впускной дроссель в более закрытом положении, в то время как на фиг. 5 показан впускной дроссель в более открытом положении. Вторая конструкция дроссельной пластины показана на фиг. 6А, 6В и 6С. Вторая конструкция содержит кольцеобразные каналы Вентури, имеющие связь по текучей среде с вакуумным устройством. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения программы, чтобы изменять положение дросселя, на основе потребности вакуумного устройства в разрежении (фиг. 7).
На фиг. 1-6С 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, 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%).
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 водителя 132, 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 автомобиля через промежуточную систему трансмиссии (не показано на схеме). Кроме того, мотор стартера может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик (не показано на схеме) для обеспечения запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания имеет возможность получать впускной воздух от впускного коллектора 44 через впускной патрубок 42 и может выпускать отработавшие газы через выпускной патрубок 48. Впускной коллектор 44 и выпускной патрубок 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 (VVT) и/или изменения высоты подъема клапанов ИВПК (VVL), которые могут быть реализованы контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 могут определить при помощи датчиков 55 и 57 положения соответственно. В альтернативных конструкциях впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 может управлять электропривод клапанов. Например, в качестве альтернативы цилиндр 30 может содержать впускной клапан с возможностью управления при помощи электропривода клапанов и выпускной клапан с возможностью управления при помощи 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 топливного импульса впрыска ШТИ (FPW), получаемого от контроллера 12 через электронный преобразователь 96. В этом случае топливный инжектор 66 обеспечивает процесс, известный как прямой впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Например, топливный инжектор могут установить на боковой части камеры сгорания или в верхней части камеры сгорания. Топливо могут подавать к топливному инжектору 66 при помощи топливной системы (не показанной на схеме), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых примерах камера 30 сгорания может, альтернативно 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 патрубке 42. В случае использования турбонагнетателя компрессор 162 может приводиться в движение, по меньшей мере частично, турбиной 164 (например, посредством вала), установленной в выпускном патрубке 48. Компрессор 162 может засасывать воздух из впускного патрубка 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 патрубке 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 пластину 64. В этом конкретном примере положение дроссельной пластины 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 пластина 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 пластины 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, бачок для 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 разрежение от различных источников низкого давления. Один из источников может представлять собой вакуумный насос 77, который может быть выборочно включен посредством управляющего сигнала от контроллера 12 для того, чтобы создать разрежение для вакуумного устройства 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. Другим источником разрежения может служить дроссельная пластина 64, расположенная внутри камеры 46 наддува. Например, на периферии дроссельной пластины 64 может существовать несколько отверстий. Как показано на фиг. 1, отверстие 68 внутри дроссельной пластины 64 может быть соединено с вакуумным устройством 140 через полый вал, смонтированный на подшипниках (не показанных на схеме), и соединено с трубопроводом 198. Когда дроссельная пластина 64 находится в наиболее закрытом положении или в полностью закрытом положении, разрежение может быть создано на периферии дроссельной пластины 64, поскольку поток впускного воздуха проходит мимо этого края. Это разрежение может засасывать воздух от вакуумного устройства 140 через трубопровод 198, через полый вал в отверстие 68 дроссельной пластины 64. Затем этот воздух может выходить из отверстий на периферии дроссельной пластины 64. Запорный клапан 73 обеспечивает гарантию того, что воздух может проходить от вакуумного устройства 140 к дроссельной пластине 64 и, соответственно, во впускной коллектор 44 и не может проходить из впускного коллектора 44 в вакуумное устройство 140.
Датчик 126 отработавших газов показан соединенным с выпускным патрубком 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 патрубке 48 ниже по потоку относительно датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 может представлять собой трехрежимный катализатор ТРК (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 патрубка 48 во впускной коллектор 44 через трубопровод 152 и через клапан 158 РОГ. В качестве альтернативы, 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 пластину 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: температура охлаждающей жидкости двигателя ТОЖД (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 водителем 132 автомобиля; 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 разрежения в вакуумном устройстве 140 от датчика 125 давления, сигнал профиля зажигания СПЗ (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 пластины может содержать регулирование работы привода дроссельной пластины для изменения положения дроссельной пластины. Например, указанный привод может получить команду для перемещения дроссельной пластины 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.
Фиг. 2 иллюстрирует схему варианта 200 реализации дроссельной пластины, соединенной с вакуумным устройством, которая может располагаться во впускной системе двигателя 10, показанного на фиг. 1. Кроме того, ранее обозначенные на фиг. 1 компоненты пронумерованы на фиг. 2 аналогичным образом и дополнительно не рассматриваются. Система 290 осей содержит три оси, а именно, ось X, параллельную горизонтальному направлению, ось Y, параллельную вертикальному направлению, и ось Z, перпендикулярную к горизонтальному и вертикальному направлениям. Направление силы тяжести показано стрелкой 299.
Показана центральная ось 295 впускного трубопровода 95. Направление поступающего впускного воздуха (стрелка «Атмосферный воздух») параллельна центральной оси 295. Дроссельная пластина 64 имеет опору с возможностью вращения вокруг центральной оси 295. Таким образом, как показано, канал 250 Вентури внутри дроссельной пластины 64 может устанавливаться параллельно центральной оси 295 или перпендикулярно к центральной оси 295.
Показано, что дроссельная пластина 64 расположена внутри камеры 46 наддува впускной системы, поэтому атмосферный впускной воздух 82 может проходить через впускной трубопровод 95. Вакуумное устройство 140 связано по текучей среде через трубопровод 198 с полым валом (не показанным на схеме), который, в свою очередь, связан с отверстием 68 дроссельной пластины 64. Полый вал может быть установлен на подшипниках, соединенных с внутренней или наружной поверхностью впускного трубопровода 95. Дроссельная пластина 64 может быть частично пустотелой, и она содержит первое отверстие 230 и второе отверстие 240 на своей периферии, расположенные напротив друг друга и приблизительно на 90° от отверстия 68. Таким образом, первое отверстие 230 и второе отверстие 240 могут быть расположены вдоль окружности дроссельной пластины 64. Например, первое отверстие 230 и второе отверстие 240 могут иметь меньшую ширину, чем ширина дроссельной пластины 64 вдоль оси Z. В альтернативном примере, где дроссель сформирован таким образом, что существует его сужение от центра дросселя к краю (то есть, ширина дроссельной пластины в центре больше, чем ширина дроссельной пластины на краю), первое отверстие 230 и второе отверстие 240 могут иметь ширину, зависящую от ширины дросселя на краю. Кроме того, первое отверстие 230 и второе отверстие 240 могут быть по существу идентичными по форме и размеру. В качестве альтернативы, первое отверстие 230 и второе отверстие 240 могут отличаться по форме и/или размеру. Например, и первое отверстие 230, и второе отверстие 240 могут иметь продолговатую форму. Однако следует учитывать, что одно из отверстий может быть продолговатым, а другое прямоугольным, без отступления от объема настоящего изобретения.
В данном примере первое отверстие 230 и второе отверстие 240 расположены в двух диаметрально противоположных местах вдоль края дроссельной пластины 64. В частности, в показанном примере, второе отверстие 240 расположено в первом месте на верхнем краю 242, а первое отверстие 230 расположено во втором месте, диаметрально противоположном первому месту, на нижнем краю 232 дроссельной пластины 64. В изображенном примере и первое отверстие 230, и второе отверстие 240 являются единственными отверстиями. В качестве альтернативы первое отверстие 230 и второе отверстие 240 могут представлять собой множество меньших отверстий (например, группу отверстий). Кроме того, краевая поверхность дроссельной пластины 64 может быть выполнена таким образом, чтобы создавать низкое статическое давление, когда дроссельная пластина 64 находится в частично закрытом положении, почти закрытом положении или полностью закрытом положении, за счет формирования суженных каналов между указанным краем и впускным трубопроводом 95.
Канал 250 Вентури расположен в полой области 65 дроссельной пластины 64 между первым отверстием 230 и вторым отверстием 240. В частности, первый конец 252 канала Вентури непосредственно соединен с первым отверстием 230, а второй конец 254 канала Вентури непосредственно соединен со вторым отверстием 240. Горловина 256 Вентури расположена между первым концом 252 канала Вентури и вторым концом 254 канала Вентури. Первый конец 252 канала Вентури и второй конец 254 канала Вентури сформированы таким образом, чтобы они оба сужались (стягивались) к горловине 256 Вентури. Кроме того, горловина 256 Вентури является самой узкой частью канала 250 Вентури. Соединяющий патрубок 258 имеет связь по текучей среде с горловиной 256 Вентури и трубопроводом 198.
Когда нагрузка двигателя уменьшается и/или когда педаль акселератора перемещают в более отпущенное положение, контроллер может регулировать положение дроссельной пластины 64 с переводом ее в более закрытое положение в камере 46 наддува. Когда дроссельная пластина 64 находится в более закрытом положении, между внутренней поверхностью впускного трубопровода 95 и периферией (краем) дроссельной пластины 64 могут быть сформированы суженные каналы. В примере на фиг. 2 суженные каналы могут быть созданы между верхним краем 242 и верхней частью впускного трубопровода 95, внутри этого трубопровода, а также между нижним краем 232 дроссельной пластины и нижней частью впускного трубопровода 95, внутри этого трубопровода. Когда впускной воздух 82 проходит через эти суженные каналы, может быть создано разрежение 84 внутри этих суженных каналов за счет эффекта Вентури. В частности, скорость впускного потока воздуха может достигать более высоких значений в этих суженных каналах, в то время как локальное статическое давление может достигать нижнего значения, что создает разрежение 84 в месте расположения первого отверстия 239 и второго отверстия 240 или рядом с ними. Когда разрежение 84 применяют к вакуумному устройству, воздух 86 может быть откачан из вакуумного устройства 140 через трубопровод 198 и соединяющий патрубок 258, и затем воздух может проходить через канал 250 Вентури и из первого отверстия 239 и второго отверстия 240 в область впускного воздуха 82, проходящего мимо дроссельной пластины 64. Хотя это не показано в конструкции на фиг. 2, дроссельная пластина 64 может также обеспечивать разрежение для вакуумного устройства 140, когда эта пластина находится в более открытом положении, как будет раскрыто ниже с использованием фиг. 5.
На фиг. 3 и 4 показана дроссельная пластина 64 и более подробно ее вариант реализации во впускном трубопроводе 95. На фиг. 3 показана схема камеры 46 наддува с расположенной внутри дроссельной пластиной 64, с видом со стороны впускного трубопровода 95. На фиг. 4 показан поперечный разрез камеры 46 наддува внутри впускного трубопровода 95, где разрез соответствует плоскости сечения М - М', показанной на фиг. 3. В изображенном примере дроссельная пластина 64 расположена внутри впускного трубопровода 95 и наклонена в противоположную от наблюдателя сторону таким образом, что нижний край 232 направлен в сторону наблюдателя. Обратите внимание на то, что компоненты, ранее показанные на фиг. 1 и фиг. 2, пронумерованы так же, как и на фиг. 3 и 4, и не перечисляются повторно.
Дроссельная пластина 64, показанная в качестве примера на фиг. 3 и фиг. 4, установлена в более закрытое положение внутри впускного трубопровода 95 и камеры 46 наддува. Изображенное более закрытое положение позволяет создать разрежение за счет движения впускного воздуха 82 через каналы Вентури, сформированные между впускным трубопроводом 95 и нижним краем 232 и верхним краем 242. Полая область 65 расположена внутри стенок 67 дроссельной пластины 64, а первое отверстие 230 и второе отверстие 240 расположены на краях дроссельной пластины 64. На фиг. 4 показано положение первого отверстия 230 вдоль нижнего края 232 дроссельной пластины 64. Как показано на фиг. 4, единственное продолговатое отверстие расположено на нижнем краю 232 дроссельной пластины 64. Подобное отверстие может быть расположено на верхнем краю 242 дроссельной пластины 64. Кроме того, размер, местоположение и число отверстий может отличаться от показанного здесь примера. Вакуумное устройство 140 соединено через трубопровод 198 и полый вал 74 с отверстием 68 дроссельной пластины 64. Полый вал 74 может иметь связь по текучей среде с трубопроводом 198 продольным способом.
Положение дроссельной пластины 64 могут регулировать посредством мотора 81, связанного с дроссельной пластиной 64 через вал 76. Вал 76 может не быть полым. Дроссельная пластина 64 может быть установлена на полом валу 74 и на валу 76 таким образом, чтобы валы 74 и 76 были перпендикулярны краю дроссельной пластины 64. Кроме того, дроссельная пластина 64 может быть соединена с валом 76 и полым валом 74 на его краю посредством одного или нескольких различных способов крепления, в том числе посредством сварки, приклеивания и скрепления. Могут также использоваться другие, не перечисленные здесь, способы присоединения. Дроссельная пластина 64 может, в свою очередь, быть закреплена внутри корпуса дросселя (не показано на схеме). Каждый из валов, 74 и 76, может быть установлен на соответствующих подшипниках 254 и 258, которые могут быть привинчены к их соответствующим корпусам 255 и 257. Таким образом, поскольку дроссельная пластина 64 имеет возможность вращения и установки под различными углами дросселя внутри впускного трубопровода 95, валы 74 и 76 могут вращаться, поддерживаемые соответствующими подшипниками 254 и 258. Мотор 81 может быть приведен в действие системным аккумулятором и может получать команды управления от контроллера 12, чтобы регулировать положение дроссельной пластины 64 через вал 76, в зависимости от состояния двигателя. Например, контроллер 12 может подать сигнал на мотор 81, чтобы повернуть дроссельную пластину 64 в более открытое положение в качестве реакции на уменьшение нагрузки двигателя. Изменяя положение вала 76, мотор 81 может регулировать открытие и закрытие дроссельной пластины 64.
Таким образом, например, мотор 81 может регулировать положение дроссельной пластины 64, устанавливая ее в более закрытое положение в качестве реакции на увеличение требования использования разрежения вакуумным устройством 140. Когда впускной воздух 82 движется мимо отверстий 230 и 240 краев 242 и 232 дроссельной пластины, может быть создано разрежение в соответствующих каналах Вентури, сформированных между указанными краями и внутренними поверхностями впускного трубопровода 95. Это разрежение может быть использовано вакуумным устройством 140 в результате перетекания воздуха от вакуумного устройства 140 через трубопровод 198, через полый вал 74, через отверстие 68 и прохождения воздуха в полую область 65, расположенную внутри дроссельной пластины 64. Воздух, откачанный из вакуумного устройства 140, может затем проходить через отверстия 230 и 240 полой дроссельной пластины 64 и вливаться в поток впускного воздуха, например, поток впускного воздуха 82, проходя к впускному клапану цилиндра 30.
Фиг. 5 иллюстрирует схему варианта 500 реализации дроссельной пластины 64, соединенной с вакуумным устройством, которое может быть расположено во впускной системе двигателя 10, показанного на фиг. 1. Вариант 500 реализации по существу подобен варианту 200 реализации, за исключением того, что дроссельная пластина 64 повернута в более открытое положение. Таким образом, дроссельная пластина 64 в варианте 500 реализации повернута и/или перпендикулярна относительно дроссельной пластины 64 в варианте 200 реализации. Кроме того, большее количество впускного воздуха может проходить через впускной трубопровод 95 в варианте 500 реализации по сравнению с вариантом 200 реализации, так как впускной трубопровод 95 перекрыт в меньшей степени в варианте 500 реализации. Например, дроссельная пластина 64 может быть повернута в более открытое положение от более закрытого положения в качестве реакции на увеличение требования водителя (например, при увеличении нагрузки двигателя, включении климат-контроля, движении по уклону, нажатии педали акселератора и т.д.).
Когда водитель увеличивает требование, контроллер может регулировать положение дроссельной пластины 64 с переводом ее в более открытое положение в камере 46 наддува. Когда дроссельная пластина 64 находится в более открытом положении, канал 250 Вентури может быть расположен таким образом, чтобы непосредственно принимать впускной воздух 82 из камеры 46 наддува. Таким образом, канал 250 Вентури параллелен оси X в варианте 500 реализации и параллелен оси Y в варианте 200 реализации, показанном на фиг. 2. Кроме того, суженные каналы в варианте 200 реализации, сформированные между краями дроссельной пластины 64 и впускным трубопроводом 95, не сформированы в варианте 500 реализации. В частности, каналы Вентури не сформированы между верхним краем 242 и нижним краем 232 дроссельной пластины. В качестве альтернативы, нижний край 232 и верхний край 242 обращены в направлениях соответственно выше по потоку и ниже по потоку таким образом, что впускной воздух 82 может непрерывно проходить через канал 250 Вентури. Таким образом, впускной воздух 82 может проходить в канал 250 Вентури через первое отверстие 230, проходить в первый конец 252 канала Вентури, а затем проходить в горловину 256 Вентури и выходить через второе отверстие 240 через второй конец 254 канала Вентури. В горловине 256 Вентури (например, в сужении канала 250 Вентури), создается разрежение 84 и распространяется в соединительном патрубке 258, связанном по текучей среде с трубопроводом 198, ведущим к вакуумному устройству 140. В частности, скорость потока впускного воздуха может достигать больших значений в горловине 256 Вентури по сравнению с другими местами в канале 250 Вентури или во впускном трубопроводе 95, в то время как локальное статическое давление может достигать нижнего значения, что создает разрежение 84. Когда разрежение 84 применяют к вакуумному устройству, воздух 86 может быть откачан из вакуумного устройства 140 через трубопровод 198 и соединяющий патрубок 258, и затем воздух может проходить через второй конец 254 канала Вентури, где воздух 86 может смешиваться с впускным воздухом 82 в канале 250 Вентури. Затем эта смесь может выходить через второе отверстие 240, покидая дроссельную пластину 64 и поступая в камеру 46 наддува. Кроме того, в варианте 500 реализации показано, что дроссельная пластина 64 может обеспечивать разрежение для вакуумного устройства 140, когда находится в более открытом положении, а в варианте 200 реализации на фиг. 2 показано, что дроссельная пластина 64 может обеспечивать разрежение для вакуумного устройства, когда находится в более закрытом положении. Таким образом, разрежение может быть обеспечено для вакуумного устройства 140 посредством дроссельной пластины 64 вне зависимости от положения дроссельной пластины.
На фиг. 6А показан вид в изометрии второго варианта реализации дроссельной пластины 600, которую можно использовать во впускном патрубке 42 или в камере 46 наддува, показанной на фиг. 1. Кроме того, дроссельная пластина 600 может быть выполнена с возможностью обновления разрежения вакуумного устройства (например, вакуумного устройства 140, показанного на фиг. 1), когда поток впускного воздуха поступает во впускной патрубок. Дроссельная пластина 600 по существу имеет форму диска и/или цилиндра, в качестве примера. Первый 610 кольцеобразный канал Вентури расположен вдоль геометрического центра дроссельной пластины 600. Второй 620 внешний кольцеобразный канал Вентури расположен радиально, наружу и концентрически относительно первого 610 кольцеобразного канала Вентури. Кроме того, твердые части дроссельной пластины 600, непроницаемые для потока выпускных газов, могут располагаться между первым 610 и вторым 620 кольцеобразными каналами Вентури. В результате впускной воздух может проходить через дроссельную пластину 600 через первый 610 и второй 620 кольцеобразные каналы Вентури к двигателю (например, к двигателю 10, показанному на фиг. 1) без прохождения через какую-либо другую часть дроссельной пластины 600. Таким образом, вакуумное устройство может быть связано по текучей среде с одним или более из следующего: первый 610 и второй 620 кольцеобразные каналы Вентури, и может принимать разрежение, когда впускной воздух проходит через каналы Вентури.
На фиг. 6В показан вид 650 спереди дроссельной пластины 600. Как показано, соединяющий патрубок 630 проходит от вакуумного устройства, через второй 620 кольцеобразный канал Вентури, в первый 610 кольцеобразный канал Вентури. В частности, соединяющий патрубок 630 соединен по текучей среде с горловинами Вентури первого 610 и второго 620 кольцеобразных каналов Вентури вдоль вертикальной оси 690. Таким образом, первый 610 и второй 620 кольцеобразные каналы Вентури соединены по текучей среде с соответствующими горловинами Вентури вдоль вертикальной оси 690. В результате, разрежение, создаваемое на указанных горловинах Вентури, может быть более сильным, чем разрежение, создаваемое на отдельных горловинах Вентури. Кроме того, разрежение, подаваемое к вакуумному устройству посредством дроссельной пластины 600, может быть более сильным, чем разрежение, подаваемое к вакуумному устройству посредством единственного канала Вентури.
Как показано, первый 610 кольцеобразный канал Вентури расположен радиально и внутри относительно второго 620 кольцеобразного канала Вентури. Таким образом, диаметр первого 610 кольцеобразного канала Вентури меньше, чем диаметр второго 620 кольцеобразного канала Вентури. Впускной газ не может проходить через часть 602 дроссельной пластины 600. Таким образом, впускной газ может отклоняться частью 602 и оставаться во впускном патрубке (например, в камере 46 наддува, показанной на фиг. 1).
На фиг. 6С показан поперечный разрез 675, выполненный в плоскости разреза А-А', показанной на фиг. 6В. Дроссельная пластина 600 показана в более закрытом положении. Например, дроссельная пластина 600 может находиться в полностью закрытом положении, при котором дроссельная пластина 600 параллельна вертикальной оси 690. Кроме того, полностью открытое положение дроссельной пластины 600 может содержать положение дроссельной пластины 600, при котором дроссельная пластина 600 параллельна центральной оси 695 впускного трубопровода 605 (например, перпендикулярна вертикальной оси 690). Как раскрыто выше, полностью открытое положение позволяет большему количеству впускного воздуха проходить к двигателю (например, к двигателю, показанному 10 на фиг. 1), по сравнению с полностью закрытым положением. Таким образом, более открытое положение может также обеспечивать больший массовый расход впускного воздуха в двигатель, по сравнению с более закрытым положением. Например, когда дроссельная пластина 600 находится в полностью закрытом положении, верхний край 642 и нижний край 632 находятся в герметизирующем контакте с внутренними поверхностями впускного трубопровода 605. Это вынуждает впускной воздух 682 проходить через первый 610 и второй 620 кольцеобразные каналы Вентури перед тем, как попасть в двигатель.
Когда вакуумному устройству 140 требуется разрежение, и состояние двигателя позволяет это, контроллер может регулировать положение дроссельной пластины 600, устанавливая ее в более закрытое положение внутри впускного патрубка 646 (например, в камере 46 наддува, показанной на фиг. 1). Когда дроссельная пластина 600 находится в более закрытом положении, первый 610 и второй 620 кольцеобразные каналы Вентури могут быть установлены таким образом, чтобы непосредственно принимать впускной воздух 682 из впускного патрубка 646. Таким образом, первый 610 и второй 620 кольцеобразные каналы Вентури оказываются параллельными центральной оси 695. Кроме того, нижний край 632 и верхний край 642 показаны прижатыми к внутренним поверхностям впускного трубопровода 605 и, таким образом, впускной воздух 682 может беспрепятственно проходить через первый 610 и второй 620 кольцеобразные каналы Вентури. Кроме того, дроссельная пластина 600 показана в полностью закрытом положении, при котором впускной воздух 682 может проходить только через первый 610 или второй 620 кольцеобразные каналы Вентури перед тем, как попасть в двигатель. Следует учитывать, что впускной воздух 682 может также проходить через первый 610 и второй 620 кольцеобразные каналы Вентури в более закрытом положении дроссельной пластины 600, хотя и в меньшем количестве, чем при полностью закрытом положении дроссельной пластины. Кроме того, нижний край 632 и верхний край 642 не прижаты к внутренним поверхностям впускного трубопровода 605, и дроссельная пластина 600 повернута под углом к вертикальной оси 690. Кроме того, часть впускного воздуха может проходить между указанными краями и впускным трубопроводом, в то время как другая часть впускного воздуха может проходить через кольцеобразные каналы Вентури, когда дроссельная пластина находится в более закрытом положении.
Например, большее разрежение может быть создано при полностью закрытом положении дроссельной пластины, по сравнению с любыми другими положениями дроссельной пластины 600. Таким образом, впускной воздух 682 может проходить в первый 610 и второй 620 кольцеобразные каналы Вентури через первое кольцеобразное отверстие 612 и второе кольцеобразное отверстие 622 соответственно. На первой горловине 616 Вентури и второй горловине 626 Вентури первого 610 и второго 620 кольцеобразных каналов Вентури (например, на сужении каналов Вентури вдоль вертикальной оси 690) соответственно, создается разрежение 684 и распространяется в соединяющий патрубок 630, связанный по текучей среде с вакуумным устройством 140. Кроме того, соединяющий патрубок 630 обеспечивает связь по текучей среде первого 610 и второго 620 кольцеобразных каналов Вентури таким образом, что разрежение, созданное в первом 610 кольцеобразном канале Вентури, может распространяться во второй 620 кольцеобразный канал Вентури и наоборот. Когда разрежение 684 используется вакуумным устройством 140, воздух 686 засасывается из вакуумного устройства 140 через соединяющий патрубок 630 и затем проходит в первый 610 и/или второй 620 кольцеобразные каналы Вентури, где воздух 86 может смешиваться с впускным воздухом 82. Затем эта смесь может выходить из первого 610 и второго 620 кольцеобразных каналов Вентури через первое выпускное отверстие 614 Вентури и второе выпускное отверстие 624 Вентури, соответственно, покидая дроссельную пластину 600 и проходя к двигателю ниже по потоку от дроссельной пластины 600. Например, когда требование водителя низкое, и педаль тормоза, возможно, нажата, тем самым, возможно, создается условие, при котором вакуумный усилитель тормозов использует разрежение (например, двигатель работает на холостом ходу относительно ведущей шестерни), дроссельная пластина 600 может находиться в полностью закрытом положении или в более закрытом положении и обеспечивать разрежение для вакуумного усилителя тормозов.
На фиг. 7 показан пример программы 700, которую может выполнять контроллер для регулирования положения дроссельной пластины (здесь, также называемой дросселем) в зависимости от потребности в разрежении вакуумного устройства, соединенного по текучей среде с дроссельной пластиной. Инструкции для выполнения программы 700 в данном случае могут быть выполнены контроллером, на основе инструкций, сохраненных в памяти контроллера и вместе с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например, датчиками раскрытыми выше с использованием фиг. 1. Контроллер может использовать приводы двигателя из системы двигателя, чтобы регулировать работу двигателя согласно раскрытым ниже способам. Кроме того, контроллер может изменять один или несколько параметров работы двигателя в зависимости от регулирования положения дроссельной пластины для того, чтобы поддерживать требуемый крутящий момент двигателя.
На шаге 702 могут определить условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут содержать частоту вращения двигателя, требование по крутящему моменту, воздушно-топливное отношение сгорания, давление наддува, абсолютное давление в коллекторе, массовый расход воздуха, температуру двигателя и т.д. Когда условия работы двигателя оценены, на шаге 704 могут определить начальное положение дросселя и установить дроссель в необходимое положение на основе условий работы двигателя. Например, когда требование водителя по крутящему моменту увеличивается, дроссель могут переместить в более открытое положение, чтобы увеличить поток впускного воздуха. В другом примере, если определено, что воздушно-топливное отношение сгорания соответствует обедненной смеси, по сравнению с требуемой стехиометрической величиной, дроссель могут установить в более закрытое положение, чтобы уменьшить поток впускного воздуха. В другом примере, если присутствуют условия работы двигателя на холостом ходу, дроссель могут переместить в полностью закрытое положение. В качестве альтернативы, если присутствуют условия работы двигателя с высокой нагрузкой, дроссель могут переместить в полностью открытое положение.
На шаге 706 программа 700 может определить, требуется ли разрежение для вакуумного устройства, связанного по текучей среде с дросселем. Например, разрежение может потребоваться, когда вакуумное устройство включено. В другом примере, если вакуумное устройство содержит вакуумный резервуар, могут определить, превышает ли потребность вакуумного устройства в разрежении доступное разрежение в резервуаре. Если определяют, что разрежение не требуется, то на шаге 712 могут поддерживать существующее положение дросселя, и программа заканчивает свою работу. Затем могут продолжить регулирование положения дросселя только на основе условий работы двигателя, но не на основе требований по обеспечению разрежения для вакуумного устройства.
С другой стороны, если определено, что вакуумное устройство нуждается в создании разрежения, то на шаге 708 программа 700 может оценить, позволяет ли состояние двигателя изменить положение дросселя. В частности, могут определить, позволяет ли состояние двигателя изменить положение дросселя на более закрытое положение, при котором уменьшается поток впускного воздуха к двигателю. Кроме того, может существовать состояние двигателя, при котором допускаются изменения положения дросселя, без влияния на характеристики двигателя. Кроме того, могут существовать условия, при которых изменение положения дросселя имеет допустимые пределы или ограничено. Например, если автомобиль ускоряется на шоссе, и частота вращения двигателя выше, чем пороговое значение частоты вращения, дроссель могут устанавливать, главным образом, в открытое или полностью открытое положение, чтобы обеспечить больший поток воздуха. В этой ситуации дроссель не могут переместить в более закрытое положение для создания разрежения, поскольку это оказало бы негативное влияние на выработку крутящего момента двигателя и его производительность. Таким образом, если определено, что положение дросселя нельзя регулировать, то на шаге 710 контроллер может поддерживать дроссель в начальном положении, и программа заканчивает свою работу. Затем могут продолжить регулирование положения дросселя только на основе условий работы двигателя, но не на основе требований к обеспечению разрежения для вакуумного устройства.
Однако если было определено, что состояние двигателя позволяет изменять положение дросселя, и, в частности, условия разрешают закрытие дросселя, то на шаге 714 дроссель могут переместить в более закрытое положение, по сравнению с начальным положением. Регулирование положения дросселя может зависеть от требуемой величины разрежения, необходимого для вакуумного устройства. Например, если необходим более высокий уровень разрежения, дроссель могут переместить дополнительно в полностью закрытое положение (например, дроссель может быть полностью закрыт). С другой стороны, если требуется более низкий уровень разрежения, контроллер может регулировать работу дросселя, устанавливая его в слегка закрытое или частично закрытое положение. Таким образом, когда уровень требуемого разрежения для вакуумного устройства увеличивается, дроссель могут перемещать в более закрытое положение. Например, если на шаге 708 определено, что дроссель уже находится в закрытом положении во время работы двигателя на холостом ходу, то на шаге 714 положение дросселя могут оставить прежним, без дополнительных регулировок.
В некоторых примерах дроссельную пластину могут переместить в более закрытое или более открытое положение в качестве реакции на требование обеспечения разрежения. Когда дроссель находится в более открытом положении, впускной воздух проходит через канал Вентури дроссельной пластины, где создается разрежение и предоставляется для вакуумного устройства. Когда дроссель находится в более закрытом положении, впускной воздух проходит через каналы Вентури, образованные между краями дроссельной пластины и впускным трубопроводом, где создается разрежение и предоставляется для вакуумного устройства.
Затем, на шаге 716, могут создать разрежение на дроссельной пластине, поскольку впускной воздух проходит через каналы Вентури дроссельной пластины. Как указано выше, эффект Вентури может быть создан за счет прохождения впускного воздуха через сужение канала Вентури в дроссельной пластине. На шаге 718 созданный вакуум могут использовать для вакуумного устройства, то есть для включения или работы устройства. Например, если вакуумное устройство представляет собой вакуумный усилитель тормозов, то созданное разрежение могут использовать для торможения колес. В другом примере, если вакуумное устройство представляет собой бачок для паров топлива, то созданное разрежение могут использовать для продувки бачка во впускную систему двигателя. В другом примере, если вакуумное устройство представляет собой клапан с вакуумным приводом, то созданное разрежение могут использовать для включения клапана. Когда разрежение используют для вакуумного устройства, воздух может поступать от вакуумного устройства на дроссельную пластину. Как раскрыто выше, воздух может проходить от вакуумного устройства, через трубопровод, связанный по текучей среде с полым валом дроссельной пластины, и выходить наружу через выпускное отверстие канала Вентури дроссельной пластины. Таким образом, воздух от вакуумного устройства принимают на дросселе, что облегчает управление воздушным потоком.
На шаге 720 могут регулировать количество топлива для впрыска и/или синхронизацию впрыска на основе положения дросселя и существующего потока воздуха, чтобы поддерживать крутящий момент двигателя. Существующий поток воздуха может представлять собой комбинацию атмосферного впускного воздуха, проходящего через перфорированный край дросселя, и воздуха, поступающего от вакуумного устройства через дроссельную пластину во впускную систему. Например, количество топлива для впрыска и/или синхронизацию впрыска могут регулировать для поддержания воздушно-топливного отношения для цилиндра при заданном, например стехиометрическом, воздушно-топливном отношении или близко к нему. В другом примере, количество топлива для впрыска и/или синхронизацию впрыска могут изменить для поддержания сгорания в двигателе с обеспечением необходимого крутящего момента. В другом примере, синхронизацию впрыска топлива и/или количество топлива для впрыска могут изменять для поддержания крутящего момента двигателя и стехиометрического воздушно-топливного отношения.
В одном из примеров, во время условий работы двигателя на холостом ходу, поскольку дроссель устанавливают в полностью закрытое положение, уменьшают поток воздуха через дроссель, в то время как увеличивают поток воздуха от вакуумного устройства во впускной коллектор. На основе того, что полный поток воздуха стал меньше, могут уменьшить количество топлива для впрыска, чтобы поддержать воздушно-топливное отношение. Количество топлива для впрыска могут уменьшить посредством уменьшения ширины импульса впрыска топлива. Кроме того, момент впрыска топлива могут сместить в сторону опережения или запаздывания, на основе требования по крутящему моменту двигателя.
На шаге 722 могут изменить один или несколько параметров работы двигателя в качестве реакции на регулирование положения дросселя и прохождение воздуха от вакуумного устройства. Параметры работы двигателя могут изменить для поддержания крутящего момента двигателя. Например, давление наддува могут увеличить на шаге 724, поскольку дроссельную пластину перемещают в более закрытое положение на шаге 714. Для увеличения давления наддува регулятор давления наддува, подключенный параллельно выпускной турбине, могут регулировать, устанавливая в менее открытое положение, чтобы обеспечить прохождение большего количества отработавших газов через выпускную турбину. За счет увеличения давления наддува в камере наддува внутри впускной системы, можно скомпенсировать уменьшение крутящего момента, обусловленное закрытием дросселя.
Вырабатываемый крутящий момент двигателя также могут поддерживать за счет уменьшения скорости рециркуляции отработавших газов (РОГ) на шаге 726. Когда дроссель перемещают в более закрытое положение, клапан РОГ в патрубке РОГ, соединяющем выпускную систему двигателя с впускной системой двигателя, могут установить в более закрытое положение, чтобы обеспечить меньшую долю отработавших газов, возвращающихся во впускную систему. Таким образом, за счет уменьшения потока обработавших газов, подаваемых во впускную систему, уменьшают разбавление смеси для двигателя, и заряд воздуха внутри цилиндров двигателя может содержать больше атмосферного впускного воздуха, что обеспечивает поддержание требуемой величины крутящего момента двигателя.
На шаге 728 могут регулировать синхронизацию работы клапанов для поддержания требуемых величин крутящего момента двигателя. В одном из примеров впускной клапан могут поддерживать открытым в течение более длительного периода времени, чтобы подать больше атмосферного воздуха в цилиндр. В другом примере могут изменить моменты срабатывания выпускного клапана для того, чтобы уменьшить долю газов системы РОГ, поступающих в цилиндр. Кроме того, моменты синхронизации и впускных, и выпускных клапанов могут регулировать для изменения величины перекрытия работы клапанов. Например, перекрытие работы клапанов могут уменьшить для увеличения крутящего момента двигателя.
Следует учитывать, что контроллер может выбрать один или несколько различных параметров работы двигателя, которые раскрыты выше, для поддержания крутящего момента на основе существующих условий работы. Например, во время первого условия, когда автомобиль работает при условиях устойчивого движения, когда положение дросселя изменяют для создания разрежения, контроллер может только увеличить давление наддува, но не уменьшать РОГ для поддержания крутящего момента двигателя. Во время второго условия, поскольку дроссель закрыт, могут поддерживать давление наддува, в то время как разбавление газами РОГ уменьшают. В другом примере, во время третьего условия, могут использовать уменьшение как внутренней, так и внешней РОГ. Например, выпускной клапан могут закрыть относительно рано, чтобы уменьшить внутреннюю РОГ внутри цилиндра, и одновременно могут уменьшить степень открытия клапана РОГ для внешней РОГ, чтобы уменьшить внешнюю РОГ во впускную систему. Во время четвертого условия, поскольку дроссель находится в закрытом положении, контроллер может уменьшить РОГ, одновременно увеличив давление наддува. Возможно использование и других комбинаций.
Затем на шаге 730 программа 700 может подтвердить, что создано достаточное разрежение, соответствующее потребностям вакуумного устройства. Если определено, что это требование не выполнено, то на шаге 734 положение дросселя, заданное на шаге 714, могут поддерживать на прежнем уровне, и могут продолжать создавать разрежение в течение дополнительного времени. В другом примере, если на шаге 714 дроссель не был полностью закрыт, то могут установить дроссель в полностью закрытое положение для создания большего разрежения, если условия работы двигателя допускают такую регулировку. Затем программа 700 может вернуться к шагу 730 для определения, соответствует ли разрежение существующим потребностям.
Если определено, что на шаге 732 создано достаточное разрежение для вакуумного устройства, то могут регулировать дроссель, установив его обратно в начальное положение. В качестве альтернативы, дроссель могут переместить в некоторое положение только на основе существующих условий работы двигателя.
Таким образом, дроссельный клапан могут приводить в действие независимо от требования по разрежению для вакуумного устройства, обеспечивая при этом разрежение для работы вакуумного устройства. Дополнительно или в качестве альтернативы, дроссельный клапан могут перемещать в положения, которые обеспечивают большее разрежение для вакуумного устройства, в качестве реакции на требование по разрежению для вакуумного устройства. Таким образом, функции аспиратора могут быть объединены с функциями дросселя, что позволяет уменьшить компоновочное пространство. Технический эффект от устранения необходимости иметь отдельный аспиратор состоит в том, чтобы уменьшить ограничения по компоновке и снизить затраты. Раскрытый выше дроссель обеспечивает создание разрежения для работы вакуумного устройства посредством установки во множество угловых положений. Это может быть достигнуто за счет размещения внутри канала Вентури, и выполнения дроссельной пластины с возможностью получения впускного воздуха и создания разрежения. Дроссельная пластина может обеспечивать разрежение для вакуумного устройства, чтобы восполнять существующее в нем разрежение.
Система содержит дроссельный клапан, имеющий канал Вентури, расположенный внутри корпуса дросселя, причем канал Вентури выполнен с возможностью получения впускного воздуха непосредственно из впускного патрубка, когда канал Вентури параллелен направлению входящего потока впускного воздуха. Первый пример системы, дополнительно предусматривает, что дроссельный клапан скошен на верхнем и нижнем краях, причем указанные края формируют каналы Вентури вне корпуса дросселя, между корпусом дросселя и впускным трубопроводом. Второй пример системы, опционально содержащий первый пример, дополнительно предусматривает, что верхний и нижний края содержат отверстия, расположенные на оконечностях канала Вентури внутри корпуса дросселя. Третий пример системы, опционально содержащий первый и/или второй примеры, предусматривает, что каналы Вентури между корпусом дросселя и впускным трубопроводом сформированы, когда корпус дросселя находится в более закрытом положении, и причем канал Вентури внутри корпуса дросселя параллелен направлению входящего потока впускного воздуха, когда корпус дросселя находится в более открытом положении, и причем указанное более закрытое положение обеспечивает меньший поток впускного воздуха к двигателю, по сравнению с более открытым положением. Четвертый пример системы, опционально содержащий один или несколько примеров с первого по третий, предусматривает, что канал Вентури представляет собой первый кольцеобразный канал Вентури, расположенный внутри по отношению ко второму кольцеобразному каналу Вентури, причем первый кольцеобразный канал Вентури расположен в геометрическом центре корпуса дросселя, а второй кольцеобразный канал Вентури расположен между краем корпуса дросселя и первым кольцеобразным каналом Вентури. Пятый пример системы, опционально содержащий один или несколько примеров с первого по пятый, предусматривает, что первый кольцеобразный канал Вентури соединен по текучей среде со вторым кольцеобразным каналом Вентури через соединяющий патрубок, расположенный вдоль вертикальной оси. Шестой пример системы, опционально содержащий один или несколько примеров с первого по пятый, предусматривает, что первый и второй кольцеобразные каналы Вентури являются концентрическими относительно направления входящего потока впускного воздуха. Седьмой пример системы, опционально содержащий один или несколько примеров с первого по шестой, предусматривает, что первый и второй кольцеобразные каналы Вентури параллельны направлению входящего потока впускного воздуха, когда корпус дросселя находится в закрытом положении. Восьмой пример системы, опционально содержащий один или несколько примеров с первого по седьмой, предусматривает, что в зарытом положении края корпуса дросселя прижаты к внутренним поверхностям впускного трубопровода, что препятствует прохождению впускного воздуха через него.
Система содержит двигатель, имеющий впускную систему, дроссельную пластину, установленную на полом валу, расположенном во впускной системе, причем дроссельная пластина имеет первое отверстие, расположенное на ее периферии, и второе отверстие, расположенное на ее периферии диаметрально противоположно первому отверстию, и канал Вентури, расположенный внутри дроссельной пластины между первым отверстием и вторым отверстием, и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти для: в качестве реакции на работу двигателя, регулирования положения дроссельной пластины для регулирования потока впускного воздуха и одновременного создания разрежения посредством регулирования положения дроссельной пластины при прохождении впускного воздуха через канал Вентури или через суженные каналы, сформированные между впускной системой и первым и вторым отверстиями. Первый пример системы дополнительно содержит вакуумное устройство, причем полый вал дроссельной пластины соединен по текучей среде с вакуумным устройством и горловиной канала Вентури в дроссельной пластине. Второй пример системы, опционально содержащий первый пример, предусматривает, что вакуумное устройство представляет собой вакуумный усилитель тормозов, или бачок для паров топлива, или клапан с вакуумным приводом. Третий пример системы, опционально содержащий первый и второй примеры, предусматривает, что первое отверстие обращено в направлении вверх по потоку, и второе отверстие обращено в направлении вниз по потоку относительно направления движения входящего потока впускного воздуха, когда дроссельная пластина находится в более открытом положении, и при этом впускной воздух имеет возможность прохождения в канал Вентури через первое отверстие и возможность выхода из канала Вентури через второе отверстие. Четвертый пример системы, опционально содержащий один или несколько примеров с первого по третий, предусматривает, что первое отверстие и второе отверстие обращены в направлении внутренней поверхности впускного трубопровода впускной системы, когда дроссельная пластина находится в более закрытом положении, и при этом впускной воздух имеет возможность прохождения через суженные каналы, расположенные между впускным трубопроводом и первым и вторым отверстиями. Пятый пример системы, опционально содержащий один или несколько примеров с первого по пятый, предусматривает, что канал Вентури сужается между первым и вторым отверстиями в направлении к горловине Вентури таким образом, что горловина Вентури является наиболее суженной частью канала Вентури. Шестой пример системы, опционально содержащий один или несколько примеров с первого по пятый, предусматривает, что вал соединен по текучей среде с горловиной Вентури таким образом, что разрежение, созданное в области горловины Вентури, подается в вакуумное устройства через указанный вал.
Система содержит корпус дросселя, расположенный во впускном трубопроводе и выполненный с возможностью получения впускного воздуха через первый канал Вентури или второй канал Вентури, расположенные внутри корпуса дросселя, и причем края корпуса дросселя образуют герметичное уплотнение с внутренними поверхностями впускного трубопровода в закрытом положении. Первый пример системы предусматривает, что первый канал Вентури и второй канал Вентури являются кольцеобразными, и причем первый канал Вентури расположен вдоль геометрического центра корпуса дросселя и внутри относительно второго канала Вентури. Второй пример системы, опционально содержащий первый пример, предусматривает, что впускной воздух имеет возможность прохождения через корпус дросселя только посредством прохождения через первый и второй каналы Вентури, когда корпус дросселя находится в закрытом положении, и причем впускной воздух имеет возможность прохождения через отверстие, сформированное между впускным трубопроводом и корпусом дросселя, когда корпус дросселя находится в открытом положении. Третий пример системы, опционально содержащий первый и/или второй пример, отличающийся тем, что первый канал Вентури и второй канал Вентури соединены по текучей среде через соединяющий патрубок, причем соединяющий патрубок дополнительно соединен по текучей среде с вакуумным устройством.
Альтернативный вариант реализации содержит способ, в котором регулируют положение дроссельной пластины, содержащей два отверстия с каналом Вентури, расположенным между указанными отверстиями, и создают разрежение посредством пропуска потока впускного воздуха через канал Вентури в дроссельной пластине. Дроссельная пластина выполнена с возможностью доставки созданного разрежения к вакуумному устройству, соединенному по текучей среде с дроссельной пластиной через полый вал, причем вакуумное устройство содержит вакуумный усилитель тормозов. В одном из примеров за счет поворота дроссельной пластины могут создать два суженных канала между впускным трубопроводом и верхним и нижним краями дроссельной пластины, когда дроссельная пластина находится в более закрытом положении. Более закрытое положение обеспечивает прохождение меньшего количества впускного воздуха к двигателю. Два отверстия содержат первое отверстие и второе отверстие, причем первое отверстие расположено на нижнем краю, а второе отверстие расположено на верхнем краю, причем первое и второе отверстия соединены по текучей среде с наиболее суженной частью суженных каналов соответственно. Регулирование корпуса дросселя содержит регулирование посредством поворота дроссельной пластины в более открытое положение и прохождение впускного воздуха через канал Вентури внутри дроссельной пластины, причем более открытое положение содержит прохождение большего количества впускного воздуха к двигателю, и причем указанное регулирование дополнительно содержит поворот дроссельной пластины в более закрытое положение и прохождение впускного воздуха через два суженных канала, расположенных диаметрально противоположно друг другу между дроссельной пластиной и впускным трубопроводом. Более открытое положение дополнительно содержит создание разрежения внутри дроссельной пластины, и причем более закрытое положение дополнительно содержит создание разрежения снаружи дроссельной пластины. Прохождение потока впускного воздуха через канал Вентури дроссельной пластины содержит прохождение большего количества воздуха через канал Вентури дроссельной пластины, когда дроссельная пластина находится в более открытом положении. Способ содержит шаги, на которых пропускают большее количество впускного воздуха через впускной патрубок, когда устанавливают дроссельную пластину в более открытое положение, и причем регулируют положение дроссельной пластины, при котором пропускают меньшее количество впускного воздуха через впускной патрубок, когда устанавливают дроссельную пластину в более закрытое положение.
Другой альтернативный вариант реализации содержит способ, содержащий соединение вакуумного устройства с горловиной Вентури канала Вентури, расположенной внутри дроссельной пластины, установленной во впускном патрубке, причем периферия дроссельной пластины выполнена с первым и вторым отверстиями, расположенными на противоположных концах канала Вентури, прохождение впускного воздуха через канал Вентури дроссельной пластины, когда дроссельная пластина находится в более открытом положении, и прохождение впускного воздуха через суженные каналы, расположенные рядом с первым отверстием и вторым отверстием, когда дроссельная пластина находится в более закрытом положении. Способ, дополнительно содержащий шаги, на которых создают разрежение в одной или нескольких горловине Вентури и/или суженных каналах, и подают разрежение к вакуумному устройству. Способ дополнительно предусматривает, что подают разрежение к вакуумному устройству, при котором дополнительно пропускают воздух от вакуумного устройства в канал Вентури внутри дроссельной пластины, и причем выпускают воздух, поступающий от вакуумного устройства, из канала Вентури и направляют во впускной патрубок. Канал Вентури дроссельной пластины параллелен впускному патрубку, когда дроссельная пластина находится в полностью открытом положении, и причем канал Вентури дроссельной пластины перпендикулярен впускному патрубку, когда дроссельная пластина находится в полностью закрытом положении.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера в сочетании с различными датчиками, приводами и другими средствами двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой одну или более стратегий обработки, таких как управляемые по событиям, управляемые по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных признаков и преимуществ раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Более того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память машиночитаемой среды хранения данных в управляющей системе двигателя, при этом раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «некоторый» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.