СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2017 года по МПК F01M13/02 F02B25/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данная заявка относится к аспиратору для регулирования потока картерных газов во впускной коллектор двигателя. Аспиратор выполняет функцию клапана принудительной вентиляции картера при дополнительной службе в качестве источника разрежения в некоторых условиях.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Несгоревшее топливо и другие продукты сгорания могут прорываться мимо поршня двигателя внутреннего сгорания (например, двигателя внутреннего сгорания транспортного средства) в картер двигателя. Получающиеся в результате газы в картере двигателя, часто указываемые ссылкой как «прорывные» газы, могут осуществлять вклад в образование осадка в подаче моторного масла. Кроме того, прорывные газы могут создавать избыточное давление в картере двигателя, приводя к нежелательной протечке прокладки поддона картера и уплотнениях картера двигателя.

Чтобы избежать этих проблем, двигатель может содержать систему принудительной вентиляции картера (PCV), присоединенную к впуску, которая служит для вентиляции прорывных газов из картера двигателя на впуск. Система PCV может содержать клапан PCV, находящийся между картером двигателя и впускным каналом двигателя, чтобы регулировать поток прорывных газов из картера двигателя во впускной коллектор. Такое регулирование может быть необходимо, так как характеристики разрежения во впускном коллекторе могут не соответствовать требованиям потока для надлежащей вентиляции картера. Например, поскольку выработка прорывных газов может быть наибольшей в условиях двигателя с высокой нагрузкой и очень незначительной в условиях двигателя на холостом ходу и с низкой нагрузкой, разрежение во впускном коллекторе может быть низким в условиях высокой нагрузки и высоким в условиях двигателя на холостом ходу и с низкой нагрузкой. Таким образом, разрежение во впускном коллекторе без посторонней помощи может не обеспечивать достаточную вентиляцию картера двигателя в условиях высокой нагрузки, несмотря на это, слишком большая вентиляция картера двигателя может происходить в условиях холостого хода и низкой нагрузки вследствие высокого разрежения во впускном коллекторе, присутствующего в этих условиях. Кроме того, регулирование прорывных газов в магистрали PCV («потока PCV») может быть необходимым, чтобы обеспечивать топливно-воздушное соотношение во впускном коллекторе, которое дает возможность эффективной работы двигателя. Например, если поток PCV не меняется пропорционально нормальному топливно-воздушному соотношению, получаемому во впускном коллекторе, поток PCV может вынуждать топливно-воздушную смесь, втягиваемую во впускной коллектор, становиться слишком бедной для эффективной работы двигателя.

Различные типы клапанов PCV могут использоваться в системах PCV двигателя для регулирования потока PCV. Типичный клапан вентиляции картера двигателя ограничивает поток небольшим жиклером, когда существует глубокое разрежение во впускном коллекторе, и является в меньшей степени ограничительным в отношении потока (большим жиклером), когда существует неглубокое разрежение во впускном коллекторе. Одна из стандартных конфигураций клапана PCV содержит по существу конический элемент, расположенный внутри корпуса клапана, в котором конус ориентирован в пределах корпуса, чтобы его заостренный конец был обращен к торцу корпуса клапана, который сообщается с впускным коллектором. Когда отсутствует разрежение во впускном коллекторе, например, в условиях выключенного двигателя, пружина удерживает основание конуса посаженным на торец корпуса клапана, который сообщается с картером двигателя, чтобы клапан PCV был полностью закрыт. Хотя клапан PCV полностью закрыт, жиклер, продолжающийся через длину конуса, предоставляет возможность дозирования постоянной величины потока PCV через клапан PCV. В противоположность, когда есть высокий уровень разрежения во впускном коллекторе, например, в условиях холостого хода или замедления двигателя, конус перемещается вверх в пределах корпуса клапана по направлению к торцу впускного коллектора корпуса клапана вследствие незначительного увеличения разрежения во впускном коллекторе. В это время клапан PCV по существу закрыт, и поток PCV движется через небольшой кольцевой проем между конусом и корпусом клапана. Так как всего лишь минимальные прорывные газы могут присутствовать в условиях холостого хода или замедления двигателя, небольшой кольцевой проем может быть достаточным для вентиляции картера двигателя. Когда разрежение во впускном коллекторе находится на более низком уровне, например, во время операции частичного дросселирования, конус перемещается ближе к торцу картера двигателя корпуса клапана, и поток PCV движется через больший кольцевой проем между конусом и корпусом клапана. В это время клапан PCV частично открыт. Во время операции частичного дросселирования может быть повышенное количество присутствующих прорывных газов относительно условий холостого хода и замедления двигателя, и, таким образом, больший кольцевой проем может быть надлежащим для вентиляции картера двигателя. В заключение дополнительное уменьшение разрежения во впускном коллекторе (наряду с тем, что разрежение во впускном коллекторе все еще больше, чем ноль), например, в условиях высокой нагрузки, перемещает конус еще ближе к торцу картера двигателя корпуса клапана, и поток PCV движется через еще больший кольцевой проем между конусом и корпусом клапана. В это время клапан PCV считается полностью открытым, так что поток PCV через клапан доведен до максимума. Полностью открытое состояние клапана PCV вполне пригодно для условий высокой нагрузки, поскольку во время этих условий может быть увеличенное количество прорывных газов. Таким образом, состояние открывания клапана PCV находится под влиянием разрежения в коллекторе, и расход клапана PCV пропорционален разрежению в коллекторе. Минимальный расход клапана PCV определяется размерами жиклера в коническом элементе, так как поток PCV дозируется через жиклер, когда клапан PCV находится в полностью закрытом положении. В условиях, в которых давление во впускном коллекторе превышает давление в картере двигателя, поток PCV может двигаться через клапан обратно (в качестве «обратного потока PCV») по направлению в картер двигателя. Системы PCV могут быть или могут не быть выполненными с возможностью предотвращения такой работы, так как минимальная величина обратного потока PCV через жиклер в конусе может представлять или может не представлять собой проблемы для работы двигателя.

В дополнение к клапану PCV аспиратор может содержаться в магистрали PCV для формирования разрежения посредством потока PCV. Использование картерных газов в качестве побудительного потока для аспиратора может быть полезным по той причине, что оно избегает проблемы насыщения управления дросселем двигателя в условиях прогретого холостого хода с низкими нагрузками привода вспомогательного оборудования передка автомобиля. Один из примерных подходов для направления побудительного потока картерных газов через аспиратор для формирования разрежения показан в US 2011/0132311. В одном из вариантов осуществления система PCV находится в сообщении с впускным коллектором через аспиратор. Вовлекающий впуск аспиратора находится в сообщении с вакуумным резервуаром. Кроме того, пассивный регулировочный клапан расположен между системой PCV и впускным коллектором для ограничения сообщения из впускного коллектора в систему PCV. Пассивный регулировочный клапан описан в качестве имеющего характеристику потока, подобную клапану PCV. Картерные газы, вентилируемые во впускной коллектор, сначала текут через пассивный регулировочный клапан, затем через побудительный впуск аспиратора (втягивающий воздух из вовлекающего впуска) и в заключение покидают аспиратор через выпуск. Таким образом, воздух и картерные газы могут использоваться для формирования разрежения при принудительной вентиляции картера.

Авторы в материалах настоящего описания выявили, что как формирование разрежения, так и регулирование потока PCV могут достигаться посредством одиночного компонента. В одном из примеров изобретатели в материалах настоящего описания предложили аспиратор, который функционирует в качестве как клапана PCV, так и источника разрежения, когда выполнен в системе PCV, описанной в материалах настоящего описания. Система PCV, оборудованная таким аспиратором, преимущественно может добиваться формирования разрежения и регулирования потока PCV посредством единственного компонента. Использование этого многофункционального аспиратора может снижать затраты на производство и установку и упрощать управление системой PCV, к тому же наряду с достижением преимуществ, связанных с использованием прорывных газов для формирования разрежения. Кроме того, так как этот аспиратор может быть единственным клапаном PCV в системе в некоторых вариантах осуществления, энергия потока PCV, которая в ином случае растрачивалась бы впустую на жиклере клапана PCV, может использоваться для формирования разрежения в некоторых условиях.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Один из примерных способов для двигателя, оборудованного таким аспиратором, включает в себя этапы, на которых:

в первом режиме работы, по меньшей мере частично, открывают аспиратор и осуществляют поток картерных газов через аспиратор;

во втором режиме работы полностью закрывают аспиратор и дозируют картерные газы через жиклер штыря аспиратора.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором выбирают режим работы на основании состояния разрежения, запросов разрежения и ограничений расхода PCV.

В одном из вариантов предложен способ, в котором открывание и закрывание аспиратора включает в себя этап, на котором управляют положением штыря относительно горизонтального проточного канала аспиратора.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором формируют разрежение на вакуумном отверстии аспиратора при первом режиме работы.

В одном из вариантов предложен способ, в котором аспиратор регулирует поток PCV и формирует от меньшего до никакого разрежения на вакуумном отверстии при втором режиме работы.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором управляют положением штыря посредством исполнительного механизма на основании условий работы двигателя.

В одном из аспектов изобретения предложена система двигателя, содержащая:

только один аспиратор, который содержит горизонтальный канал со сходящимся впуском, присоединенным к картеру двигателя, и расходящимся выпуском, присоединенным к впускному коллектору, исполнительный механизм, перемещающий штырь внутри промежутка между впуском и выпуском, и вакуумное отверстие, присоединенное к промежутку напротив исполнительного механизма,

при этом штырь содержит вертикальный набор сопел, причем впуск и выпуск выполнены с возможностью соединения через каждое сопло в зависимости от положения штыря.

В одном из вариантов предложена система, в которой каждое сопло имеет разную характеристику формирования разрежения и разную характеристику расхода, при этом сопло, соответствующее условиям работы двигателя, соединяет впуск и выпуск.

В одном из вариантов предложена система, в которой условия работы двигателя включают в себя состояние разрежения, запросы разрежения и ограничения расхода PCV.

В одном из вариантов предложена система, в которой штырь содержит жиклерное сопло и сходящееся-расходящееся сопло, при этом только аспиратор регулирует поток PCV в системе.

В одном из вариантов предложена система, в которой аспиратор является источником разрежения, когда сходящееся-расходящееся сопло соединяет впуск и выпуск.

В одном из вариантов предложена система, в которой вакуумное отверстие присоединяет аспиратор к вакуумному резервуару через запорный клапан.

В одном из вариантов предложена система, в которой исполнительный механизм является электрическим исполнительным механизмом.

В одном из аспектов изобретения предложен способ для двигателя, включающий в себя этап, на котором:

регулируют положение штыря аспиратора для регулирования потока PCV и формирования изменяемых уровней разрежения, аспиратор содержит горизонтальный канал со сходящимся впуском, присоединенным к картеру двигателя, и расходящимся выпуском, присоединенным к впускному коллектору, вертикальный канал, продолжающийся через горизонтальный канал в месте соединения впуска и выпуска, и исполнительный механизм в вертикальном канале, регулирующий площадь поперечного сечения горизонтального потока в месте соединения посредством штыря с по меньшей мере одним жиклером.

В одном из вариантов предложен способ, в котором аспиратор регулирует поток PCV, когда жиклер расположен в горизонтальном канале, при этом аспиратор формирует разрежение, когда жиклер не расположен в горизонтальном канале.

В одном из вариантов предложен способ, в котором характеристики потока PCV и формирования разрежения в месте соединения зависят от того, какое одно из множества сопел штыря в настоящее время расположено напротив места соединения.

В одном из вариантов предложен способ, в котором площадь поперечного сечения горизонтального потока в месте соединения зависит от степени продолжения штыря в горизонтальном канале.

В одном из вариантов предложен способ, в котором исполнительный механизм управляет степенью продолжения штыря в горизонтальном канале, чтобы добиваться требуемой характеристики формирования разрежения и требуемой характеристики расхода.

В одном из вариантов предложен способ, в котором вертикальный канал содержит вакуумное отверстие на противоположной стороне места соединения от исполнительного механизма, при этом поток картерных газов через горизонтальный канал формирует разрежение на вакуумном отверстии, когда площадь поперечного сечения горизонтального потока в месте соединения больше, чем пороговое значение, при этом вакуумное отверстие присоединяет аспиратор к вакуумному резервуару через запорный клапан.

В одном из вариантов предложен способ, в котором исполнительный механизм является электрическим исполнительным механизмом или пневматическим исполнительным механизмом.

В одном из аспектов изобретения предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

в первом режиме работы, формируют разрежение посредством осуществления потока картерных газов через канал аспиратора;

во втором, другом режиме работы дозируют картерные газы через жиклер постоянного размера, ограничивающий в большей степени, чем канал.

Таким образом, аспиратор может управляться, чтобы обеспечивать надлежащее регулирование потока PCV и формирование разрежения для текущего режима работы. Посредством новейшего включения жиклера в штырь аспиратора аспиратор может функционировать в качестве полностью закрытого клапана PCV в некоторых условиях, тогда как в других условиях аспиратор может функционировать в качестве по существу закрытого, частично открытого или полностью открытого клапана PCV при одновременном формировании разрежения посредством потока картерных газов через аспиратор. Разрежение, сформированное аспиратором, преимущественно может использоваться для приведения в действие, задействования тормозов транспортного средства, продувки бачка для топлива, улучшения запуска двигателя, выполнения проверки герметичности и т.д.

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 аспиратор, соединяющий систему принудительной вентиляции картера с впуском двигателя.

Фиг. 2 - вид в разрезе первого примерного варианта осуществления аспиратора по фиг. 1, содержащего электрический соленоидный исполнительный механизм.

Фиг. 3A-3C - вид в разрезе фрагмента первого варианта осуществления аспиратора по фиг. 2 с разными положениями штыря.

Фиг. 3D - вид штыря варианта осуществления аспиратора по фиг. 3A-3C вдоль плоскости D, как указано на фиг. 3A.

Фиг. 4A-4B - виды в разрезе фрагмента второго варианта осуществления аспиратора по фиг. 2 с разными положениями штыря.

Фиг. 4C - вид штыря варианта осуществления аспиратора по фиг. 4A-4B вдоль плоскости C, как указано на фиг. 4A.

Фиг. 5 - вид в разрезе второго примерного варианта осуществления аспиратора по фиг. 1, содержащего вакуумный исполнительный механизм.

Фиг. 6 - примерный способ работы аспиратора по фиг. 1.

Фиг. 7A - первый примерный способ выбора режима управления аспиратора, который должен использоваться вместе со способом по фиг. 6.

Фиг. 7B - второй примерный способ выбора режима управления аспиратора, который должен использоваться вместе со способом по фиг. 6.

Фиг. 8 - примерный способ выбора положения штыря, который должен использоваться вместе со способом по фиг. 6.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание относится к системам и способам использования аспиратора (например, аспиратора по фиг. 2 или фиг. 5) как для вентиляции картера двигателя, так и для формирования разрежения. Аспиратор может функционировать в качестве клапана PCV, и поток PCV через аспиратор может формировать разрежение в зависимости от положения штыря аспиратора, штырь содержит жиклер, через который дозируется поток PCV, когда аспиратор полностью закрыт. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью для исполнения управляющих процедур, таких как способы по фиг. 6-8, чтобы выбирать режим работы аспиратора и управлять исполнительным механизмом для перемещения штыря в положение, соответствующее выбранному режиму работы и текущему состоянию разрежения, текущим запросам разрежения и ограничениям двигателя по расходу аспиратора. Таким образом, аспиратор в магистрали PCV, соединяющей картер двигателя и впуск двигателя, может служить в качестве клапана PCV, таким образом, снижая потребность, чтобы любое другое средство регулирования потока PCV содержалось в системе PCV, к тому же при службе в качестве средства для формирования разрежения в некоторых условиях. Кроме того, положение штыря аспиратора может управляться посредством электрического соленоидного исполнительного механизма или вакуумного исполнительного механизма для достижения требуемого состояния аспиратора, в котором аспиратор дозирует картерные газы через жиклер в штыре при полностью закрытом состоянии, и в котором аспиратор формирует переменные величины разрежения с регулируемыми расходами при различных, не полностью закрытых состояниях (например, частично открытого, полностью открытого или по существу закрытого). Например, когда аспиратор является источником разрежения, величина сформированного разрежения может меняться в зависимости от степени продолжения штыря в горизонтальном канале аспиратора. В качестве альтернативы штырь может содержать набор переключаемых сопел, каждое сопло имеет разные характеристики формирования разрежения и расхода.

Далее со ссылкой на фиг. 1 он показывает примерную конфигурацию системы многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, в целом изображенного под 10, которая может содержаться в силовой установке автомобильного транспортного средства. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, содержащей контроллер 12, и входными сигналами от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали.

Двигатель 10 может содержать нижнюю часть блока цилиндров двигателя, указанную в целом под 26, которая может содержать картер 28 двигателя, заключающий в оболочку коленчатый вал 30, с маслосборником 32, расположенным под коленчатым валом. Маслозаливная горловина 29 может быть расположена на картере 28 двигателя так, чтобы масло могло подаваться в маслосборник 32. Маслозаливная горловина 29 может содержать крышку 33 маслозаливной горловины для уплотнения масляной горловины 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 при работе двигателя, так что система вентиляции картера (описанная ниже) может работать при работе 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 выполненной 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 56. 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 может 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 выдачи показания топливно-воздушного соотношения 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 двигателя. В условии 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 двигателя может быть присоединена к впускному каналу 13 свежего воздуха выше по потоку от компрессора 50. В некоторых примерах трубка вентиляции картера 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 PCV также вентилирует газы из картера двигателя во впускной коллектор 42 через трубопровод 76 (в материалах настоящего описания также указываемый ссылкой как магистраль 76 PCV). Следует принимать во внимание, что в качестве используемого в материалах настоящего описания поток PCV указывает ссылкой на поток газов через трубопровод 76 из картера двигателя во впускной коллектор. Подобным образом в качестве используемого в материалах настоящего описания обратный поток PCV указывает ссылкой на поток газов через трубопровод 76 из впускного коллектора в картер двигателя. Обратный поток PCV может возникать, когда давление во впускном коллекторе является более высоким, чем давление в картере двигателя. В некоторых примерах система 16 PCV может быть оборудована средством для предотвращения обратного потока PCV. В других примерах возникновение обратного потока PCV может быть неважным или даже требуемым; в этих примерах система 16 PCV может исключать средство для предотвращения обратного потока PCV или, например, преимущественно может использовать обратный поток PCV для формирования разрежения.

Газы в картере 28 двигателя могут состоять из несгоревшего топлива, несожженного воздуха и полностью или частично сгоревших газов. Кроме того, также может присутствовать смазочный масляный туман. По существу, различные маслоотделители могут содержаться в системе 16 вентиляции картера двигателя для уменьшения выхода масляного тумана из картера двигателя через систему PCV. Например, 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 двигателя при работе с наддувом. Дополнительно магистраль 76 PCV также может содержать датчик 82 разрежения, присоединенный к системе PCV.

Система 16 вентиляции картера может содержать одно или более устройств формирования разрежения, таких как один или более аспираторов, эжекторов и/или диффузоров, для приспосабливания потока паров вентиляции картера и использования их для формирования разрежения. Например, система 16 PCV может содержать аспиратор 24 в трубопроводе 76. Примерные варианты осуществления аспиратора 24 описаны подробнее со ссылкой на фиг. 2-5.

Аспиратор 24 регулирует поток PCV. Конкретнее аспиратор 24 функционирует в качестве клапана PCV и в силу этого уменьшает необходимость, чтобы какие бы то ни было существующие клапаны PCV содержались в магистрали 76 PCV. Как описано выше, регулирование потока PCV может быть необходимым, чтобы гарантировать достижения требования к потоку для надлежащей вентиляции картера двигателя, и чтобы гарантировать, что топливно-воздушное соотношение во впускном коллекторе дает возможность эффективной работы двигателя. Несмотря на то, что аспиратор 24 может быть единственным клапаном PCV в магистрали 76 PCV, и, таким образом, только аспиратор может регулировать поток PCV в системе, следует принимать во внимание, что один или более существующих клапанов PCV также может содержаться в магистрали 76 PCV наряду с аспиратором, не выходя из объема настоящего раскрытия.

В некоторых условиях в дополнение к регулированию потока PCV аспиратор 24 формирует разрежение. Вакуумное отверстие аспиратора 24 может быть присоединено к вакуумному резервуару 94 для накопления формируемого разрежения. Накопленное разрежение затем может использоваться для приведения в действие различных вакуумных исполнительных механизмов двигателя. Таковые, например, могут включать в себя усилители тормозов транспортного средства, системы управления продувкой паров топлива и т.д. В альтернативных вариантах осуществления разрежение, сформированное на аспираторе, может прикладываться непосредственно к вакуумным исполнительным механизмам. Кроме того, накопленное разрежение может использоваться для различных других целей, таких как запуск двигателя, проверка герметичности картера двигателя и т.д.

Как показано на фиг. 1, вакуумный резервуар 94 также может быть соединен с впускным коллектором 42 через канализационный тракт 92. Канализационный тракт 92 содержит запорный клапан 96, который предотвращает обратный поток из вакуумного резервуара во впускной коллектор. Включение канализационного тракта 92 в систему дает вакуумному резервуару (или потребителю вакуума) возможность использовать наилучший, имеющийся в распоряжении источник разрежения: разрежение, формируемое аспиратором 24, или разрежение во впускном коллекторе.

Режим работы аспиратора 24 может выбираться контроллером 12. Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, содержащего 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; топливно-воздушное 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 и электрический соленоид, которые будут описаны ниже со ссылкой на фиг. 2. Постоянное запоминающее устройство 112 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 108 для исполнения 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. 6-8. Например, фиг. 7A-7B изображают примерные способы выбора режима работы аспиратора.

Таким образом, система по фиг. 1 дает возможность использования аспиратора, расположенного в трубопроводе, соединяющем картер двигателя с впуском двигателя, в качестве единственного клапана PCV, включенного в систему, а кроме того, в качестве источника разрежения в некоторых условиях. Более точно, в зависимости от условий работы двигателя, таких как состояние разрежения, запросы разрежения и ограничения расхода PCV, может выбираться режим работы аспиратора (например, между режимом, в котором аспиратор регулирует поток PCV, но не формирует разрежение, и режимом, в котором аспиратор регулирует поток PCV также при формировании разрежения).

Фиг. 2 - вид в разрезе аспиратора 200, который является первым примерным вариантом осуществления аспиратора 24 по фиг. 1. Аспиратор 200 содержит горизонтальный канал 206 со сходящимся впуском 202, присоединенным к картеру 28 двигателя через трубопровод 76, и расходящимся выпуском 204, присоединенным к впускному коллектору 42 через трубопровод 76. Выпуск 204 может быть постепенно расходящимся коническим участком. В одном из примеров выпуск 204 может расходиться под углом 8° плюс/минус 2°. Аспиратор 200 дополнительно содержит вертикальный канал 208, продолжающийся через горизонтальный канал в месте 210 соединения впуска и выпуска (которое в качестве альтернативы может указываться ссылкой как промежуток между впуском и выпуском). Диаметр впуска 202 в месте 210 соединения может быть слегка меньшим, чем диаметр выпуска 204 в месте 210 соединения. В одном из примеров диаметр впуска в месте соединения может иметь значение 4,0 мм, а диаметр выпуска в месте стыка может иметь значение 4,5 мм плюс/минус 1 мм. Исполнительный механизм 212, присоединенный к вертикальному каналу 208, управляет положением штыря 214, который является вертикально выдвигаемым/втягиваемым в вертикальном канале. Вертикальный канал 208 присоединен к вакуумному резервуару 94 через запорный клапан 216. Область вертикального канала 208, прилегающая к месту 210 соединения на стороне вакуумного резервуара горизонтального канала 206, будет указываться ссылкой как вакуумное отверстие 218. Несмотря на то, что не изображены, уплотнения могут содержаться в вертикальном канале 208 непосредственно выше и ниже места 210 соединения, чтобы предотвращать утечку потока PCV в вакуумный резервуар 94, когда аспиратор полностью закрыт, и чтобы предотвращать утечку потока PCV в вертикальный канал выше места соединения.

В варианте осуществления по фиг. 2 исполнительный механизм 212 является электрическим соленоидом. Однако следует принимать во внимание, что другие типы исполнительных механизмов могут использоваться вместо электрического соленоида. Например, во втором примерном варианте осуществления аспиратора 24, изображенном на фиг. 5, вакуумный исполнительный механизм управляет штырем.

Характеристика потока и величина разрежения, сформированные аспиратором 200, могут меняться в зависимости от степени продолжения штыря 214 поперек места 210 соединения горизонтального канала 206. Например, площадь поперечного сечения потока горизонтального канала 206 в месте 210 соединения может определять расход PCV через аспиратор, а также скорость формирования разрежения посредством аспиратора. Способность аспиратора/эжектора «выкачивать», то есть вытягивать поток разрежения, зависит от нескольких факторов. Скорость газов и давление ниже по потоку определяют максимальный уровень разрежения. Расход газов оказывает влияние на способность поддерживать расход при данном разрежении. Конечно, геометрия сходящегося конуса, промежутка и расходящегося конуса влияют на эффективность аспиратора. В большинстве случаев геометрия проектируется, чтобы аспиратор формировал полезную кривую расхода разрежения, когда проем полностью открыт. Когда проем частично закрыт, эффективность «вакуумного насоса» уменьшается, но поток ограничивается. В этом положении сам впускной коллектор обладает достаточным разрежением, и эффект усиления разрежения аспиратора не нужен. Таким образом, аспиратор усиливает разрежение, когда разрежение во впускном коллекторе является низким, и ограничивает поток, когда разрежение во впускном коллекторе является высоким. Эта характеристика соответствует потребностям системы вентиляции картера.

Как будет описано ниже, вследствие эффекта трубки Вентури меньшее проходное сечение в месте соединения будет увеличивать скорость потока PCV в месте соединения и уменьшать давление потока PCV внутри места соединения, тем самым, доводя до максимума формирование разрежения. Однако сужение проходного сечения будет снижать общий расход газов PCV через аспиратор. Соответственно, более узкое проходное сечение в месте 210 соединения может быть уместным в условиях, в которых доведение до максимума формирования разрежения является более важным, чем доведение до максимума расхода PCV. С другой стороны, большее проходное сечение в месте соединения будет уменьшать скорость потока PCV в месте соединения, и, таким образом, будет происходить меньшее формирование разрежения. Однако большее проходное сечение будет вызывать повышенный общий расход газов PCV через аспиратор, который может быть уместен в условиях, в которых максимизация расхода PCV является более важной, чем максимизация формирования разрежения. В дополнение к нацеливанию на максимизацию формирования разрежения или расход PCV следует принимать во внимание, что контроллер может определять надлежащее проходное сечение в месте соединения для достижения компромисса между формированием разрежения и расходом PCV и/или, например, для достижения расхода PCV, соответствующего требуемому топливно-воздушному соотношению.

Фиг. 2 изображает аспиратор 200 в полностью открытой конфигурации, в которой штырь 214 полностью втянут (то есть совсем не выдвинут), так что он не продолжается в горизонтальном канале 206. В этой конфигурации площадь поперечного сечения потока в месте 210 соединения находится на максимуме. Аспиратор может управляться, чтобы полностью открываться таким образом в условиях, в которых расход пользуется преимуществом над формированием разрежения, например, в условиях высокой нагрузки, в которых увеличенное количество прорывных газов течет в магистрали PCV. Однако даже когда аспиратор полностью открыт, некоторое разрежение может формироваться на вакуумном отверстии 218 вследствие сходящейся-расходящейся формы горизонтального канала 206.

В то время как штырь 214 изображен в качестве сплошного прямоугольника на фиг. 2, подробные изображения аспиратора 200 на фиг. 3А-3D иллюстрируют первый примерный вариант осуществления части 3 аспиратора 200, которая содержит штырь 314 с жиклером, а подробные виды в разрезе аспиратора 200 на фиг. 4А-4С иллюстрируют второй примерный вариант осуществления части 4 аспиратора 200, которая содержит штырь 414, содержащий набор сопел, в том числе жиклерное сопло. Следует принимать во внимание, что варианты осуществления штыря 214 иные, чем штыри 314 и 414, которые дают возможность изменения характеристики потока PCV и характеристики формирования разрежения посредством управления степенью продолжения штыря, остаются в пределах объема этого раскрытия; штыри 314 и 414 являются всего лишь примерными вариантами осуществления штыря 214. В качестве альтернативы в дополнение к или вместо штыря аспиратор может иметь другой аспект, который является регулируемым для изменения расхода и скорости формирования разрежения.

В первом примерном варианте осуществления, изображенном на фиг. 3A-3D, штырь 314 содержит жиклер 302. Как показано в примере по фиг. 3D, которая показывает часть штыря 314, соответствующую линиям 3D вида, указанным на фиг. 3A, жиклер 302 постоянного размера может быть горизонтально центрирован на штыре 314. В зависимости от степени продолжения штыря 314 в пределах вертикального канала 208 жиклер 302 может быть или может не быть расположенным в горизонтальном канале 206 в месте 210 соединения. Кроме того, площадь поперечного сечения потока горизонтального канала 206 в месте 210 соединения может меняться в зависимости от степени продолжения штыря 314 внутри вертикального канала 208. Таким образом, площадь поперечного сечения потока в месте соединения может меняться непрерывным образом.

Фиг. 3A изображает штырь 314 в частично выдвинутом положении, в котором штырь продолжается приблизительно на одну треть высоты горизонтального канала 206 в месте 210 соединения. В этой конфигурации аспиратор 200 может считаться по существу открытым. Относительно полностью открытой конфигурации аспиратор 200 может формировать большее разрежение, но расход газов PCV через аспиратор может быть более низким. Эта конфигурация может быть уместной во время операции частичного дросселирования, когда присутствует большее количество прорывных газов относительно условий холостого хода или замедления двигателя, но меньшее количество прорывных газов присутствует относительно условий высокой нагрузки.

Фиг. 3B изображает штырь 314 в существенно выдвинутом положении, в котором штырь продолжается приблизительно на две трети высоты горизонтального канала 206 в месте 210 соединения. В этой конфигурации аспиратор 200 может считаться частично открытым. Относительно существенно открытой конфигурации аспиратор 200 может формировать большее разрежение, но расход газов PCV через аспиратор может быть более низким. Эта конфигурация может быть уместной в условиях холостого хода или замедления двигателя, когда присутствуют всего лишь минимальные прорывные газы. Кроме того, эта конфигурация может быть уместной в условиях работы двигателя, требующих достаточного разрежения, или, например, когда величина разрежения, накопленного или имеющегося в распоряжении для различных компонентов или систем двигателя, потребляющих разрежение, падает ниже порогового значения.

Фиг. 3C изображает штырь 314 в полностью выдвинутом положении, в котором штырь продолжается на всю высоту горизонтального канала 206 в месте 210 соединения. В это время жиклер 302 может быть расположен в горизонтальном канале, и аспиратор может считаться находящимся в полностью закрытой конфигурации. Когда аспиратор находится в полностью закрытой конфигурации, штырь продолжается напротив места 210 соединения, чтобы часть штыря была на одном уровне с периферией вертикального канала непосредственно под местом 210 соединения. Уплотнения (не показаны) могут быть расположены в вертикальном канале 208 сверху и снизу от места 210 соединения, чтобы предотвращать утечку потока PCV вокруг штыря и в вертикальный канал выше и ниже места соединения. Во время потока PCV через жиклер 302 аспиратор 200 формирует меньшее разрежение относительно потока PCV во время других положений штыря или не формирует разрежение (например, когда уплотнения включены в состав для предотвращения утечки потока PCV).

Диаметр жиклера 302 может быть существенно меньшим, чем диаметр горизонтального канала в месте соединения. Таким образом, даже когда аспиратор закрыт, некоторый поток может дозироваться через аспиратор посредством жиклера, чтобы аспиратор действовал подобно полностью закрытому клапану PCV. Величина потока/расход PCV потока через жиклер может быть функцией диаметра жиклера. По существу, следует принимать во внимание, что в некоторых вариантах осуществления штырь 314 может содержать многочисленные жиклеры с меняющимися диаметрами для обеспечения большей гибкости для регулирования потока PCV. Полностью закрытая конфигурация аспиратора может быть уместна в условиях, в которых формирование разрежения не требуется, и/или в условиях, в которых обеднение топливно-воздушного соотношения на впуске потоком PCV должно быть минимизировано.

В качестве альтернативы штырь 214 может содержать набор сопел, содержащих сопло с жиклером. Такой штырь изображен на подробных видах в разрезе аспиратора 200 на фиг. 4A-4C в качестве штыря 414. В этом примере штырь 414 может выдвигаться дискретными приращениями, чтобы располагать одно из множества сопел в горизонтальном канале в месте соединения. Характеристики потока PCV и формирования разрежения горизонтального канала 206 в месте соединения, таким образом, меняются в зависимости от степени продолжения штыря 414 внутри вертикального канала 208, так как степень продолжения штыря определяет, какие сопла расположены на данный момент в горизонтальном канале в месте соединения.

Фиг. 4C изображает часть штыря 414, соответствующую линиям 4C вида, указанным на фиг. 4A. В этом примере штырь 414 содержит жиклерное сопло 402 с жиклером 406 постоянного размера и сходящееся-расходящееся сопло 404 со сходящимся-расходящимся проемом 408 и вакуумной трубкой 410. Сходящееся-расходящееся сопло 404 расположено на конце стороны вакуумного отверстия штыря 414, а жиклерное сопло 402 является прилегающим к сходящемуся-расходящемуся соплу 404 и ближе к концу стороны исполнительного механизма штыря 414, чтобы два сопла были «расположены друг над другом», причем жиклерное сопло находится сверху от сходящегося-расходящегося сопла. Следует принимать во внимание, что фиг. 4A-4C изображает только одну из многих возможных конфигураций расположенных друг над другом сопел. Например, штырь может содержать больше, чем два расположенных друг над другом сопла, с разными характеристиками потока. Кроме того, расположенные друг над другом сопла могут быть разнесены на штыре вместо того, чтобы быть смежными.

Фиг. 4A изображает конфигурацию, в которой жиклерное сопло 402 расположено напротив места 210 соединения, чтобы поток PCV через аспиратор дозировался благодаря жиклеру. В это время аспиратор может считаться находящимся в полностью закрытой конфигурации. Уплотнения (не показаны) могут быть расположены в вертикальном канале 208 сверху и снизу от места 210 соединения, чтобы предотвращать утечку потока PCV вокруг штыря, и в вертикальный канал выше и ниже места соединения.

Диаметр жиклера 406 может быть существенно меньшим, чем диаметр горизонтального канала в месте соединения (например, жиклер может быть ограничительным в большей степени, чем горизонтальный канал в месте соединения, в отношении потока PCV через них). Таким образом, даже когда аспиратор закрыт, некоторый поток может дозироваться через аспиратор посредством жиклера, чтобы аспиратор действовал подобно полностью закрытому клапану PCV. Величина потока/расход PCV потока через жиклер может зависеть от диаметра жиклера. По существу, следует принимать во внимание, что в некоторых вариантах осуществления штырь 414 может содержать многочисленные жиклерные сопла с жиклерами меняющихся диаметров для обеспечения большей гибкости для регулирования потока PCV. Как обсуждено выше со ссылкой на фиг. 3C, полностью закрытая конфигурация аспиратора может быть уместной в условиях, в которых формирование разрежения не требуется, и/или в условиях, в которых обеднение топливно-воздушного соотношения на впуске потоком PCV должно быть минимизировано.

Фиг. 4B изображает конфигурацию, в которой сходящееся-расходящееся сопло 404 расположено поперек места 210 соединения. Уплотнения (не показаны) могут быть расположены в вертикальном канале 208 сверху и снизу от места 210 соединения, чтобы предотвращать утечку потока PCV вокруг штыря и в вертикальный канал выше и ниже места соединения. Когда сходящееся-расходящееся сопло 404 расположено напротив места 210 соединения, сходящийся-расходящийся проем 408 сообщается с вертикальным каналом 208 на вакуумном отверстии 218 через вакуумную трубку 410.

В этой конфигурации аспиратор 200 может считаться частично или существенно открытым, в зависимости от геометрии сходящегося-расходящегося проема 408. Относительно полностью открытой конфигурации, показанной на фиг. 2, аспиратор 200 может формировать большее разрежение, но расход газов PCV через аспиратор может быть более низким. Эта конфигурация может быть уместной во время операции частичного дросселирования, холостого хода двигателя или условий замедления, когда от небольших до умеренных количеств прорывных газов присутствуют в картере двигателя. Кроме того, эта конфигурация может быть уместной в условиях работы двигателя, требующих некоторой степени подъема разрежения. Геометрия сходящегося-расходящегося проема 408 может быть выполнена с возможностью обеспечения компромисса между подъемом разрежения и расходом PCV на основании различных параметров двигателя. В качестве альтернативы штырь 414 может содержать многочисленные сходящиеся-расходящиеся сопла в своем наборе, каждый с разным сходящимся-расходящимся проемом, соответствующим конкретному расходу PCV и скорости формирования разрежения.

Фиг. 5 - вид в разрезе второго примерного варианта осуществления аспиратора 500. Этот вариант осуществления идентичен первому примерному варианту осуществления аспиратора 24 (то есть аспиратора 200, показанного на фиг. 2) за исключением того, что вакуумный исполнительный механизм 512 присоединен к вертикальному каналу 208 для управления положением штыря 214 вместо электрического соленоида. Аспиратор 500 может быть заменен на аспиратор 200 в любом из вариантов осуществления штыря, показанных на фиг. 3A-3D и фиг. 4A-4C.

Кроме того, аспиратор по фиг. 5 содержит три вакуумных отверстия. Как показано на фиг. 5, отверстие A расположено в верхней части исполнительного механизма, а отверстие B расположено на стороне картера двигателя исполнительного механизма. Отверстие C расположено в вертикальном канале 208 расположенным между запорным клапаном и вакуумным окном. Эти отверстия могут управляться для сообщения с различными системами/компонентами двигателя, чтобы перемещение штыря вызывалось перепадами давления между отверстиями. Таким образом, контроллер 12 может выбирать схему соединения для отверстий, которая будет добиваться требуемого поведения штыря. Схема соединения, например, может выбираться на основании конфигурации штыря.

В одной из примерных схем соединения отверстие A сообщается с атмосферой, отверстие B сообщается с источником разрежения (например, вакуумным резервуаром или усилителем тормозов), а отверстие C заглушено. В соответствии с этой схемой соединения, когда разрежение в источнике разряжения является высоким, штырь втягивается. Штырь может быть выполнен с возможностью дозирования потока PCV через жиклер в это время. В противоположность, когда разрежение в источнике разряжения является низким, штырь выдвигается. Штырь может быть выполнен с возможностью осуществления потока PCV через сходящийся-расходящийся проем, когда штырь выдвинут, чтобы формировать разрежение. Например, штырь может содержать сходящееся-расходящееся сопло, расположенное друг над другом поверх жиклерного сопла, и уплотнения могут быть не включены в состав на периферии вертикального канала ниже места соединения, чтобы поток PCV мог распространяться в вертикальный канал ниже места соединения, когда сходящееся-расходящееся сопло расположено в горизонтальном канале. Это дает в результате пневмомеханическую систему управления, которая вырабатывает разрежение по требованию от пользователя разрежения.

В еще одной примерной схеме соединения отверстие A сообщается с атмосферой, отверстие B сообщается с впускным коллектором, а отверстие C заглушено. В соответствии с этой схемой соединения, когда разрежение во впускном коллекторе является высоким, штырь втягивается. Штырь может быть выполнен с возможностью дозирования потока PCV через жиклер в это время. В противоположность, когда разрежение во впускном коллекторе является низким, штырь выдвигается. Штырь может быть выполнен с возможностью осуществления потока PCV через сходящийся-расходящийся проем, когда штырь выдвинут, чтобы формировать разрежение. Эта компоновка дает пневмомеханическую систему управления, которая работает в большой степени подобно классическому клапану PCV, но с гораздо более предсказуемым и перестраиваемым поведением.

В еще одной другой примерной схеме соединения отверстие A сообщается с впускным коллектором, отверстие B сообщается с источником разрежения (например, усилителем тормозов), а отверстие C заглушено. В соответствии с этой схемой соединения, когда разрежение во впускном коллекторе меньше, чем разрежение в источнике разрежения, штырь втягивается. Штырь может быть выполнен с возможностью дозирования потока PCV через жиклер в это время. В противоположность, когда разрежение во впускном коллекторе больше, чем разрежение в источнике разрежения, штырь выдвигается. Штырь может быть выполнен с возможностью осуществления потока PCV через сходящийся-расходящийся проем, когда штырь выдвинут, чтобы формировать разрежение.

Далее с обращением к фиг. 6 показан примерный способ 600 для работы аспиратора. Аспиратор может быть с электроприводом, подобно аспиратору 200, изображенному на фиг. 2, или может быть с вакуумным приводом, подобно аспиратору 500, изображенному на фиг. 5. Аспиратор может содержать штырь с жиклером, такой как штырь, изображенный на фиг. 3A-3D. В качестве альтернативы штырь может содержать набор сопел, в том числе сопло с жиклером, такое как штырь, изображенный на фиг. 4A-4C. Положение штыря может определять, формирует ли аспиратор разрежение в дополнение к регулированию потока PCV. Если аспиратор является формирующим разрежение, положение штыря дополнительно может определять величину разрежения, сформированного клапаном PCV, и расход PCV через аспиратор.

На этапе 602 выбирают режим работы аспиратора. Как детализировано ниже, примерные способы для выбора режима работы аспиратора предоставлены на фиг. 7A и 7B. Например, как показано на фиг. 7A, режим работы аспиратора может выбираться в соответствии со способом 700 на основании того, является ли давление во впускном коллекторе меньшим, чем пороговое значение. В еще одном примере, как показано на фиг. 7B, режим работы аспиратора может выбираться в соответствии со способом 708 на основании того, является ли расход газов, поступающих в аспиратор, постоянным расходом. В качестве альтернативы может использоваться любой пригодный способ выбора, должен ли аспиратор формировать разрежение при осуществлении регулирования потока PCV (указывается ссылкой как «режим источника разрежения»), или просто регулировать поток PCV (указывается ссылкой как «режим клапана PCV»).

Если режим источника разрежения выбран на этапе 602, способ 600 переходит на этап 604. На этапе 604 способ 600 включает в себя этап, на котором выбирают положение штыря. Как детализировано ниже, фиг. 8 показывает примерный способ выбора положения штыря на основании текущего состояния разрежения, текущих запросов разрежения и ограничений двигателя по расходу аспиратора. В зависимости от варианта осуществления штыря, выбранное положение может характеризоваться степенью продолжения штыря в горизонтальном канале аспиратора или может соответствовать конкретному соплу штыря.

После выбора положения штыря способ 600 переходит на этап 606. На этапе 606 способ 600 включает в себя этап, на котором управляют исполнительным механизмом для перемещения штыря, чтобы он принимал выбранное положение штыря. Исполнительный механизм может быть электрическим соленоидом, таким как исполнительный механизм 212, изображенный на фиг. 2. В качестве альтернативы исполнительный механизм может быть вакуумным исполнительным механизмом, таким как исполнительный механизм 512, изображенный на фиг. 5.

После того как штырь был перемещен в выбранное положение штыря, способ 600 переходит на этап 608. На этапе 608 способ 600 включает в себя этап, на котором осуществляют поток картерных газов через аспиратор и накопление сформированного разрежения в вакуумном резервуаре. Следует принимать во внимание, что этап 608 происходит в результате этапа 606, то есть перемещение штыря в выбранное положение штыря осуществляет поток картерных газов через аспиратор. Например, если режим работы аспиратора был режимом клапана PCV перед выполнением способа 600, перемещение штыря в выбранное положение штыря будет вызывать переход от дозирования картерных газов через жиклер к осуществлению потока картерных газов через место соединения горизонтального канала (с поперечным сечением потока, диктуемым степенью продолжения штыря или характеристиками потока сопла, расположенного в месте соединения). В качестве альтернативы, если режим работы аспиратора был режимом источника разрежения перед выполнением способа 600, перемещение штыря в выбранное положение штыря будет вызывать непрерывный поток картерных газов через горизонтальный канал с другой скоростью, если штырь уже был в режиме источника разрежения, но в другом положении (и, таким образом, с иной характеристикой расхода/формирования разрежения) до выполнения способа 600.

После этапа 608 способ 600 переходит на этап 610. На этапе 610 способ 600 включает в себя этап, на котором определяют, произошло ли изменение условий работы, которое делает необходимым изменение режима работы аспиратора или изменение положения штыря. В одном из примеров способы 700, 708 и/или 800 (как описано ниже со ссылкой на фиг. 7A, 7B и 8) могут выполняться периодически во время выполнения этапа 608, и эти способы могут формировать прерывание, когда происходят различные заданные изменения в условиях работы двигателя. В этом случае, когда происходит прерывание, способ 600 переходит с этапа 608 на этап 610, на котором оценивают, произошло ли прерывание вследствие изменения условий работы, которые делают необходимым изменение режима работы аспиратора или положения штыря. В качестве альтернативы способ 600 может переходить с этапа 608 на этап 610 после того, как истек заданный период времени, а этап 610 может включать в себя этап, на котором исполняют способ 700, 708 и/или 800 наряду с тем, что этап 608 продолжает исполняться (то есть действия этапов 608 и 610 могут исполняться одновременно).

Если ответом на этапе 610 является «нет», способ 600 возвращается на этап 608 и продолжает осуществление потока картерных газов через аспиратор и накопление сформированного разрежения в вакуумном резервуаре. Однако если ответом на этапе 610 является «да», способ 600 возвращается на этап 602. Таким образом, способ 600 может выполняться повторно, чтобы изменения условий работы двигателя вызывали изменения режима работы аспиратора или положения штыря при необходимости своевременным образом.

Возвращаясь на этап 602, если выбранный режим работы аспиратора является режимом клапана PCV, способ 600 переходит на этап 612, чтобы управлять исполнительным механизмом для перемещения штыря, чтобы дозировать картерные газы через жиклер штыря. То есть исполнительный механизм перемещает штырь, чтобы аспиратор регулировал поток PCV, но не формировал разрежение. В зависимости от варианта осуществления штыря это может включать в себя этап, на котором выдвигают или втягивают штырь, чтобы располагать жиклер в пределах горизонтального канала, или выдвигают или втягивают штырь, чтобы жиклерное сопло было расположено в пределах горизонтального канала.

После этапа 612 способ 600 переходит на этап 614. На этапе 614 способ 600 включает в себя этап, на котором дозируют картерные газы через жиклер штыря. Следует принимать во внимание, что этап 614 происходит в результате этапа 612; то есть перемещение штыря, чтобы дозировать картерные газы через жиклер штыря, осуществляет дозирование картерных газов через жиклер. Например, если режим работы аспиратора был режимом источника разрежения до выполнения способа 600, перемещение штыря для дозирования картерных газов через жиклер будет вызывать переход с осуществления потока картерных газов через место соединения горизонтального канала (с площадью поперечного сечения потока, определяемой степенью продолжения штыря или геометрией/характеристиками потока проема в сопле, расположенном в месте соединения) к дозированию картерных газов через жиклер.

После этапа 614 способ 600 переходит на этап 616. На этапе 616 способ 600 включает в себя этап, на котором определяют, произошло ли изменение условий работы, которое делает необходимым изменение режима работы аспиратора. В одном из примеров способы 700, 708 и/или 800 могут выполняться периодически во время выполнения этапа 614, и эти способы могут формировать прерывание, когда происходят различные заданные изменения в условиях работы двигателя. В этом случае, когда происходит прерывание, способ 600 может переходить с этапа 614 на этап 616, на котором оценивают, произошло ли прерывание вследствие изменения условий работы, которые делают необходимым изменение режима работы аспиратора. В качестве альтернативы способ 600 может переходить с этапа 614 на этап 616 после того, как истек заданный период времени, а этап 616 может включать в себя этап, на котором выполняют способы 700, 708 и/или 800 наряду с тем, что этап 614 продолжает выполняться (то есть действия этапов 614 и 616 могут выполняться одновременно).

Если ответом на этапе 614 является «нет», способ 600 возвращается на этап 614 и продолжает дозирование картерных газов через жиклер. Однако если ответом на этапе 616 является «да», способ 600 возвращается на этап 602. Таким образом, способ 600 может выполняться повторно, чтобы изменения условий работы двигателя вызывали изменения режима работы аспиратора при необходимости своевременным образом.

Фиг. 7A показывает первый примерный способ 700 для выбора режима работы аспиратора. Как описано со ссылкой на фиг. 6, способ 700 может выполняться на этапе 602 способа 600. Дополнительно способ 700 может выполняться периодически во время выполнения этапов 608 и 614 способа 600 и/или этапов 610 и 616 способа 600.

На этапе 702 способ 700 включает в себя этап, на котором определяют, является ли давление во впускном коллекторе меньшим, чем пороговое значение. Например, датчик может быть расположен во впускном коллекторе для считывания давления во впускном коллекторе. Контроллер 12 может сравнивать считанное давление с пороговым значением. Пороговое значение может быть заданным пороговым значением или может быть основано на атмосферном давлении, считанным на данный момент давлении в картере двигателя и/или давлением PCV, считанным датчиком 82 разрежения. Таким образом, может определяться, дают ли условия работы двигателя возможность формирования разрежения на аспираторе 24. Например, в то время как двигатель является работающим под низкой нагрузкой и при умеренном открывании дросселя, давление во впускном коллекторе может быть меньшим, чем пороговое значение. Пороговое значение может быть считанным на данный момент давлением в картере двигателя. Этот перепад давлений между картером двигателя и впускным коллектором может вынуждать поток PCV двигаться через аспиратор, чтобы разрежение могло формироваться в зависимости от положения штыря.

Если ответом на этапе 702 является «да», способ 700 переходит с этапа 702 на этап 704, чтобы выбирать режим источника разрежения. После этапа 704 способ 700 заканчивается.

Иначе, если ответом на этапе 702 является «нет», способ 700 переходит с этапа 702 на этап 706, чтобы выбирать режим клапана PCV. Например, если давление во впускном коллекторе не меньше, чем пороговое значение, может не быть возможным формировать разрежение посредством аспиратора, так как побудительный поток газов PCV через аспиратор может не быть достаточным. Соответственно, может быть уместным в этих условиях дозировать поток PCV через жиклер штыря аспиратора вместо того, чтобы перемещать поток PCV через формирующее разрежение сопло или проем в горизонтальном канале. После этапа 706 способ 700 заканчивается.

Фиг. 7B показывает второй примерный способ 708 для выбора режима работы аспиратора. Как описано со ссылкой на фиг. 6, способ 708 может выполняться на этапе 602 способа 600. Дополнительно способ 708 может выполняться периодически во время выполнения этапов 608 и 614 способа 600 и/или этапов 610 и 616 способа 600.

На этапе 710 способ 708 включает в себя этап, на котором определяют, постоянен ли расход газов, поступающих в аспиратор. Например, расход картерных газов, поступающих в аспиратор, может периодически считываться датчиком. Контроллер может сравнивать считанные расходы для определения, постоянен ли расход (например, превышает ли изменение расхода со временем заданное пороговое значение).

Если ответом на этапе 710 является «да», способ 708 переходит с этапа 710 на этап 712, чтобы выбирать режим клапана PCV. Например, жиклер штыря может быть наделен размерами, чтобы соответствовать расходу PCV, ожидаемому во время определенных условий, и пока этот расход остается постоянным, поток PCV может дозироваться через жиклер. После этапа 712 способ 708 заканчивается.

Иначе, если ответом на этапе 710 является «нет», способ 708 переходит с этапа 710 на этап 714, чтобы выбирать режим источника разрежения. Например, когда количество прорывных газов возрастает, расход потока PCV, поступающего в аспиратор, может возрастать, так что повышенная площадь поперечного сечения потока необходима для надлежащей вентиляции картера двигателя (то есть относительно дозирующего жиклера, используемого в режиме клапана PCV). Соответственно, может быть уместным переключиться в режим источника разрежения, чтобы надлежащим образом вентилировать картер двигателя, когда большее количество прорывных газов течет в магистрали PCV, наряду с преимущественным формированием разрежения. После этапа 714 способ 708 заканчивается.

Фиг. 8 показывает примерный способ 800 для выбора положения штыря. Как описано со ссылкой на фиг. 6, способ 800 может выполняться на этапе 604 способа 600. Дополнительно способ 800 может выполняться периодически во время выполнения этапа 608 и/или этапа 610 способа 600.

На этапе 802 способ 800 включает в себя этап, на котором определяют текущее состояние разрежения. Например, контроллер 12 может принимать информацию с одного или более датчиков, чтобы определять уровень разрежения, присутствующего в требуемом местоположении в двигателе. Например, датчик может быть расположен в вакуумном резервуаре 94, чтобы считывать уровень накопленного разрежения, имеющегося в распоряжении для использования усилителем тормозов, FEAD и т.д.

После этапа 802 способ 800 переходит на этап 804, на котором определяют текущие запросы разрежения. Например, определение может быть основано на том, приводятся ли в действие тормоза водителем транспортного средства, должна ли выполняться продувка паров топлива, находится ли величина разрежения, накопленного в вакуумном резервуаре 94, ниже заданного порогового значения, и т.д.

После этапа 804 способ 800 переходит на этап 806, на котором определяют ограничения двигателя по расходу аспиратора. Это определение, например, может быть основано на требуемом топливно-воздушном соотношении на впуске и/или объеме прорывных газов, измеренных в картере двигателя.

После этапа 806 способ 800 переходит на этап 808, на котором выбирают положение штыря на основании текущего состояния разрежения, текущих запросов разрежения и ограничений двигателя по расходу аспиратора. Например, этап 808 может включать в себя этап, на котором на этапе 810 выбирают степень продолжения штыря в горизонтальном канале аспиратора. Дополнительно или в качестве альтернативы этап 808 может включать в себя этап, на котором на этапе 812 выбирают сопло для соединения впуска аспиратора с выпуском аспиратора. Таким образом, степень продолжения или сопло штыря может выбираться для удовлетворения ограничений двигателя по расходу аспиратора при обеспечении надлежащей величины разрежения для текущих условий двигателя. Например, если накопленное разрежение находится ниже порогового значения, и должно избегаться чрезмерное обеднение топливно-воздушного соотношения на впуске, штырь может выдвигаться, чтобы формировать некоторую величину разрежения, не увеличивая скорость потока PCV до такой степени, что топливно-воздушное соотношение на впуске становится слишком бедным. После этапа 808 способ 800 заканчивается.

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, описанных 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 машиночитаемый 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 описание включает в себя новейшие и неочевидные комбинации различных систем и способов, раскрытых в материалах настоящего описания, а также любые и все их эквиваленты.

Изобретение может использовано в двигателях внутреннего сгорания, использующих аспираторы для регулирования потока картерных газов во впускной коллектор двигателя. Способ для двигателя заключается в том, что в первом режиме работы формируют разрежение на вакуумном отверстии аспиратора (24) посредством того, что по меньшей мере частично открывают аспиратор (24) и обеспечивают побудительный поток картерных газов через аспиратор (24). Во втором режиме работы полностью закрывают аспиратор (24) и дозируют картерные газы через жиклер штыря аспиратора (24). Раскрыты варианты способа для двигателя и система двигателя. Технический результат заключается в упрощении управления системой принудительной вентиляции картера двигателя. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

в первом режиме работы формируют разрежение на вакуумном отверстии аспиратора посредством того, что по меньшей мере частично открывают аспиратор и обеспечивают побудительный поток картерных газов через аспиратор, и

во втором режиме работы полностью закрывают аспиратор и дозируют картерные газы через жиклер штыря аспиратора.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором выбирают режим работы на основании состояния разрежения, запросов разрежения и ограничений расхода принудительной вентиляции картера (PCV).

3. Способ по п. 2, в котором открывание и закрывание аспиратора включает в себя этап, на котором управляют положением штыря относительно горизонтального проточного канала аспиратора.

4. Способ по п. 3, в котором аспиратор регулирует поток PCV и формирует от меньшего до никакого разрежения на вакуумном отверстии при втором режиме работы.

5. Способ по п. 4, дополнительно включающий в себя этап, на котором управляют положением штыря посредством исполнительного механизма на основании условий работы двигателя.

6. Система двигателя, содержащая

только один аспиратор, который содержит горизонтальный канал со сходящимся впуском, присоединенным к картеру двигателя, и расходящимся выпуском, присоединенным к впускному коллектору, исполнительный механизм, перемещающий штырь в промежутке между впуском и выпуском, и вакуумное отверстие, присоединенное к промежутку напротив исполнительного механизма,

при этом штырь содержит вертикальный набор сопел, причем впуск и выпуск выполнены с возможностью соединения через каждое сопло в зависимости от положения штыря.

7. Система по п. 6, в которой каждое сопло имеет разную характеристику формирования разрежения и разную характеристику расхода.

8. Система по п. 7, в которой регулируют положение штыря на основании условий работы двигателя, включающих в себя состояние разрежения, запросы разрежения и ограничения расхода PCV.

9. Система по п. 8, в которой штырь содержит жиклерное сопло и сходящееся-расходящееся сопло, при этом только аспиратор регулирует поток PCV в системе.

10. Система по п. 9, в которой аспиратор является источником разрежения, когда сходящееся-расходящееся сопло соединяет впуск и выпуск.

11. Система по п. 10, в которой вакуумное отверстие присоединяет аспиратор к вакуумному резервуару через запорный клапан.

12. Система по п. 11, в которой исполнительный механизм является электрическим исполнительным механизмом.

13. Способ для двигателя, включающий в себя этап, на котором

регулируют положение штыря аспиратора для регулирования потока PCV и формирования изменяемых уровней разрежения, при этом аспиратор содержит горизонтальный канал со сходящимся впуском, присоединенным к картеру двигателя, и расходящимся выпуском, присоединенным к впускному коллектору, вертикальный канал, продолжающийся через горизонтальный канал в месте соединения впуска и выпуска, и исполнительный механизм в вертикальном канале, регулирующий площадь поперечного сечения горизонтального потока в месте соединения посредством штыря с по меньшей мере одним жиклером.

14. Способ по п. 13, в котором аспиратор регулирует поток PCV, когда жиклер расположен в горизонтальном канале, при этом аспиратор формирует разрежение, когда жиклер не расположен в горизонтальном канале.

15. Способ по п. 14, в котором характеристики потока PCV и формирования разрежения в месте соединения зависят от того, какое одно из множества сопел штыря в настоящее время расположено напротив места соединения.

16. Способ по п. 14, в котором площадь поперечного сечения горизонтального потока в месте соединения зависит от степени продолжения штыря в горизонтальном канале.

17. Способ по п. 16, в котором исполнительный механизм регулирует степень продолжения штыря в горизонтальном канале, чтобы добиваться требуемой характеристики формирования разрежения и требуемой характеристики расхода.

18. Способ по п. 17, в котором вертикальный канал содержит вакуумное отверстие на противоположной стороне места соединения от исполнительного механизма, при этом поток картерных газов через горизонтальный канал формирует разрежение на вакуумном отверстии, когда площадь поперечного сечения горизонтального потока в месте соединения больше, чем пороговое значение, при этом вакуумное отверстие присоединяет аспиратор к вакуумному резервуару через запорный клапан.

19. Способ по п. 18, в котором исполнительный механизм является электрическим исполнительным механизмом или пневматическим исполнительным механизмом.

20. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

в первом режиме работы формируют разрежение на вакуумном отверстии аспиратора посредством того, что обеспечивают побудительный поток картерных газов через сходящийся-расходящийся канал аспиратора;

во втором, другом, режиме работы дозируют картерные газы через жиклер постоянного размера, ограничивающий в большей степени, чем сходящийся-расходящийся канал.