ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к использованию вентиляции картера для создания разрежения во время работы двигателя с наддувом и без наддува посредством использования регулируемого диффузора.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Транспортные средства содержат различные исполнительные механизмы, которые работают с использованием источника разрежения. Вакуумные исполнительные механизмы могут использоваться для приведения в действие, задействования тормозов транспортного средства, продувки бачка для топлива, улучшения запуска двигателя, выполнения теста на утечку, и т.д. Соответственно, различные источники разрежения могут иметься в распоряжении в транспортном средстве. Таковые могут содержать специальные вакуумные насосы, а также формирующие разрежение эжекторы, аспираторы и диффузоры. Системы управления двигателем могут приспосабливать воздушный поток через эжектор/аспиратор/диффузор для создания разрежения, которое затем используется для различных исполнительных механизмов.
Один из примерных подходов для направления потока через эжектор для создания разрежения показан Сузуки и другими в US2008/0103667. В ней, воздушный эжектор присоединен в расширительном бачке выше по потоку от разветвленного впускного коллектора, содержащего воздушные впускные дроссели в каждой ветви. Смесь всасываемого воздуха и картерных газов, втекающая во впускной коллектор, используется в качестве движущего потока для создания разрежения на эжекторе, разрежение затем направляется в усилитель тормозов. Соотношение всасываемого воздуха относительно газа PCV, направляемого через эжектор, управляется клапаном регулирования отрицательного давления выше по потоку от эжектора. В частности, воздух объединяется с картерными газами в закрытой системе вентиляции картера, чтобы усиливать разрежение на впуске, создаваемое для усиления тормозов.
Однако изобретатели в материалах настоящего описания идентифицировали потенциальные проблемы у такого подхода. В качестве еще одного примера, конфигурация от Сузуки и других полагается на поток PCV в направлении из впускного коллектора в картер для создания разрежения на эжекторе. Однако, при выбранных условиях работы двигателя, таких как при условиях холостого хода двигателя в открытой системе вентиляции картера, поток PCV может происходить не в направлении, на которое полагаются, но скорее в противоположном направлении, из картера во впускной коллектор. В качестве еще одного примера, объемный расход воздуха через эжектор, требуемый для создания достаточного расхода разрежения, может отрицательно влиять на минимальный управляемый запас воздушного потока вследствие протекания большего количества воздуха, чем нуждается двигатель. В дополнение, требуемый объемный расход воздуха также может отрицательно влиять на управление топливовоздушным соотношением. Кроме того, еще, система Сузуки требует сложной координации между клапаном управления отрицательным давлением и дроссельными клапанами впускного коллектора, чтобы обеспечить управление воздухом двигателя.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть препоручены способу для двигателя, включающему в себя этап, на котором
осуществляют протекание газов, в обоих направлениях, через магистраль принудительной вентиляции картера между впускным коллектором и картером посредством регулируемого диффузора для создания разрежения на диффузоре.
В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление протекания газа в обоих направлениях включает в себя этапы, на которых, при первом условии, осуществляют протекание картерных газов в первом направлении из картера во впускной коллектор, а при втором условии, осуществляют протекание всасываемого воздуха во втором направлении из впускного коллектора в картер.
В одном из вариантов предложен способ, в котором магистраль принудительной вентиляции картера содержит первый трубопровод, содержащий первый, однонаправленный регулируемый диффузор, и второй трубопровод, содержащий второй, двунаправленный регулируемый диффузор, присоединенный между впускным коллектором и картером, при этом первый трубопровод параллелен второму трубопроводу.
В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление протекания газов через регулируемые диффузоры включает в себя этапы, на которых, при первом условии, осуществляют протекание картерных газов в первом направлении через по меньшей мере первый диффузор и создают разрежение на по меньшей мере первом диффузоре, а при втором условии, осуществляют протекание всасываемого воздуха во втором направлении через второй диффузор, но не первый диффузор, и создают разрежение на втором диффузоре.
В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление протекания картерных газов в первом направлении через по меньшей мере первый диффузор включает в себя этапы, на которых осуществляют протекание первой, большей части картерных газов через первый диффузор и осуществляют протекание второй оставшейся части картерных газов через второй диффузор.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первое условие включает в себя давление в коллекторе меньшее, чем барометрическое давление, при этом второе условие включает в себя давление в коллекторе большее, чем барометрическое давление.
В одном из вариантов предложен способ, в котором, при первом условии, разрежение, созданное на по меньшей мере первом диффузоре, накапливают в вакуумном резервуаре, и при втором условии, разрежение, созданное на втором диффузоре, накапливают в вакуумном резервуаре.
В одном из вариантов предложен способ, в котором вакуумный резервуар является усилителем гидравлических тормозов.
В одном из вариантов предложен способ, в котором каждый из первого и второго регулируемых диффузоров присоединен к картеру через соответствующие маслоотделители, при этом при осуществлении протекания газов в обоих направлениях, расход газов через соответствующие маслоотделители поддерживают на требуемом расходе.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первый диффузор содержит клапан, при этом при первом условии, расход картерных газов через первый диффузор регулируют посредством регулирования открывания клапана, причем регулирование основано на одном или более из давления в коллекторе, давления наддува, барометрического давления и скорости вращения двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первый диффузор является диффузором с изменяемым проходным сечением, при этом при первом условии, расход картерных газов через первый диффузор регулируют посредством изменения проходного сечения диффузора с изменяемым проходным сечением.
В одном из вариантов предложен способ для двигателя, включающий в себя этап, на котором
направляют картерные газы только на впуск движущего потока диффузора, присоединенного в системе впуска двигателя, для создания разрежения на диффузоре.
В одном из вариантов предложен способ, в котором направление осуществляют при выбранных условиях работы двигателя, когда давление во впускном коллекторе меньше, чем барометрическое давление.
В одном из вариантов предложен способ, в котором диффузор является однонаправленным диффузором, присоединенным к клапану, при этом диффузор имеет изменяемое проходное сечение.
В одном из вариантов предложен способ, в котором направление при выбранных условиях работы двигателя включает в себя этапы, на которых, когда давление во впускном коллекторе меньше, чем барометрическое давление, открывают клапан, чтобы обеспечить поток через диффузор, при этом когда давление во впускном коллекторе больше, чем барометрическое давление, закрывают клапан, чтобы прекратить поток через диффузор.
В одном из вариантов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
при первом направлении потока вентиляции картера, направляют картерные газы через первый, однонаправленный аспиратор, присоединенный между картером и впускным коллектором; и
при втором, противоположном направлении потока вентиляции картера направляют, по меньшей мере, всасываемый воздух через второй, двунаправленный аспиратор, присоединенный между картером и впускным коллектором.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первое направление потока включает в себя поток только картерных газов из картера во впускной коллектор, а второе направление потока включает в себя поток, по меньшей мере, всасываемого воздуха из впускного коллектора в картер.
В одном из вариантов предложен способ, в котором направление картерных газов через первый аспиратор при первом направлении потока включает в себя этапы, на которых направляют первую, большую часть картерных газов через первый аспиратор, при этом при первом направлении потока вентиляции картера, направляют вторую, меньшую часть картерных газов через второй аспиратор.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором, при направлении картерных газов через первый аспиратор, втягивают разрежение на первом аспираторе, при этом при направлении всасываемого воздуха через второй аспиратор, втягивают разрежение на втором аспираторе.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первый аспиратор расположен в первом трубопроводе в первом трубопроводе, присоединенном между картером и впускным коллектором, при этом второй аспиратор расположен во втором, параллельном трубопроводе, присоединенном между картером и впускным коллектором.
В одном из вариантов предложена система, содержащая:
систему впуска двигателя, содержащую впускной коллектор и картер,
первый и второй аспиратор, присоединенные между впускным коллектором и картером;
клапан, присоединенный к первому аспиратору; и
контроллер с машинно-читаемыми командами для:
при условиях холостого хода двигателя, осуществления протекания картерных газов в первом направлении из картера во впускной коллектор через первый аспиратор;
при условиях не холостого хода двигателя, осуществления протекания по меньшей мере всасываемого воздуха во втором, противоположном направлении из впускного коллектора в картер через второй аспиратор; и
при обоих условиях, втягивания разрежения из первого или второго аспиратора.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для открывания клапана при условиях холостого хода двигателя, чтобы обеспечить поток через первый аспиратор, при закрывании клапана при условиях не холостого хода двигателя, чтобы прекращать поток через первый аспиратор.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для, при условиях холостого хода двигателя, регулирования клапана, чтобы регулировать расход картерных газов через первый аспиратор, при этом расход картерных газов отрегулирован для поддержания объемного расхода воздуха холостого хода во впускной коллектор.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая первый маслоотделитель, присоединенный выше по потоку от картера, и второй маслоотделитель, присоединенный ниже по потоку от картера, при этом при обоих условиях, холостого хода двигателя и не холостого хода двигателя, расход картерных газов или всасываемого воздуха через первый и второй маслоотделители поддерживается по существу постоянным.
Таким образом, независимо от направления потока через магистраль PCV, разрежение может быть создано для последующего использования. Например, один или более аспираторов, эжекторов и/или регулируемых диффузоров могут быть расположены между впускным коллектором двигателя и картером в магистрали PCV. На основании направления потока в магистрали PCV между впускным коллектором и картером, воздух и/или картерные газы могут быть направлены через аспиратор, и разрежение может быть создано на аспираторе. Например, при условиях, когда давление во впускном коллекторе (MAP) является более высоким, чем барометрическое давление (BP), воздух может протекать через магистраль PCV из впускного коллектора в картер через первый (например, двунаправленный) аспиратор. Затем, при условиях, когда MAP ниже, чем BP, картерные газы могут протекать через магистраль PCV из картера во впускной коллектор через второй (например, однонаправленный) аспиратор. В дополнение, некоторое количество картерных газов может протекать через первый, двунаправленный аспиратор. Таким образом, во время обоих направлений потока через магистраль PCV, поток воздуха или картерных газов через диффузор создает разрежение, которое втягивается в и накапливается в вакуумном резервуаре. В одном из примеров, однонаправленный аспиратор может быть диффузором с изменяемым проходным сечением, и расход картерных газов через диффузор может регулироваться посредством регулирования проходного сечения диффузора.
Таким образом, посредством предоставления возможности потока всасываемого воздуха и/или картерных газов через диффузор/аспиратор/эжектор независимо от направления потока через магистраль PCV, поток во время состояний двигателя как с наддувом, так и без наддува, может преимущественно использоваться для создания разрежения. Другими словами, дана возможность гораздо более широкого интервала для создания разрежения, и улучшается эффективность создания разрежения двигателя. Посредством предоставления возможности создания разрежения в более широком диапазоне объемных расходов воздуха, минимальный изменяемый запас воздушного потока двигателя не нарушен. Подобным образом, управление топливовоздушным соотношением двигателя также не нарушено. Посредством улучшения создания разрежения из потока PCV при условиях холостого хода двигателя, управление объемного расхода воздуха холостого хода также улучшается. В дополнение, скорость потока PCV через маслоотделитель картера может поддерживаться по существу постоянной, тем самым, улучшая отделение масла в потоке PCV.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает систему двигателя, содержащую один или более диффузоров, аспираторов и/или эжекторов, присоединенных к системе принудительной вентиляции картера.
Фиг. 2-3 показывают примерные варианты осуществления одного или более диффузоров, аспираторов и/или эжекторов по фиг. 1.
Фиг. 4 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа осуществления протекания паров принудительной вентиляции картера через один или более диффузоров системы принудительной вентиляции картера для создания разрежения.
Фиг. 5 показывает примерный способ создания разрежения при осуществлении протекания паров принудительной вентиляции картера через регулируемый диффузор по фиг. 3.
Фиг. 6 показывает примерный способ создания разрежения при избирательном осуществлении протекания паров принудительной вентиляции картера через по меньшей мере один из многочисленных аспираторов по фиг. 2.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Последующее описание относится к системам и способам осуществления протекания воздуха и/или картерных газов в магистрали принудительной вентиляции картера (PCV) системы двигателя (такой как система двигателя по фиг. 1) через аспиратор для создания разрежения. На основании направления потока в магистрали PCV между впускным коллектором двигателя и картером, а, кроме того, на основании конфигурации аспираторов (таких как аспираторы по фиг. 2-3), поток может направляться через выбранный аспиратор. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения процедур управления, таких как по фиг. 4-6, чтобы направлять поток через выбранный аспиратор(ы) и накапливать созданное разрежение в вакуумном резервуаре для последующего использования. Таким образом, разрежение может быть создано независимо от направления потока (воздуха или картерных газов) в магистрали PCV. Дополнительно, может быть дана возможность создания разрежения для широкого диапазона условий работы двигателя.
Далее, со ссылкой на фиг. 1, она показывает примерную конфигурацию системы многоцилиндрового двигателя, в целом изображенного под позицией 10, которая может быть включена в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, содержащий контроллер 12, и вводом от водителя 130 транспортного средства посредством устройства 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для создания пропорционального сигнала PP положения педали.
Двигатель 10 может содержать нижнюю часть блока цилиндров двигателя, указанную в целом под позицией 26, которая может содержать картер 28 двигателя, заключающий в корпус коленчатый вал 30, с маслосборником 32, расположенным под коленчатым валом. Маслоналивное отверстие 29 может быть расположено на картере 28 двигателя, так чтобы масло могло подаваться в маслосборник 32. Маслоналивное отверстие 29 может содержать крышку 33 маслоналивного отверстия для уплотнения масляного отверстия 29, когда двигатель находится в действии. Трубка 37 масляного щупа также может быть расположена в картере 28 двигателя и может содержать масляный щуп 35 для измерения уровня масла в маслосборнике 32. В дополнение, картер 28 двигателя может содержать множество других отверстий для обслуживания компонентов в картере 28 двигателя. Эти отверстия в картере 28 двигателя могут поддерживаться закрытыми во время работы двигателя, так что система вентиляции картера (описанная ниже) может работать во время работы двигателя.
Верхняя часть блока 26 цилиндров двигателя может содержать камеру 34 сгорания (то есть цилиндр). Камера 34 сгорания может содержать стенки 36 камеры сгорания с поршнем 38, расположенным в них. Поршень 38 может быть присоединен к коленчатому валу 30, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Камера 34 сгорания может принимать топливо из топливной форсунки 45 (в материалах настоящего описания, сконфигурированной в качестве топливной форсунки непосредственного впрыска) и всасываемый воздух из впускного коллектора 42, который расположен ниже по потоку от дросселя 44. Блок 26 цилиндров двигателя также может содержать датчик 46 хладагента двигателя (ECT), расположенный на входе в контроллер 12 двигателя (подробнее описанный ниже в материалах настоящего описания).
Дроссель 44 может быть расположен на впуске двигателя для управления потоком воздуха, поступающим во впускной коллектор 42, и, например, может быть предварен выше по потоку компрессором 50, сопровождаемым охладителем 52 наддувочного воздуха. Воздушный фильтр 54 может быть расположен выше по потоку от компрессора 50 и может фильтровать свежий воздух, поступающий во впускной канал 13. Всасываемый воздух может поступать в камеру 34 сгорания через систему 40 впускных клапанов с кулачковым приводом. Подобным образом, сгоревшие выхлопные газы могут выходить из камеры 34 сгорания через систему 41 выпускных клапанов с кулачковым приводом. В альтернативном варианте осуществления, одна или более из системы впускных клапанов и системы выпускных клапанов могут быть с электроприводом.
Выпускные газообразные продукты сгорания выходят из камеры 34 сгорания через выпускной канал 60, расположенный выше по потоку от турбины 62. Датчик 64 выхлопных газов может быть расположен вдоль выпускного канала 60 выше по потоку от турбины 62. Турбина 62 может быть оборудована регулятором давления наддува, обводящим ее. Датчик 64 может быть датчиком, пригодным для обеспечения показания топливно-воздушного отношения выхлопных газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Датчик 64 выхлопных газов может быть соединен с контроллером 12.
В примере по фиг. 1, система 16 принудительной вентиляции картера (PCV) присоединена к впуску двигателя, так что газы в картере двигателя могут вентилироваться управляемым образом из картера. При условиях без наддува (когда давление в коллекторе (MAP) меньше, чем барометрическое давление (BP)), система 16 вентиляции картера всасывает воздух в картер 28 двигателя через сапунную или вентиляционную трубку 74. Трубка 74 вентиляции картера может быть присоединена к впускному каналу 13 свежего воздуха выше по потоку от компрессора 50. В некоторых примерах, сапунная трубка может быть присоединена ниже по потоку от воздушного фильтра 54 (как показано). В других примерах, трубка вентиляции картера может быть присоединена к впускному каналу 13 выше по потоку от воздушного фильтра 54.
Система 16 вентиляции картера также вентилирует газы из картера и во впускной коллектор 42 через трубопровод 76 (в материалах настоящего описания, также указываемый как магистраль 76 PCV), которые, в некоторых вариантах осуществления, могут содержать проточный клапан 78 PCV (то есть пассивный клапан, который имеет тенденцию перекрываться, когда поток происходит в противоположном направлении), чтобы обеспечивать непрерывное удаление картерных газов изнутри картера 28 двигателя до присоединения к впускному коллектору 42. Однако, в других примерах, трубопровод 76 может не содержать проточный клапан PCV. В, кроме того, других примерах, клапан PCV может быть клапаном с электронным управлением, который управляется контроллером 12. Как конкретизировано ниже, в некоторых вариантах осуществления, система 16 вентиляции картера может содержать множество параллельных трубопроводов, присоединенных между картером 28 двигателя и впускным коллектором 42 для направления паров и газов принудительной вентиляции картера между картером и впускным коллектором. Например, как показано на фиг. 1, могут быть предусмотрены параллельные трубопроводы 76 и 77 PCV.
Картерные газы могут содержать прорыв газообразных продуктов сгорания из камеры сгорания в картер. Состав картерных газов, протекающих через трубопровод (то есть сколько воздуха является свежим всасываемым воздухом, а сколько воздуха является несвежими картерными газами) оказывает влияние на определение того, когда держать работающими один или более аспираторов, присоединенных к трубопроводу (как конкретизировано ниже), поскольку давление в картере двигателя (которое, в значительной степени, зависит от рабочих скорости вращения и нагрузки двигателя) оказывает влияние на возможное направление потока между картером и впускным коллектором.
Магистраль 76 PCV может содержать однонаправленный маслоотделитель 80, который отфильтровывает масло из паров, выходящих из картера 28 двигателя, до того, как они повторно поступают во впускной коллектор 42. Еще один маслоотделитель 81 может быть расположен в трубопроводе 74 для удаления масла из потока газов, выходящих из картера во время работы с наддувом. В некоторых примерах, магистраль 76 PCV также может содержать датчик 82 разрежения, присоединенный к системе PCV. По существу, газы в картере двигателя состоят из несожженного топлива, несгоревшего воздуха и полностью или частично сгоревших газов. Кроме того, также присутствует масляный туман смазки. Различные маслоотделители 80, 81 предназначены для уменьшения выхода масляного тумана из картера через систему вентиляции картера.
На основании условий работы двигателя, поток газа в трубопроводах 76 и 77 может идти в обоих направлениях, из картера 28 двигателя во впускной коллектор 42 и/или из впускного коллектора 42 в картер 28 двигателя. Подобным образом, газ может протекать через сапунную трубку 74 в обоих направлениях, из картера 28 двигателя во впускной канал 13 и/или из впускного канала 13 в картер 28 двигателя. Например, при условиях без наддува, в которых MAP ниже, чем BP, картерные газы могут протекать через трубопровод 76 из картера 28 двигателя во впускной коллектор 42 наряду с тем, что воздух протекает через сапунную трубку 74 из впускного коллектора 13 в картер 28 двигателя. В сравнении, во время работы двигателя с наддувом (когда MAP находится выше, чем BP), воздух может протекать через трубопровод 76 из впускного коллектора 42 в картер 28 двигателя, и картерные пары могут протекать через сапунную трубку 74 из картера 28 двигателя во впускной канал 13. Однако, в вариантах осуществления, в которых трубопровод 76 содержит управляемый клапан PCV, клапан может предоставлять возможность потока только в одном направлении (то есть картерных газов из картера 28 двигателя во впускной коллектор 42) и не давать поток в противоположном направлении (то есть воздуха из впускного коллектора 42 в картер 28 двигателя).
В некоторых вариантах осуществления, система 16 вентиляции картера может содержать множество параллельных трубопроводов, присоединенных между картером 28 двигателя и впускным коллектором 42 для направления паров и газов принудительной вентиляции картера между картером и впускным коллектором. Например, трубопровод 76 системы 16 вентиляции картера может быть первым трубопроводом 76, и система вентиляции картера дополнительно может содержать второй трубопровод 77 (пунктирные линии), образованный параллельно первому трубопроводу 76. Второй трубопровод 77 может содержать маслоотделитель 83 для отделения масла из картерных паров по мере того, как они выходят из картера и до того, как они поступают во впускной коллектор. В некоторых вариантах осуществления, второй трубопровод 77 также может содержать специальный датчик разрежения (не показан). В одном из примеров, как изображено, первый трубопровод 76 содержит клапан 78 PCV наряду с тем, что второй, параллельный трубопровод 77 не содержит никакого клапана PCV. В результате этой конфигурации, может быть дана возможность двунаправленного потока картерных газов и/или воздуха между картером 28 двигателя и впускным коллектором 42 чрез второй трубопровод 77 наряду с тем, что может быть дана возможность всего лишь однонаправленного потока картерных газов (из картера 28 двигателя во впускной коллектор 42) через первый трубопровод 76.
Система 16 вентиляции картера дополнительно может содержать одно или более устройств создания разрежения, таких как один или более аспираторов, эжекторов и/или диффузоров, для приспосабливания потока паров вентиляции картера и использования их для создания разрежения. Например, система 16 вентиляции картера может содержать диффузор 24 в трубопроводе 76. Один или более диффузоров могут содержать однонаправленные диффузоры и двунаправленные диффузоры. По существу, двунаправленные диффузоры могут обеспечить двунаправленный поток газа и паров через диффузор, а следовательно, способны создавать разрежение во время обоих направлений потока через диффузор. В сравнении, однонаправленные диффузоры могут обеспечить поток газа и паров через диффузор только в выбранном направлении, а следовательно, способны создавать разрежение только во время специфичного направления потока через диффузор. Примерные конфигурации диффузора и варианты осуществления диффузора 24 подробнее показаны на фиг. 2-3.
В вариантах осуществления, в которых последовательность параллельных трубопроводов (таких как первый трубопровод 76 и второй трубопровод 77) присоединены между картером и впускным коллектором, каждый трубопровод может содержать специальный диффузор. Например, как изображено здесь и конкретизировано на фиг. 2, первый трубопровод 76 может содержать первый однонаправленный аспиратор или диффузор 24, которые дают разрежению возможность создаваться на диффузоре при первом направлении потока через трубопровод 76, наряду с тем, что второй параллельный трубопровод 77 содержит второй двунаправленный аспиратор или диффузор 25, который дает разрежению возможность создаваться на диффузоре во время обоих направлений потока через трубопровод 77. Каждый из диффузоров 24, 25, может быть присоединен к вакуумному резервуару 94 для накопления разрежения, созданного посредством использования потока через диффузор. В одном из примеров, вакуумный резервуар 94 является усилителем гидравлических тормозов, используемым тормозной системой транспортного средства для содействия торможению.
В некоторых вариантах осуществления, однонаправленный аспиратор, присоединенный в трубопроводе 76, может быть регулируемым, чтобы обеспечить изменяемый поток через него. Например, как конкретизировано со ссылкой на фиг. 3, регулируемый диффузор может быть диффузором с изменяемым проходным сечением, при этом проходное сечение диффузора может регулироваться, чтобы регулировать поток через диффузор, а следовательно, скорость создания разрежения на диффузоре. В альтернативных вариантах осуществления, диффузор может содержать альтернативный признак, который является регулируемым для изменения расхода и скорости создания разрежения.
Как конкретизировано в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 4-5, на основании направления потока через магистраль PCV (то есть через трубопроводы 76 и 77), а, кроме того, на основании конфигурации одного или более регулируемых диффузоров 24 в трубопроводах 76 и 77, разрежение может создаваться на диффузоре и накапливаться в вакуумном резервуаре 94. Накопленное разрежение затем может использоваться для приведения в действие различных вакуумных исполнительных механизмов двигателя. Таковые, например, могут содержать усилители тормозов транспортного средства, системы управления продувкой паров топлива и т.д. (не показаны). В альтернативных вариантах осуществления, разрежение, созданное на диффузоре, может прикладываться непосредственно к вакуумному исполнительному механизму.
Следует принимать во внимание, что, в качестве используемого в материалах настоящего описания, поток PCV указывает ссылкой на поток газов через магистраль PCV. Этот поток газов может содержать только поток всасываемого воздуха, только поток картерных газов и/или поток смеси воздуха и картерных газов, состав потока основан, по меньшей мере, на направлении потока, а также условиях MAP относительно BP при потоке.
В качестве примера, в то время как двигатель является работающим под легкой нагрузкой и при умеренном открывании дросселя, давление воздуха во впускном коллекторе может быть меньшим, чем давление воздуха в картере двигателя. Более низкое давление во впускном коллекторе втягивает свежий воздух в него, извлекая воздух из впускного канала 13 через вентиляционную трубку 74 картера, затем, через картер (в котором он разбавляется и смешивается с газообразными продуктами сгорания), через клапан 78 PCV и регулируемый диффузор 24 в трубопроводе 76 и во впускной коллектор 42. В качестве еще одного примера, когда двигатель является работающим с наддувом на высоких нагрузках и при большем открывании дросселя, давление воздуха впускного коллектора может быть большим, чем давление воздуха в картере двигателя. Более высокое давление впускного коллектора выталкивает свежий воздух в трубопровод 76 и через регулируемый диффузор 24, затем, через картер (в котором он разбавляется и смешивается с газообразными продуктами сгорания) и трубопровод 74 во впускной канал 12.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 108, порты 110 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 112 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 114, энергонезависимую память 116 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в том числе измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 58 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 46 температуры; давление PCV с датчика 82 разрежения; топливовоздушное соотношение выхлопных газов с датчика 64 выхлопных газов; и т.д. Более того, контроллер 12 может управлять и регулировать положение различных исполнительных механизмов на основании входного сигнала, принимаемого с различных датчиков. Эти исполнительные механизмы, например, могут содержать дроссель 44, системы 40, 41 впускных и выпускных клапанов, клапан 78 PCV и приводимые в действие диффузоры (как конкретизировано на фиг. 2-3). Постоянное запоминающее устройство 112 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 108 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерные способы и процедуры описаны в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 4-6.
Таким образом, система по фиг. 1 дает возможность способа создания разрежения в двигателе. Более точно, посредством осуществления протекания воздуха и/или картерных газов в обоих направлениях, между впускным коллектором и картером через диффузор, разрежение создают на диффузоре и накапливают в вакуумном резервуаре. Накопленное разрежение затем прикладывают в более позднее время к одному или более вакуумным исполнительным механизмам двигателя. Посредством предоставления разрежению возможности создаваться независимо от направления потока PCV, разрежение создают на более широком интервале потока PCV. В дополнение, разрежение может создаваться при уменьшении воздействия создания разрежения на минимальный изменяемый запас воздушного потока и запас топливовоздушного соотношения двигателя. Это дает возможность минимального возмущения в отношении стабильного управления топливовоздушным соотношением, что улучшает ездовые качества и выделения продуктов сгорания с выхлопными газами.
Фиг. 2 показывает первый вариант осуществления 200 системы PCV (такой как система 16 PCV по фиг. 1), содержащей множество аспираторов, которые могут использоваться в качестве диффузора 24 (и диффузора 25) по фиг. 1. В изображенном варианте осуществления, система PCV содержит каждый из первого трубопровода 202 (или первой магистрали PCV) и второго, параллельного трубопровода 204 (или второй магистрали PCV), присоединенных между картером 228 двигателя и впускным коллектором 242. Первый трубопровод 202 содержит первый аспиратор 203 притом, что второй трубопровод 204 содержит второй аспиратор 205. Первый аспиратор может быть первым, однонаправленным аспиратором, присоединенным к проточному клапану 278 PCV. Первый аспиратор 203 может иметь диаметр горловины, который имеет значение от 2,0 до 5,0 мм в диаметре. Клапан PCV может обеспечить однонаправленный поток через первый трубопровод 202 и первый аспиратор 203. Более точно, клапан 278 PCV может обеспечить поток картерных газов и паров из картера во впускной коллектор через первый трубопровод 202 и первый аспиратор 203, к примеру, при условиях холостого хода двигателя, но может делать невозможным поток воздуха из впускного коллектора в картер через первый трубопровод 202 и первый аспиратор 203, такой как во время состояний двигателя с наддувом. В сравнении, второй аспиратор 205 во втором трубопроводе 204 является двунаправленным аспиратором. Второй аспиратор 205 может иметь диаметр горловины, который имеет значение от 1,5 до 2,0 мм в диаметре. Таким образом, может быть дана возможность потока через второй аспиратор во время потока картерных газов из картера и во впускной коллектор, а также во время потока всасываемого воздуха из впускного коллектора в картер.
По существу, традиционные клапаны PCV, главным образом, могут быть механическими и могут менять полезную площадь сечения на основании расхода или давления. Такие клапаны также могут управляться контроллером (например, быть под управлением модуля управления силовой передачей (PCM) контроллера, или под управлением PCM). В материалах настоящего описания, посредством направления энергии потока в диффузор вместо расходования ее на отверстии, энергия потока может приспосабливаться под создание разрежения. В частности, вместо потери потока энергии на магистрали PCV на нагревание, достигается управление потоком при использовании энергии потока для создания разрежения. Посредством открывания клапана PCV все время использования регулируемого диффузора, устраняется необходимость дросселирования потока, который расположен в линию с диффузором.
При первом условии, такого как в условиях двигателя на холостом ходу, когда разрежение в коллекторе является более низким, чем пороговое давление (например, ниже 30 кПа), и наряду с тем, что MAP меньше, чем барометрическое давление (BP), картерные газы могут протекать в первом направлении из картера 228 двигателя во впускной коллектор 242. Более точно, воздух может втягиваться из выше по потоку от компрессора 50 вдоль трубки 274 вентиляции картера в картер 228 двигателя. Оттуда, картерные пары могут протекать через каждый из первого трубопровода 202 (через первый аспиратор 203) и второго трубопровода 204 (через второй аспиратор 205) во впускной коллектор 242. В дополнение, при условиях холостого хода двигателя, клапан 278 PCV может приводиться в открытое состояние контроллером двигателя, чтобы обеспечить поток по меньшей мере некоторой части картерных паров из картера во впускной коллектор через первый трубопровод. По мере того, как картерные газы и пары текут через первый трубопровод 202, разрежение создают на первом аспираторе 203 и втягивают в вакуумном исполнительном механизме вдоль первого вакуумного канала 212. В некоторых вариантах осуществления, запорный клапан 208 может содержаться в первом вакуумном канале 212 для обеспечения правильного направления потока.
Оставшаяся часть картерных газов может протекать через второй трубопровод 204. В то время как картерные газы текут через второй трубопровод 204, разрежение также создают на втором аспираторе 205 и втягивают во втором вакуумном исполнительном механизме вдоль второго вакуумного канала 214. В некоторых вариантах осуществления, запорный клапан 210 может содержаться во втором вакуумном канале 214 для обеспечения правильного направления потока. По существу, вследствие разницы в размерах отверстий между первым и вторым аспиратором, при первом направлении потока вентиляции картера из картера во впускной коллектор, первая, большая часть картерных газов может направляться через первый трубопровод 202 наряду с тем, что вторая, оставшаяся часть картерных газов может направляться через второй трубопровод 204. Как результат, первый аспиратор 203 может преобладать по созданию разрежения в условиях холостого хода двигателя (над вторым аспиратором 205). Однако, в альтернативных вариантах осуществления, первая часть картерных газов может направляться через первый трубопровод наряду с тем, что вторая, оставшаяся часть картерных газов направляется через второй трубопровод, при этом на основании условий работы, первая часть может быть меньшей, чем вторая часть, или по существу сходной с второй частью.
В одном из примеров, трубопровод, присоединенный к аспиратору 205, может быть открыт все время. В материалах настоящего описания, когда MAP больше, чем BP, свежий воздух вдувается в картер. Этот свежий воздух действует в качестве продувки или промывки газа. Затем, когда MAP меньше, чем BP, аспиратор 205 втягивает картерные газы во впускной коллектор для сгорания (или удаления). В этом состоянии низкого разрежения, клапан 278 PCV может быть открыт для обеспечения усиления разрежения.
В некоторых вариантах осуществления, положение (например, открывание) клапана 278 PCV может регулироваться во время осуществления протекания для регулирования расхода картерных газов через первый аспиратор. Более точно, расход картерных газов из картера во впускной коллектор может регулироваться для обеспечения объемного расхода воздуха холостого хода во впускном коллекторе. По существу, это также может давать требуемой скорости создания разрежения возможность обеспечиваться на аспираторе. В дополнение, расход через маслоотделитель 280, присоединенный к первому трубопроводу 202, может поддерживаться на требуемом уровне. Подобным образом, расход через маслоотделитель 281, присоединенный к трубке 274 вентиляции картера, также может поддерживаться на требуемом уровне. Посредством снижения колебаний расхода на маслоотделителях, присоединенных выше по потоку и ниже по потоку от картера, и поддержания по существу постоянных расходов через маслоотделители, эффективность отделения масла может существенно улучшаться (например, на или выше эффективности 99%).
Во время состояний двигателя не на холостом ходу, таких как когда двигатель вращается со скоростью вращения двигателя выше пороговой скорости вращения, и в то время как MAP находится над пороговым значением и выше, чем BP, картерные газы могут протекать во втором, противоположном направлении из впускного коллектора 242 в картер 228 двигателя. В качестве еще одного примера, во время состояний двигателя с наддувом, в то время как оцененное MAP находится выше, чем BP, воздух может протекать во втором направлении, из впускного коллектора в картер. То есть второе направление потока является противоположным первому направлению потока.
Во время осуществления протекания воздуха и/или газов через второй трубопровод 204 и второй аспиратор 205, расход через маслоотделитель 282, присоединенный ко второму трубопроводу 204, может поддерживаться на требуемом уровне. Посредством уменьшения колебаний расхода на маслоотделителе и поддержания по существу постоянного расхода через маслоотделитель, отделение масла может существенно улучшаться. Фиг. 6 показывает один из вариантов осуществления общей процедуры управления для регулирования потока картерных газов и воздуха через первый и/или второй аспиратор на основании, по меньшей мере, направления потока между впускным коллектором двигателя и картером, чтобы, тем самым, довести до максимума создание разрежения.
Фиг. 3 показывает вариант осуществления диффузора 300 с изменяемым проходным сечением, который может использоваться в качестве однонаправленного диффузора в системе двигателя по фиг. 1. В частности, диффузор 300 может использоваться в качестве диффузора 24 в магистрали 76 PCV по фиг. 1. Газы (например, картерные газы) могут поступать в регулируемый диффузор 300 через проем 302. Первый проем 302 создает впуск потока или канал воздушного потока диффузора с наибольшей площадью поперечного сечения. Газы впоследствии проходят через фильтр 304 перед поступлением в горловину 306 регулируемого диффузора. Регулируемый диффузор 300 дополнительно содержит регулируемое скользящее «яйцеобразное тело» 308. Посредством регулирования положения скользящего «яйцеобразного тела» 308 внутри горловины 306 регулируемого диффузора, площадь поперечного сечения горловины регулируемого диффузора может регулироваться. Например, при первом направлении потока из первого проема 302 по направлению ко второму проему 314, скользящее «яйцеобразное тело» 308 может перемещаться к первому проему 302, чтобы увеличивать проходное сечение регулируемого диффузора. Как результат, достигается увеличенная скорость движущего потока (или критический расход), которая приводит к увеличению разрежения, созданного посредством эффекта трубки Вентури. Это дает первому проему 302 возможность втягивать большее количество паров и газов принудительной вентиляции картера во время потока картерных газов из впускного коллектора в картер через трубопровод 76 по фиг. 1.
В изображенном примере, наружная (внешняя) поверхность скользящего «яйцеобразного тела» 308 профилирована подобно дождевой капле или крылу самолета, чтобы обеспечивать линейное изменение расхода, которое пропорционально продольному положению скользящего «яйцеобразного тела» 308 относительно самого узкого сужения, или горловины 306, регулируемого диффузора. Более точно, профили спроектированы так, чтобы минимальное пространство оставалось в зоне разрежения (то есть зоне, откуда втягивают разрежение). Задняя кромка скользящего «яйцеобразного тела» выполнена так, чтобы гарантировать восстановление давления и, тем самым, улучшать эффективность диффузора. Более точно, постепенное увеличение площади потока предоставляет кинетической энергии потока через диффузор возможность преобразовываться в энергию давления. Таким образом, дается возможность диапазона непрерывного изменяемого критического расхода через горловину 306. Следует принимать во внимание, что, в альтернативных вариантах осуществления, внешняя поверхность скользящего «яйцеобразного тела» может быть профилирована, чтобы давать постоянный критический расход по мере того, как регулируется продольное положение скользящего «яйцеобразного тела» в горловине 306. Кроме того, еще, скользящее «яйцеобразное тело» может быть сконструировано, чтобы менять эффективную площадь поперечного сечения дискретными приращениями вместо непрерывного способа, как изображено.
Положение скользящего яйцеобразного тела может меняться в ответ на изменение условий текучей среды, таких как давление, температура и состав втекающего газа, поступающего в регулируемый диффузор. Например, скользящее «яйцеобразное тело» может поддерживаться концентрическими тягами 316, образованными вдоль продольной оси «яйцеобразного тела». Посредством изменения положения концентрических тяг, может изменяться положение яйцеобразного тела 308 в горловине 306. В альтернативных вариантах осуществления, скользящее «яйцеобразное тело» может поддерживаться ребрами по внутреннему диаметру центральной опорной трубки. Пружина по выбору может быть добавлена для придания положения в ответ на поток или давление.
Регулируемый диффузор 300 дополнительно содержит второй проем 314, который создает выход потока диффузора. Таким образом, во время потока картерных газов в первом направлении через магистраль PCV, более точно, из картера во впускной коллектор, пары и газы вентиляции картера могут протекать из первого проема во второй проем, как изображено здесь сплошными стрелками. То есть пары могут поступать в регулируемый диффузор на первом проеме 302, а выходить на втором проеме 314. Из второго проема 314, пары затем поступают во впускной коллектор ниже по потоку от впускного дросселя перед поступлением в камеру сгорания. По мере того, как картерные газы ускоряются на протяжении узкого диффузора и теряют свое давление, создается разрежение. Созданное разрежение, в таком случае, втягивают из третьего проема 310 и накапливают в вакуумном резервуаре. Например, разрежение может накапливаться в усилителе гидравлических тормозов.
В некоторых вариантах осуществления регулируемого диффузора 300, диффузор может дополнительно содержать четвертый проем 312, также выполненный с возможностью втягивания разрежения, созданного на горловине 306 диффузора, в вакуумном резервуаре. Таким образом, когда включены в состав, картерные газы текут из картера во впускной коллектор, разрежение создают на горловине и втягивают из третьего проема 310 и/или четвертого проема 312 в вакуумном резервуаре.
Яйцеобразное тело 308 может быть сдвинуто полностью вправо, чтобы уплотнять диффузор в закрытом состоянии. Это предоставляет регулируемому диффузору возможность иметь исключительно однонаправленный поток. Например, во время потока всасываемого воздуха во втором направлении через магистраль PCV, более точно, из впускного коллектора в картер, яйцеобразное тело может перемещаться по направлению к выходу 314 (в изображенном примере, вправо), чтобы перекрывать диффузор и делать невозможным поток через него в таких условиях.
Во время каждого режима, перемещение скользящего «яйцеобразного тела» диффузора увеличивает или уменьшает давление (разрежение), создаваемое на диффузоре, посредством изменения расхода через систему PCV. Другими словами, регулирование проходного сечения диффузора может оказывать влияние на расход через систему PCV, соединенную с ним, предоставляя более высокому или более низкому разрежениям возможность быть созданными по мере того, как регулируется регулируемый диффузор. По существу, регулируемому диффузору нужно большее проходное сечение при условиях низкого разрежения в коллекторе, и меньшее проходное сечение при условиях высокого разрежения в коллекторе. Диффузору нужно нулевое проходное сечение во время отрицательного разрежения в коллекторе, то есть во время состояний с наддувом.
Например, во время первого режима работы диффузора, скользящее «яйцеобразное тело» может перемещаться по направлению к первому проему 302, чтобы открывать диффузор и увеличивать проходное сечение, и результирующую скорость создания разрежения. В сравнении, во время второго режима работы диффузора, скользящее «яйцеобразное тело» может перемещаться по направлению к второму проему 314 для закрывания и уменьшения проходного сечения, и результирующей скорости создания разрежения. Фиг. 5 показывает один из вариантов осуществления общей процедуры управления для регулирования проходного сечения диффузора с изменяемым проходным сечением на основании по меньшей мере направления и скорости потока в магистрали PCV между впускным коллектором двигателя и картером, чтобы, тем самым, доводить до максимума создание разрежения на диффузоре.
Далее, с обращением к фиг. 4, показан примерный способ 400 осуществления протекания газов, в обоих направлениях, между впускным коллектором и картером через регулируемый диффузор, чтобы создавать разрежение на диффузоре. Таким образом, разрежение может создаваться посредством использования потока PCV в любом направлении в магистрали PCV.
На этапе 402, оценивают и/или измеряют условия работы двигателя. Таковые могут включать в себя, например, скорость вращения двигателя, требуемый крутящий момент, уровень наддува, давление в коллекторе (MAP), расход воздуха коллектора (MAF), температуру двигателя, условия температуры и давления окружающей среды, барометрическое давление (BP), и т.д. На этапе 404, на основании оцененных условий работы двигателя, определяют направление потока принудительной вентиляции картера (PCV). Более точно, определяют, являются ли картерные газы протекающими в магистрали PCV из картера во впускной коллектор, или является ли воздух протекающим в магистрали PCV из впускного коллектора в картер. В одном из примеров, при первом условии, такого как в состояниях двигателя на холостом ходу, когда разрежение в коллекторе ниже, чем пороговое давление (например, ниже 30 кПа) и наряду с тем, что оцененное MAP меньше, чем барометрическое давление (BP), картерные газы могут протекать в первом направлении, из картера во впускной коллектор. В еще одном примере, при втором условии, такого как в состояниях двигателя с наддувом, когда разрежение в коллекторе находится выше, чем пороговое давление (например, выше 30 кПа), и наряду с тем, что оцененное MAP находится выше, чем BP, свежий воздух может протекать во втором направлении из впускного коллектора в картер, второе направление является противоположным первому направлению. В дополнение к направлению потока через магистраль PCV, расход газов, протекающих между впускным коллектором и картером, также определяют на основании оцененных условий работы двигателя.
На этапе 406, процедура включает в себя этап, на котором направляют газы через один или более диффузоров/аспираторов/эжекторов двигателя на основании направления потока в магистрали PCV. Аспираторы/регулируемые диффузоры могут быть расположены в одном или более трубопроводов между картером и впускным коллектором. Например, как конкретизировано со ссылкой на фиг. 2, магистраль PCV может содержать первый трубопровод, имеющий первый однонаправленный регулируемый диффузор, и второй трубопровод, имеющий второй двунаправленный регулируемый диффузор, второй трубопровод параллелен первому трубопроводу. Как конкретизировано на фиг. 5-6, направление газов через магистраль PCV может содержать этап, на котором избирательно осуществляют протекание газов через определенный аспиратор, если имеются в распоряжении многочисленные аспираторы. В качестве альтернативы, когда есть единственный аспиратор, такой как регулируемый диффузор, направление газов может содержать этап, на котором регулируют параметр регулируемого диффузора (например, регулировку проходного сечения диффузора с изменяемым проходным сечением), чтобы тем самым регулировать расход через диффузор. Расход картерных газов, протекающих через диффузор, может регулироваться на основании одного или более условий работы двигателя, в том числе, давления в коллекторе, давления наддува и барометрического давления. Расход через диффузор также может регулироваться на основании скорости вращения двигателя. По существу, посредством регулирования расхода через диффузор/аспираторы, может регулироваться скорость создания разрежения, а также объемный расход воздуха двигателя. Таким образом, расход газов, протекающих через диффузоры/аспираторы в магистрали PCV, требуемый расход PCV (а потому, требуемая скорость создания разрежения) может достигаться без нарушения запаса воздушного потока двигателя, в частности, на скоростях вращения двигателя на холостом ходу. Подобным образом, требуемый расход PCV достигается без оказания влияния на топливовоздушное соотношение выхлопных газов двигателя.
В одном из примеров, в котором двигатель дополнительно содержит один или более маслоотделителей выше по потоку и/или ниже по потоку от картера, отрегулированный расход PCV также может оказывать влияние на расход газов PCV через маслоотделитель(и). Таким образом, во время осуществления протекания газа PCV через регулируемые диффузоры, расход газа PCV может регулироваться, чтобы поток газов PCV через маслоотделитель также поддерживался на требуемом расходе. Например, расход через маслоотделитель картера может поддерживаться по существу постоянным. Таким образом, посредством предоставления возможности поддерживаться расходу PCV через маслоотделитель, эффективность отделения масла улучшается.
Затем, на этапе 408, способ включает в себя этап, на котором втягивают разрежение на диффузоре вследствие потока газов через диффузор/аспираторы. То есть поток PCV через диффузор может приспосабливаться и использоваться для создания разрежения. Дополнительно, разрежение, втягиваемое из диффузора, может накапливаться, например, в вакуумном резервуаре. На этапе 410, втягиваемое и накопленное разрежение прикладывают к одному или более вакуумным исполнительным механизмам двигателя, чтобы давать им возможность приводиться в действие. В одном из примеров, вакуумный резервуар может быть присоединен к усилителю гидравлических тормозов, при этом разрежение, накопленное в вакуумном резервуаре, используют для применения тормозов транспортного средства. Однако, в альтернативном варианте осуществления, усилитель гидравлических тормозов может быть присоединен непосредственно к диффузору. Здесь, гидравлический усилитель может действовать в качестве вакуумного резервуара для накопления разрежения во время некоторых условий (например, когда разрежение не требуется для приведения в действие тормозов транспортного средства) и может действовать в качестве вакуумного исполнительного механизма во время других условий (например, когда разрежение требуется для приведения в действие тормозов транспортного средства).
Таким образом, пары принудительной вентиляции картера могут подвергаться потоку в обоих направлениях, между впускным коллектором и картером, через регулируемый диффузор, чтобы создавать разрежение на диффузоре. Посредством втягивания разрежения из диффузора во время любого направления потока через диффузор, эффективность создания разрежения улучшается, к тому же, при уменьшении колебаний расхода воздуха двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 5, показан примерный способ 500 регулирования проходного сечения диффузора с изменяемым проходным сечением во время потока газов через магистраль PCV для втягивания разрежения на диффузоре.
На этапе 502, определяют, есть ли какой-нибудь поток газов (картерных газов или воздуха) между картером и впускным коллектором. Более точно, определяют, есть ли поток, независимо от направления потока. В одном из примеров, поток PCV определяют на основании выходного сигнала датчика расхода, присоединенного к системе PCV. В качестве альтернативы, поток PCV логически выводят из условий работы двигателя, к примеру, на основании MAP относительно BP.
Если поток подтвержден, то, на этапе 504, определяют, есть ли поток картерных газов из картера во впускной коллектор. В одном из примеров, может быть поток картерных газов из картера во впускной коллектор при условиях (положительного) разрежения в коллекторе, то есть когда нет наддува. В качестве еще одного примера, во время состояний двигателя на холостом ходу, таких как когда двигатель является вращающимся, но скорость вращения двигателя ниже пороговой скорости вращения, и в то время как MAP находится выше порогового значения, но ниже, чем BP, картерные газы могут протекать в первом направлении, из картера во впускной коллектор. В, кроме того, еще одном примере, при состоянии двигателя на холостом ходу, когда разрежение в коллекторе ниже, чем пороговое давление (например, ниже 30 кПа), и в то время как оцененное MAP меньше, чем барометрическое давление (BP), картерные газы могут протекать в первом направлении, из картера во впускной коллектор. По подтверждению потока из картера во впускной коллектор, на этапе 506, процедура включает в себя этап, на котором открывают клапан PCV в магистрали PCV, чтобы дать возможность потока картерных газов через регулируемый диффузор, в особенности, из первого проема регулируемого диффузора во второй проем диффузора, и создания разрежения на диффузоре. Дополнительно, расход через регулируемый диффузор может регулироваться для поддержания требуемого расхода PCV и/или требуемой скорости создания разрежения на диффузоре.
В одном из примеров, в тех случаях, когда регулируемый диффузор является диффузором с изменяемым проходным сечением, регулирование может включать в себя этап, на котором изменяют проходное сечение у диффузора с изменяемым проходным сечением. Например, для увеличения расхода через диффузор, скользящее яйцеобразное тело в горловине диффузора может перемещаться по направлению к проему диффузора, через который поступает поток. В качестве примера, при условиях низкого разрежения в коллекторе, проходное сечение регулируемого диффузора увеличивается посредством перемещения скользящего яйцеобразного тела по направлению к первому проему или впуску диффузора. В еще одном примере, при условиях более высокого разрежения в коллекторе, проходное сечение регулируемого диффузора уменьшается (но не перекрывается) посредством перемещения скользящего яйцеобразного тела по направлению ко второму проему или выходу диффузора.
Затем, на этапе 508, процедура включает в себя этап, на котором при осуществлении протекания картерных газов из первого проема во второй проем диффузора, втягивают разрежение, созданное на диффузоре, из третьего проема (и четвертого проема) регулируемого диффузора. Втягиваемое разрежение затем накапливают в вакуумном резервуаре и/или прикладывают к одному или более вакуумным исполнительным механизмам по необходимости.
Возвращаясь на этапе 504, если нет потока картерных газов из картера во впускной коллектор, определяют, что есть поток воздуха из впускного коллектора в картер. Например, в состоянии двигателя не на холостом ходу, таких как когда двигатель вращается с скоростью вращения двигателя выше пороговой скорости вращения, и в то время как MAP находится над пороговым значением и выше, чем BP, воздух может протекать во втором направлении, из впускного коллектора в картер. По подтверждению, на этапе 505, процедура включает в себя этап, на котором закрывают клапан PCV в магистрали PCV, чтобы сделать невозможным поток воздуха через регулируемый диффузор. По существу, во время этого состояния, никакого разрежения не создают на диффузоре. Дополнительно, проходное сечение регулируемого диффузора регулируют для придания непроницаемости диффузору в закрытом состоянии. Например, проходное сечение регулируемого диффузора уменьшают до нулевого проходного сечения посредством смещения скользящего яйцеобразного тела по направлению ко второму проему или выходу диффузора, тем самым, придавая непроницаемость диффузору в закрытом состоянии.
В одном из примеров, регулируемый диффузор может приводиться в действие в первом режиме, когда есть поток картерных газов в первом направлении, из картера во впускной коллектор. Затем, когда есть поток воздуха во втором, противоположном направлении, из впускного коллектора в картер, регулируемый диффузор может приводиться в действие во втором режиме. Во время первого режима, поток может направляться из первого проема во второй проем диффузора наряду с тем, что разрежение втягивают через третий проем. Одновременно, положение скользящего яйцеобразного тела регулируют для увеличения проходного сечения при условиях низкого разрежения в коллекторе при уменьшении проходного сечения при условиях более высокого разрежения в коллекторе. В сравнении, во время второго режима, поток может не направляться через диффузор, и разрежение может не создаваться на регулируемом диффузоре. Во время этого режима, положение скользящего яйцеобразного тела может регулироваться для обеспечения нулевого проходного сечения и уплотнения диффузора в закрытом состоянии.
Таким образом, посредством использования однонаправленного диффузора, имеющего изменяемое проходное сечение, который присоединен к клапану PCV в магистрали PCV, дана возможность направления только картерных газов на впуск движущего потока диффузора, присоединенный в системе впуска двигателя, чтобы создавать разрежение на диффузоре. Посредством открывания клапана, чтобы обеспечить поток через диффузор при выбранных условиях работы двигателя (таких как когда давление во впускном коллекторе меньше, чем барометрическое давление), и закрывания клапана, чтобы делать невозможным поток через диффузор во время других условий работы двигателя (таких как когда давление во впускном коллекторе больше, чем барометрическое давление), поток картерных газов в магистрали PCV может использоваться для создания разрежения при поддержании запаса объемного расхода воздуха.
Далее, с обращением к фиг. 6, показан примерный способ 600 регулирования направления потока PCV (содержащего воздух и газы PCV) через один или более аспираторов системы принудительной вентиляции картера, присоединенной к двигателю. Более точно, способ дает возможность потока через по меньшей мере один из множества аспираторов, присоединенных в магистрали PCV между картером и впускным коллектором, такого как множество аспираторов по фиг. 2, которые должны регулироваться для втягивания разрежения во время обоих направлений потока через магистраль PCV.
На этапе 602, как на этапе 502, определяют, есть ли какой-нибудь поток картерных газов и/или воздуха в магистрали PCV между картером и впускным коллектором. Более точно, определяют, есть ли поток, независимо от направления потока. В одном из примеров, поток PCV определяют на основании выходного сигнала датчика расхода, присоединенного к системе PCV. В качестве альтернативы, поток PCV логически выводят из условий работы двигателя, таких как MAP относительно BP.
Если поток подтвержден, то, на этапе 604, определяют, есть ли поток картерных газов из картера во впускной коллектор. В одном из примеров, во время состояний двигателя на холостом ходу, таких как когда разрежение в коллекторе ниже, чем пороговое давление (например, ниже 30 кПа) и наряду с тем, что оцененное MAP меньше, чем барометрическое давление (BP), газы PCV могут протекать в первом направлении из картера во впускной коллектор. В качестве еще одного примера, во время состояний двигателя на холостом ходу, таких как когда двигатель является вращающимся, но скорость вращения двигателя ниже пороговой скорости вращения, и в то время как MAP находится выше порогового значения, но ниже, чем BP, газы PCV могут протекать в первом направлении, из картера во впускной коллектор.
По подтверждению, что есть поток PCV из картера во впускной коллектор, на этапе 606, процедура включает в себя этап, на котором, при первом направлении потока вентиляции картера, направляют картерные газы через первый аспиратор, присоединенный между картером и впускным коллектором. По существу, первый аспиратор может быть первым однонаправленным аспиратором, присоединенным к клапану PCV, первый аспиратор и клапан PCV, расположены в первом трубопроводе, присоединенном между картером и впускным коллектором. В частности, контроллер двигателя может открывать клапан PCV, чтобы дать возможность потока через первый аспиратор. После открывания клапана PCV, по меньшей мере некоторая часть газа PCV может направляться через первый аспиратор.
Система PCV дополнительно может содержать второй трубопровод, присоединенный между картером и впускным коллектором, второй трубопровод параллелен первому трубопроводу. Второй, двунаправленный аспиратор может быть расположен во втором трубопроводе. Вследствие двунаправленной природы второго трубопровода, на этапе 606, процедура, по выбору, дополнительно может включать в себя этап, на котором направляют некоторую часть газа PCV из картера во впускной коллектор через второй аспиратор.
В некоторых вариантах осуществления, положение (например, открывание) клапана PCV, присоединенного к первому аспиратору, может регулироваться во время направления потока через первый аспиратор, чтобы, тем самым, регулировать расход газа PCV через первый аспиратор. Более точно, расход газа PCV может регулироваться для поддержания расхода воздуха холостого хода во впускном коллекторе. По существу, это также может давать требуемой скорости создания разрежения возможность обеспечиваться на аспираторе. В дополнение, в тех случаях, когда аспиратор присоединен к картеру двигателя через маслоотделитель, расход через маслоотделитель может поддерживаться на требуемом уровне. Посредством уменьшения колебаний расхода на маслоотделителе и поддержания по существу постоянного расхода через маслоотделитель, эффективность маслоотделителя может существенно улучшаться.
На этапе 608, процедура включает в себя этап, на котором при направлении через первый аспиратор, втягивают разрежение на первом аспираторе. В дополнение, если какой-нибудь поток направляют через второй аспиратор, разрежение втягивают на втором аспираторе. Втягиваемое разрежение затем может накапливаться в вакуумном резервуаре и/или прикладываться к одному или более вакуумных исполнительных механизмов по необходимости.
Здесь, в результате осуществления протекания по меньшей мере некоторой части газа PCV через первый аспиратор в первом трубопроводе и второй аспиратор во втором трубопроводе при условиях холостого хода двигателя, запас объемного расхода воздуха холостого хода двигателя может лучше поддерживаться во время формирования большей величины разрежения. В дополнение, достаточный поток PCV может выдаваться для принятия мер в ответ на повышение давления в картере двигателя.
Таким образом, картерные газы, текущие в первом направлении, из картера во впускной коллектор, могут подвергаться протеканию через по меньшей мере первый диффузор для создания разрежения на первом диффузоре. В дополнение, картерные газы могут подвергаться протеканию через второй диффузор, чтобы создавать разрежение на втором диффузоре. Посредством осуществления протекания первой, большей части картерных газов через первый диффузор и осуществления протекания второй, оставшейся части картерных газов через второй диффузор, по существу весь поток картерных газов может преимущественно приспосабливаться под создание разрежения при сохранении запаса воздушного потока.
Возвращаясь на этап 604, если поток в магистрали PCV из картера во впускной коллектор не подтвержден, то, на этапе 610, определяют, происходит ли поток в магистрали PCV из впускного коллектора в картер. В качестве примера, в состоянии двигателя не на холостом ходу, таких как когда двигатель вращается с скоростью вращения двигателя выше пороговой скорости вращения, и в то время как MAP находится над пороговым значением и выше, чем BP, газы PCV и/или воздух могут протекать во втором направлении, из впускного коллектора в картер. В качестве еще одного примера, во время состояний двигателя с наддувом, когда разрежение в коллекторе находится выше, чем пороговое давление (например, выше 30 кПа), и наряду с тем, что MAP находится выше, чем BP, воздух может протекать во втором направлении, из впускного коллектора в картер. То есть второе направление потока является противоположным первому направлению потока.
По подтверждению, что поток PCV происходит из впускного коллектора в картер, на этапе 612, процедура включает в себя этап, на котором при втором, противоположном направлении потока вентиляции картера, направляют газ и пары PCV через второй аспиратор (но не первый аспиратор), присоединенный между картером и впускным коллектором. По существу, второй аспиратор может быть вторым, двунаправленным аспиратором, расположенным во втором трубопроводе, присоединенном между картером и впускным коллектором. В частности, контроллер двигателя может закрывать клапан PCV, чтобы делать невозможным поток через первый аспиратор, к тому же, при направлении газа и паров PCV через второй аспиратор во втором трубопроводе.
Отсюда процедура возвращается на этап 608, на котором, при направлении через второй аспиратор, процедура включает в себя этап, на котором втягивают разрежение на втором аспираторе. Втягиваемое разрежение затем может накапливаться в вакуумном резервуаре и/или прикладываться к одному или более вакуумных исполнительных механизмов по необходимости.
Здесь, в результате осуществления протекания воздуха через второй аспиратор во втором трубопроводе при условиях не холостого хода двигателя (например, с наддувом), запас объемного расхода наддувочного воздуха может лучше поддерживаться при формировании большей величины разрежения. В дополнение, откачке паров PCV может быть дана возможность даже в условиях с наддувом и без потребности в дополнительных магистралях между впуском и картером.
В одном из примеров, система PCV может приводиться в действие в первом режиме при условиях холостого хода двигателя с открытым клапаном PCV для осуществления протекания картерных газов в первом направлении из картера во впускной коллектор через первый аспиратор. Более точно, первое направление потока может содержать поток исключительно картерных газов из картера во впускной коллектор. Система PCV дополнительно может приводиться в действие во втором режиме при условиях не холостого хода двигателя, таких как во время работы двигателя с наддувом, с закрытым клапаном PCV для осуществления протекания воздуха во втором, противоположном направлении, из впускного коллектора в картер, через второй аспиратор. Более точно, второе направление потока может содержать поток, по меньшей мере, всасываемого воздуха из впускного коллектора в картер. Во время обоих режимов (и соответственно, во время обоих состояний, холостого хода и не холостого хода, двигателя), разрежение втягивают из первого или второго аспиратора (при необходимости).
В качестве еще одного примера, система двигателя может содержать систему впуска двигателя, имеющую впускной коллектор и картер, первый и второй аспиратор, присоединенные между впускным коллектором и картером, клапан, присоединенный к первому аспиратору, и контроллер с машинно-читаемыми командами для осуществления протекания картерных газов в первом направлении, из картера во впускной коллектор, через первый аспиратор при условиях холостого хода двигателя, осуществления протекания, по меньшей мере, всасываемого воздуха во втором, противоположном направлении, из впускного коллектора в картер, через второй аспиратор при условиях не холостого хода двигателя, и при обоих условиях, втягивания разрежения из первого или второго аспиратора. Контроллер содержит дополнительные команды для открывания клапана при условиях холостого хода двигателя, чтобы обеспечить поток через первый аспиратор, при закрывании клапана при условиях не холостого хода двигателя, чтобы прекращать поток через первый аспиратор. Контроллер также может регулировать клапан, чтобы регулировать расход картерных газов через первый аспиратор при условиях холостого хода двигателя, расход картерных газов регулируют для поддержания объемного расхода воздуха холостого хода во впускном коллекторе. Система двигателя дополнительно может содержать первый маслоотделитель, присоединенный выше по потоку от картера, и второй маслоотделитель, присоединенный ниже по потоку от картера. При условиях как холостого хода, так и не холостого хода двигателя, расход картерных газов или всасываемого воздуха через маслоотделители также может поддерживаться по существу постоянным.
Таким образом, разрежение создают в магистрали PCV при обоих направлениях потока через магистраль PCV. Посредством предоставления картерным газам и/или воздуху возможности быть направленными через по меньшей мере один аспиратор независимо от направления потока между картером и впускным коллектором, поток PCV при условиях как холостого хода, так и не холостого хода двигателя преимущественно может использоваться для создания разрежения. Посредством расширения интервала для создания разрежения, эффективность создания разрежения во время работы двигателя улучшается, снижая необходимость во вспомогательных насосах. Посредством предоставления возможности, чтобы создание разрежения было разрешено в более широком диапазоне объемных расходов воздуха, лучше поддерживается минимальный изменяемый запас воздушного потока двигателя. Подобным образом, уменьшается влияние создания разрежения на топливовоздушное соотношение двигателя. Посредством улучшения создания разрежения из потока PCV при условиях холостого хода двигателя, регулирование объемного расхода воздуха холостого хода также улучшается. В дополнение, посредством поддержания расхода паров картера через один или более маслоотделителей картера, присоединенных выше по потоку и ниже по потоку от картера, улучшается эффективность отделения масла картерных газов.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, раскрытых в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, функций или операций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные операции, функции и/или действия могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления.
Кроме того, еще, следует понимать, что системы и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления или примеры не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как предполагаются многочисленные варианты. Соответственно, настоящее раскрытие содержит новейшие и неочевидные комбинации различных систем и способов, раскрытых в материалах настоящего описания, а также любые и все их эквиваленты.
Группа изобретений относится к области двигателестроения, а именно к системам вентиляции картера. Техническим результатом является повышение стабильности регулирования состава топливовоздушной смеси. Сущность изобретений заключается в том, что во время перемещения газа в обоих направлениях между впускным коллектором двигателя и картером газы направляются через один или более аспираторов для создания разрежения. Созданное разрежение затем может использоваться для управления различными вакуумными исполнительными механизмами двигателя. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Способ для двигателя, включающий в себя этап, на котором в системе принудительной вентиляции картера, содержащей
первый, однонаправленный диффузор и второй, двунаправленный диффузор, осуществляют протекание газов в обоих направлениях между впускным коллектором ниже по потоку от впускного дросселя и картером посредством по меньшей мере одного из первого, однонаправленного и второго, двунаправленного диффузоров, при этом
при осуществлении протекания газов в обоих направлениях создают разрежение на по меньшей мере одном из первого и второго диффузоров.
2. Способ по п. 1, в котором осуществление протекания газа в обоих направлениях включает в себя этапы, на которых, при первом условии, осуществляют протекание картерных газов в первом направлении из картера во впускной коллектор, а при втором условии осуществляют протекание всасываемого воздуха во втором направлении из впускного коллектора в картер.
3. Способ по п. 2, в котором система принудительной вентиляции картера (PCV) содержит первый трубопровод, содержащий первый, однонаправленный регулируемый диффузор ниже по потоку от клапана PCV, и второй трубопровод, содержащий второй, двунаправленный регулируемый диффузор, присоединенный между впускным коллектором и картером, при этом первый трубопровод параллелен второму трубопроводу, причем при первом условии клапан PCV открывают, а при втором условии клапан PCV закрывают.
4. Способ по п. 3, в котором осуществление протекания газов через по меньшей мере один из первого и второго диффузоров включает в себя этапы, на которых, при первом условии, осуществляют протекание картерных газов в первом направлении через по меньшей мере первый диффузор и создают разрежение на первом диффузоре, а при втором условии осуществляют протекание всасываемого воздуха во втором направлении через второй диффузор, но не первый диффузор, и создают разрежение на втором диффузоре.
5. Способ по п. 4, в котором осуществление протекания картерных газов в первом направлении через по меньшей мере первый диффузор включает в себя этапы, на которых осуществляют протекание первой, большей части картерных газов через первый диффузор и осуществляют протекание второй оставшейся части картерных газов через второй диффузор.
6. Способ по п. 5, в котором первое условие включает в себя давление в коллекторе меньшее, чем барометрическое давление, а второе условие включает в себя давление в коллекторе большее, чем барометрическое давление.
7. Способ по п. 6, в котором, при первом условии, разрежение, созданное на первом диффузоре, накапливают в вакуумном резервуаре, и при втором условии разрежение, созданное на втором диффузоре, накапливают в вакуумном резервуаре.
8. Способ по п. 7, в котором вакуумный резервуар является усилителем гидравлических тормозов.
9. Способ по п. 8, в котором каждый из первого и второго регулируемых диффузоров присоединен к картеру через соответствующие маслоотделители, при этом при осуществлении протекания газов в обоих направлениях расход газов через соответствующие маслоотделители поддерживают на требуемом расходе.
10. Способ по п. 9, в котором первый диффузор содержит клапан, при этом при первом условии расход картерных газов через первый диффузор регулируют посредством регулирования открывания клапана, причем регулирование основано на одном или более из давления в коллекторе, давления наддува, барометрического давления и скорости вращения двигателя.
11. Способ по п. 9, в котором первый диффузор является диффузором с изменяемым проходным сечением, при этом при первом условии расход картерных газов через первый диффузор регулируют посредством изменения проходного сечения диффузора с изменяемым проходным сечением.
12. Способ, включающий в себя этап, на котором осуществляют протекание газов в обоих направлениях между впускным коллектором ниже по потоку от впускного дросселя и картером посредством регулируемого диффузора, причем осуществление протекания газов включает в себя этапы, на которых, при первом условии, осуществляют протекание картерных газов в первом направлении через первый диффузор при создании разрежения на первом диффузоре, а при втором условии осуществляют протекание всасываемого воздуха во втором противоположном направлении через второй диффузор при создании разрежения на втором диффузоре.
13. Способ, включающий в себя этап, на котором осуществляют протекание газов в обоих направлениях между впускным коллектором ниже по потоку от впускного дросселя и картером посредством диффузора, причем осуществление протекания газов включает в себя этапы, на которых, при первом условии, осуществляют протекание картерных газов в первом направлении через первый диффузор с изменяемым проходным сечением при создании разрежения на первом диффузоре, а при втором условии осуществляют протекание всасываемого воздуха во втором противоположном направлении через второй диффузор при создании разрежения на втором диффузоре.
| US2007199550 A1 30.08.2007 | |||
| US2010077972 A1 01.04.2010 | |||
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ КАРТЕРНЫХ ГАЗОВ | 2005 |
|
RU2382213C2 |
| US2010300413 A1 02.12.2010 | |||
| УСТРОЙСТВО для ЭЖЕКЦИОННОГО ОТСОСА ГАЗОВ | 0 |
|
SU191277A1 |
