Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие относится к способам и системам для управления двигателем автомобиля для регулирования изменяемой надувной камеры в пути впускного воздуха.
Уровень техники/Раскрытие изобретения
Ускоренное движение воздуха и/или заряда топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания двигателя, может увеличивать эффективность сгорания при некоторых условиях. Например, движение заряда может увеличивать эффективность сгорания путем добавления скорости и завихрения воздуха в направлениях, перпендикулярных направлению потока. Путем добавления дополнительной кинетической энергии в камеры сгорания, фронт воспламенения может пересекать объем камеры сгорания быстрее и равномернее и, таким образом, взаимодействовать с большим количеством топлива до передачи тепловой энергии движению поршня. Кроме того, результирующее завихрение может увеличить гомогенизацию топливно-воздушной смеси внутри камеры сгорания, а также увеличить интенсивность сгорания, которая равна времени, необходимому для полного сгорания топливно-воздушной смеси в процессе сгорания.
Для улучшения параметров закручивания и завихрения различные устройства управления движением могут быть установлены выше по потоку от впуска цилиндров двигателя. Путем изменения движения заряда цилиндра, можно изменять интенсивность сгорания в цилиндре. Один пример устройства управления движением показан Overbeck в патенте США №4,928,638. В нем во впускном тракте двигателя размещена отдельная регулируемая надувная камера. Надувная камера может быть выполнена с возможностью изменения своего поперечного сечения, изменяемого исходя из рабочих параметров двигателя. В частности, степень наполнения надувной камеры регулируют с целью изменения степени преграждения доступного пути потока топливно-воздушной смеси, поступающей во впускной коллектор.
Однако, авторы настоящего изобретения выявили потенциальные проблемы, связанные с такими устройствами. Согласно одному примеру, размещение регулируемой надувной камеры внутри впускного коллектора (но выше по потоку от отдельных впускных трактов) может привести к меньшему перемешиванию заряда по сравнению с оптимальным. Хотя перемешивание заряда может быть улучшено путем создания завихрения и закручивания ниже по потоку от трактов окон, например, в положении, очень близком к головке цилиндров. Помимо пространственных ограничений, надувная камера может быть подвержена термической деградации в таком положении. Кроме того, близость горячей головки цилиндров может повлиять на возможность управления достигаемой степенью наполнения/опустошения. Например, нагрев надувной камеры может привести к большему наполнению, чем требуется. По существу, это может неблагоприятно повлиять на управления воздушно-топливного отношения при горении. Согласно другому примеру, надувная камера конструкции Overbeck влияет на движение заряда во все цилиндры глобально, но не имеет возможности регулирования движения заряда в каждый цилиндр по отдельности. По существу, могут существовать условия, при которых потребность в движении заряда определенных цилиндров больше или меньше, чем у других цилиндров.
Согласно одному примеру, проблемы, описанные выше, могут быть по меньшей мере частично решены посредством системы, содержащей цилиндр с впускным трактом и надувной камерой, расположенной в отверстии на нижней поверхности впускного тракта вблизи от цилиндра. Таким образом, может быть улучшено сгорание в отдельном цилиндре путем обеспечения движения заряда к каждому цилиндру в месте внутри трактов окон и ближе к головке цилиндров.
Согласно одному примеру, надувная камера с регулируемым поперечным сечением может быть соединена с картриджем, вставляемым в перегородку двигателя в месте вблизи от головки цилиндров, где отдельные впускные окна доставляют воздух в соответствующие цилиндры. Перегородка может быть связана по текучей среде с каналом (каналами) хладагента, выполненным с возможностью циркуляции хладагента. Картридж может содержать внутренний воздушный канал, герметизированный от хладагента посредством удлиненного элемента, при этом внутренний воздушный канал доставляет воздух к надувной камере для изменения степени наполнения надувной камеры. На основе рабочих условий двигателя, таких как положение впускной воздушной дроссельной заслонки, можно изменять количество воздуха, доставляемое в отдельные надувные камеры картриджа. Таким образом, надувная камера может быть расположена в небольшом пространстве, доступном поблизости от головки цилиндров. Путем установки регулируемой надувной камеры во впускном тракте каждого цилиндра двигателя, улучшается эффект закручивания, создаваемый надувной камерой в результате ее наполнения. В то же время, путем расположения картриджа вблизи от канала хладагента стенки цилиндра, предотвращается термическая деградация надувной камеры. Кроме того, можно более точно управлять наполнением/опустошением надувной камеры несмотря на близость от горячих элементов двигателя.
Авторы настоящего изобретения выявили, что вышеупомянутый подход может обеспечить различные преимущества. Согласно одному примеру, путем использования одного или более примерных вариантов осуществления, раскрытых выше, становится возможным изменение количества впускного воздуха к отдельным цилиндрам на основе существующего рабочего параметра (параметров) двигателя. Другое преимущество состоит в том, что надувная камера может быть легко установлена и снята посредством использования картриджа. Например, картридж может содержать один или более регулируемых надувных камер. Картридж может быть вставлен в отверстие перегородки между цилиндром двигателя и впускным трактом, при этом картридж проходит через часть пространства внутри перегородки. Хладагент двигателя может наводнять пространство внутри перегородки, за счет чего картридж окружен хладагентом. Коллектор надувной камеры может быть прикреплен к внешней части картриджа в промежутке между цилиндром двигателя и впускным воздушным коллектором. Таким образом, коллектор надувной камеры и картридж могут быть компактными и могут сберечь компоновочное пространство двигателя. Преимущество заключается в том, что надувная камера повышает топливную экономичность путем улучшения топливно-воздушной смеси и в конечном счете улучшает эффективность сгорания.
Вышеприведенное рассмотрение вопроса содержит умозаключения, сделанные авторами настоящего изобретения, и является общеизвестным. Таким образом, следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан двигатель, содержащий регулируемую надувную камеру.
На фиг. 2 изображен двигатель, содержащий головку цилиндров, впускной коллектор и коллектор надувной камеры.
На фиг. 3 показаны картриджи, вставленные в перегородки головки цилиндров.
На фиг. 4 показано детальное изображение картриджа, извлеченного из перегородки.
На фиг. 5А и 5B показаны надувные камеры во впускном окне в опустошенном состоянии и в наполненном состоянии, соответственно.
На фиг. 6 показан вид сверху картриджа, вставленного в перегородку при снятой головке цилиндров.
На фиг. 7 показан вид в разрезе впускного окна с расположенной там надувной камерой.
На фиг. 8A, 8B и 8C показаны различные варианты осуществления, показывающие три отдельных местоположения управляющего клапана, управляющего подачей воздуха к устройствам изменения движения заряда.
На фиг. 9 продемонстрирован пример способа регулирования регулируемой надувной камеры во впускном окне.
На фиг. 10 продемонстрирован пример способа для регулирования двух различным образом расположенных надувных камер внутри впускной системы двигателя.
Осуществление изобретения
Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам для регулируемой надувной камеры, связанной с впускной системой двигателя, например, как показано на фиг. 1. Надувная камера может быть расположена в картридже, вставленном в перегородку двигателя, как показано на фиг. 2-7. На фиг. 8А-С показаны различные варианты осуществления настоящего раскрытия. Надувная камера может быть отрегулирована посредством контроллера согласованно с исполнительным механизмом и информацией от различных применимых датчиков. Контроллер может быть запрограммирован инструкциями для выполнения управляющей программы, такой как программа по фиг. 9, для наполнения надувной камеры в соответствии с уменьшающейся нагрузкой на двигатель (например, впускная дроссельная заслонка в более закрытом положении) путем управления клапанами, подавая сжатый воздух в надувную камеру и/или выпуская воздух из надувной камеры в атмосферу. Согласованная работа первой и второй надувных камер, расположенных в различных положениях впускного окна, рассматривается в отношении фиг. 10.
На фиг. 1 показано схематическое изображение примерного варианта осуществления цилиндра многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в состав движительной системы автомобиля. Двигатель 10 управляется по меньшей мере частично с помощью системы управления, содержащей контроллер 12 и с помощью входного воздействия от водителя 132 автомобиля посредством устройства 130 ввода. В данном примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации пропорционального положению педали (ПП) сигнала ПП. Камера сгорания (т.е. цилиндр) 30 двигателя 10 содержит стенки 32 расточки цилиндра с поршнем 36, расположенным внутри них. Как показано, поршень 36 соединен с коленчатым валом 40, так что возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом автомобиля через промежуточную систему силовой передачи. Также стартер может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик для возможности начала работы двигателя 10.
Как показано в примере по фиг. 1, камера сгорания 30 принимает впускной воздух от впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и выпускает газы горения через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут выборочно сообщаться с камерой сгорания 30 через, соответственно, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Согласно некоторым вариантам осуществления, камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.
Выше по потоку от впускного клапана 52 может быть расположено устройство 148 изменения движения заряда (например, регулируемая надувная камера) в отверстии в самой нижней стенке впускного окна 140. Пунктирная линия 142 отображает границу между впускным окном 140 и впускным коллектором 44. В некоторых примерах надувная камера 148 может быть сферической. Согласно некоторым примерам, надувная камера 148 может быть вытянутой и может проходить от впускного окна 140 до (или вовнутрь) впускного коллектора 44. Надувная камера 148 может быть расположена на 10-40 мм дальше от части впускного клапана 52 в контакте с самой нижней стенкой впускного окна 140. В данном положении надувная камера 148, при наполненном состоянии, может преграждать течение воздуха к впускному клапану 52 и, таким образом, воздействовать на поток воздуха с целью создания эффекта закручивания заряда, поступающего в соответствующий цилиндр. Закручиванием можно называть движение завихрения, используемое для повышения однородности топливно-воздушной смеси. Сравнение наполненной надувной камеры и опустошенной надувной камеры показано со ссылкой на фиг. 5A и 5B.
Регулируемая надувная камера (камеры) 148, расположенная внутри впускного окна 140 может быть наполнена или опустошена в соответствии с измеренным условием двигателя. Согласно одному примеру, надувная камера 148 может быть по меньшей мере частично наполнена в соответствии с тем, что положение дроссельной заслонки становится более закрытым (например, нагрузка на двигатель уменьшается). Это может иметь месть вследствие уменьшенной эффективности перемешивания топливно-воздушной смеси, вызванной уменьшением расхода воздуха. Для решения этой дилеммы надувная камера 148 может быть наполнена с целью создания закручивания. Вследствие близости надувной камеры 148 и впускного клапана 52 цилиндра (например, надувная камера может быть расположена на расстоянии 10-40 мм от нижней части впускного клапана в контакте с впускным трактом), может быть создано закручивание с целью повышения эффективности перемешивания топливно-воздушной смеси.
Надувная камера 148 может быть расположена на одном уровне с самой нижней стенкой впускного окна 140 после опустошения. Согласно одному примеру, надувная камера 148 не преграждает никакую часть отверстия впускного окна 140 в полностью опустошенном состоянии. Надувная камера 148 может быть соединена с уплотнением хладагента, расположенным на зубце на одном конце удлиненного элемента 146. Удлиненный элемент в настоящем документе может также называться каналом. Канал 146 может быть полым и Y-образным, соединенным с внешней стенкой картриджа 152. Как было раскрыто выше, камера сгорания 30 может содержать два или более впускных клапана. Если камера сгорания 30 содержит два или более впускных клапана, то канал 146 может разветвляться с целью обеспечения надувной камеры для каждого впускного клапана. Таким образом, может присутствовать множество регулируемых надувных камер 148 и множество впускных клапанов 52. Канал 146 может по меньшей мере частично охватывать входной проход надувной камеры, при этом проход надувной камеры может обладать аналогичной формой, что и канал 146. Проход регулируемой надувной камеры может проходить от надувной камеры 148 к коллектору 150 надувной камеры. Проход регулируемой надувной камеры будет более подробно рассмотрен со ссылкой на фиг. 3.
Согласно некоторым вариантам осуществления, дополнительно или альтернативно, вторая регулируемая надувная камера 149 может быть расположена внутри выхода впускного воздушного коллектора. Вторая регулируемая надувная камера 149 может быть вытянута и может быть больше, чем надувная камера 148. Вторая регулируемая надувная камера 149 может быть расположена на самой верхней стенке выхода впускного воздушного коллектора дальше всего от камеры сгорания 30. Другими словами, двигатель 10 может содержать две различные надувные камеры, первую регулируемую надувную камеру 148, расположенную на самой нижней стенке впускного окна 140 вблизи от камеры сгорания 30 и вторую регулируемую надувную камеру 149, расположенную на самой верхней стенке выхода впускного воздушного коллектора дальше всего от камеры сгорания 30. Первая надувная камера 148 может быть ближе к камере сгорания по сравнению со второй надувной камерой 149 (например, вторая регулируемая надувная камера может быть на 100-200 мм дальше от впускного клапана 52). Выход впускного воздушного коллектора может быть рассмотрен более подробно далее. Вторая надувная камера 149 может быть расположена выше по потоку от компрессора 162 и ниже по потоку от пунктирной линии 142. Количество вторых регулируемых надувных камер 149, присутствующих в двигателе 10, может быть равно количеству камер сгорания 30.
Согласно одному варианту осуществления, для двигателя, содержащего четыре камеры сгорания, в котором каждая камера сгорания содержит два впускных клапана, двигатель может содержать две регулируемые надувные камеры 148 во впускном тракте камеры сгорания и одну вторую регулируемую надувную камеру 149 в выходе впускного воздушного коллектора камеры сгорания. Другими словами, раскрываемый двигателя может содержать в общей сложности восемь регулируемых надувных камер 148 и четыре вторых регулируемый надувных камер 149.
Вторая регулируемая надувная камера 149 после наполнения может влиять на поток воздуха ко всем впускным клапанам 52 цилиндров в целом и не по отдельности, тогда как надувная камера 148 после наполнения может воздействовать только на впускной клапан 52 отдельного цилиндра. Таким образом, вторая регулируемая надувная камера 149 может по меньшей мере частично преграждать поток воздуха к камере сгорания 30 после наполнения. Вторая регулируемая надувная камера 149 может находится вровень с верхней стенкой выхода впускного воздушного коллектора после полного опустошения, так что она не преграждает отверстие выхода впускного воздушного коллектора.
Наполненная вторая регулируемая надувная камера может воздействовать на поток воздуха через выход впускного воздушного коллектора, так что интенсивность потока воздуха (например, скорость) увеличивается. Таким образом, воздух может быть доставлен с увеличенным расходом в камеру сгорания 30. Опустошенная надувная камера может пропускать увеличенное количество потока воздуха через выход впускного воздушного коллектора. Расход воздуха, текущего за счет менее наполненной второй надувной камеры (например, более опустошенной надувной камеры), может быть меньше, чем расход воздуха, текущего за счет более наполненной второй надувной камеры.
Вторая регулируемая надувная камера 149 может содержать коллектор второй надувной камеры с проходом коллектора второй надувной, ведущим от источника сжатого воздуха в коллектор второй надувной камеры. Управляющий клапан второй надувной камеры может быть расположен между коллектором второй надувной камеры и проходом коллектора второй надувной камеры. Коллектор второй надувной камеры может быть соединен по текучей среде с второй надувной камерой через проход второй надувной камеры. Таким образом, воздух от источника сжатого воздуха может течь через вход коллектора второй надувной камеры, через открытый управляющий клапан второй надувной камеры в коллектор второй надувной камеры, через проход коллектора второй надувной камеры и во вторую надувную камеру, без прохождения в/через компоненты первой надувной камеры, раскрытые более детально ниже. Дополнительно или альтернативно, коллектор второй надувной камеры может содержать второй выпускной управляющий клапан выше по потоку от выхода коллектора второй надувной камеры. Выход коллектора второй надувной камеры может быть соединен с тем же источником вакуума, который соединен с выходом коллектора первой надувной камеры. За счет наличия второго управляющего клапана и второго выпускного управляющего клапана, вторая надувная камера может быть наполнена и/или опустошена независимо от первой надувной камеры. Первая надувная камера 148 может быть расположена ближе к камере сгорания по сравнению со второй надувной камерой 149.
Картридж 152 может содержать внутреннюю стенку и наружную стенку. Как раскрыто выше, внутренняя стенка картриджа 152 может быть соединена с каналом 146. Коллектор 150 надувной камеры может быть присоединен к наружной стенке картриджа 152 посредством выступа. Картридж 152 может быть вставлен в отверстие перегородки, расположенной между впускным воздушным коллектором 44 и цилиндром 30. Коллектор 150 надувной камеры может быть расположен в пространстве между головкой цилиндров и впускным воздушным коллектором 44, с отделением от впускного окна посредством каналов хладагента. Впускное окно 140, регулируемая надувная камера 148, вторая регулируемая надувная камера 149, канал 146, картридж 152 и коллектор 150 надувной камеры будут более подробно рассмотрены в отношении фиг. 2-5B.
Впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 управляются кулачковым приводом посредством соответствующих систем 51 и 53 кулачкового привода. Системы 51 и 53 кулачкового привода могут каждая содержать один или более кулачков и могут использовать одну или более из следующих систем: переключения профиля кулачка (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапана (ИВПК), которыми может управлять контроллер 12 для изменения работы клапанов. Положения впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 определяют посредством датчиков 55 и 57 соответственно. В альтернативных вариантах осуществления впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством электропривода клапана. Например, цилиндр 30 может альтернативно содержать впускной клапан, управляемый посредством электропривода клапана, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, содержащего системы ППК и/или ИФКР.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть оснащен одним или более топливными форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера, показано, что цилиндр 30 содержит одну топливную форсунку 66, которая подает топливо из топливной системы. Показана, что топливная форсунка 66 непосредственно соединена с цилиндром 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса впрыска топлива (ДИВТ), полученного от контроллера 12 посредством электронного драйвера 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает так называемый непосредственный впрыск топлива в камеру сгорания 30.
Как показано на фиг. 1, впускной канал 42 содержит дроссельную заслонку 62, содержащую дроссельную шайбу 64. В данном конкретном примере положение дроссельной шайбы 64 может изменяться контроллером 12 посредством сигнала, подаваемого на электромотор или исполнительный механизм, включенный в состав дроссельной заслонки 62, при этом данная конфигурация обычно называется электронным управлением дроссельной заслонкой (ЭУДЗ). Таким образом, дроссельной заслонкой 62 могут управлять для изменения количества впускного воздуха, подаваемого в камеру сгорания 30, а также в другие цилиндры двигателя. Положение дроссельной шайбы 64 подается в контроллер 12, например, посредством сигнала положения дроссельной заслонки (ПДЗ). Впускной канал 42 также содержит датчик 120 массового расхода воздуха (МРВ) и датчик давления воздуха в коллекторе (ДВК) для обеспечения соответствующих сигналов МРВ и ДВК в контроллер 12.
Система зажигания 88 может обеспечивать искру зажигания в камеру сгорания 30 посредством свечи зажигания 92 в ответ на сигнал опережения зажигания (ОЗ) от контроллера 12 при выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления камера сгорания 30 или одна или более других камер сгорания двигателя 10 может работать в режиме воспламенения от сжатия при наличии или без искры зажигания.
Двигатель 10 может также содержать устройство сжатия, такое как турбонагнетатель или компрессор наддува, содержащий по меньшей мере компрессор 162, расположенный по ходу впускного коллектора 44. В случае турбонагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 164 (например, посредством вала), расположенной по ходу выпускного канала 48. В случае компрессора наддува, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электромашиной и может не содержать турбину. Таким образом, степень сжатия (т.е. наддув), обеспечиваемая в один или более цилиндров двигателя посредством турбонагнетателя или компрессора наддува, может быть изменена контроллером 12.
Показано, что датчик 126 отработавших газов соединен с выпускным каналом 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 может представлять собой любой подходящий датчик для выдачи показания воздушно-топливного отношения отработавших газов, такой как линейный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), датчик кислорода с двумя состояниями или датчик кислорода в отработавших газах (ДКОГ), НДКОГ (нагреваемый ДКОГ), датчик оксидов азота (OA), НС или СО. x Показано, что устройство 70 снижения токсичности отработавших газов расположено по ходу выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройством 70 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (ТКН), уловителем OA, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их сочетаниями. Согласно некоторым вариантам осуществления, во время работы двигателя 10 устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может периодически восстанавливаться посредством работы по меньшей мере одного цилиндра двигателя при конкретном воздушно-топливном отношении.
Контроллер 12 показан как микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство (МПУ) 102, порты 104 ввода/вывода, электронный носитель данных для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в данном конкретном примере в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 106, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимую память (ЭНП) 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 12, в дополнении к тем сигналам, которые рассматривались ранее, включая измерение вводимого массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, соединенного с рубашкой охлаждения 114; выходной сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 40; положения дроссельной заслонки (ПДЗ) от датчика положения дроссельной заслонки; и сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе, ДВК, от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя, ЧВД, может генерироваться контроллером 12 из сигнала ПЗ. Сигнал ДВК давления в коллекторе от датчика давления в коллекторе может быть использован для выдачи показания вакуума или давления во впускного коллекторе. Следует заметить, что могут быть использованы различные комбинации вышеперечисленных датчиков, например, датчик МРВ без датчика ДВК или наоборот. Например, при стехиометрической работе датчик ДВК может выдавать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик совместно с замеренной частотой вращения двигателя может обеспечивать оценку заряда (включая воздух), вводимого в цилиндр. В одном примере датчик 118, который также используется как датчик частоты вращения двигателя, может выдавать заданное число равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала.
Как рассматривалось ранее, на фиг. 2 показано упрощенное изображение двигателя 10 и впускного воздушного коллектора 44. Конкретно, на фиг. 2 показано пространственное взаимное расположение двигателя 10, впускного воздушного коллектора 44 и коллектора 150 надувной камеры в масштабе, хотя при необходимости могут использоваться другие относительные размеры. Фиг.2 выполнена в масштабе.
Двигатель 10 может содержать головку 210 цилиндров, которая может быть связана по текучей среде с впускным коллектором 44 посредством трактов 240 впускного воздушного коллектора. Тракты 240 впускного воздушного коллектора могут проходить и изгибаться от головки 210 цилиндров к плоскости, параллельной камере сгорания. Таким образом, между головкой 210 цилиндров и впускным воздушным коллектором 240 может иметься пространство. Коллектор 150 надувной камеры может быть расположен в пространстве между впускным воздушным коллектором 44 и головкой 210 цилиндров, непосредственно под трактами 240 впускного воздушного коллектора. Как упоминалось выше, коллектор 150 надувной камеры соединен с картриджем (например, картриджем 152) посредством трубных фитингов 220. Количество трубных фитингов 220 может быть равно количеству картриджей, присутствующих в головке 210 цилиндров. Таким образом, каждый картридж может быть непосредственно соединен с коллектором 150 надувной камеры. Дополнительные детали конструкции картриджа будут рассмотрены более подробно ниже.
Коллектор 150 надувной камеры может содержать выход 250 коллектора надувной камеры ниже по потоку от второго управляющего клапана 260, который может быть спускным для системы впуска воздуха. Выход 250 может быть соединен по текучей среде с источником вакуума (не показан). Выход 250 коллектора надувной камеры может изгибаться непосредственно выше по потоку от второго управляющего клапана 260. Выход 250 коллектора надувной камеры может изгибаться от впускного воздушного коллектора 44 к головке 210 цилиндров. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что выход 250 коллектора надувной камеры может изгибаться в иных возможных направлениях, в зависимости от компоновки головки цилиндров и пространственных ограничений области головки цилиндров (например, вниз, в направлении цилиндра). Второй управляющий клапан 260 может регулироваться для регулирования величины отрицательного давления, подаваемого из источника вакуума. Таким образом, степенью опустошения регулируемой надувной камеры (например, регулируемой надувной камеры 148) можно управлять. Например, если второй управляющий клапан 260 находятся в более открытом положении, то степень опустошения может быть увеличена по сравнению с ситуацией, когда второй управляющий клапан 260 находится в менее открытом положении.
Коллектор 150 надувной камеры может также содержать воздуховод 280 коллектора надувной камеры, соединенный с источником 290 сжатого воздуха. Источник 290 сжатого воздуха может подавать поток воздуха во впускной воздушный коллектор 44 и/или коллектор 150 надувной камеры через воздуховод 270 впускного воздушного коллектора и воздуховод 280 коллектора надувной камеры соответственно. Поток воздуха, доставляемый во впускной воздушный коллектор 44 от источника 290 сжатого воздуха, может регулироваться с помощью регулируемого клапана 274, расположенного между впускным воздушным коллектором 44 и источником 290 сжатого воздуха. Аналогичным образом, поток воздуха, доставляемый в коллектор 150 надувной камеры, может быть отрегулирован с помощью управляющего клапана, расположенного между источником 290 сжатого воздуха и коллектором 150 надувной камеры. Воздуховод 270 впускного воздушного коллектора расположен ниже по потоку от впускного канала 42. Сжатый воздух может быть создан компрессором турбонагнетателя двигателя и накоплен в устройстве накопления сжатого воздуха (например, источнике 290 сжатого воздуха).
Как показано, двигатель 10 содержит четыре цилиндра и в результате этого впускной воздушный коллектор 44 содержит четыре тракта 240 впускного воздушного коллектора. Каждый тракт 240 впускного воздушного коллектора может вести к впускному окну 140. Таким образом, воздух может течь через впускной канал (например, впускной канал 42) во впускной воздушный коллектор 44, через выходы 240 впускного воздушного коллектора, а затем через отдельные окна/тракты цилиндра в соответствующую камеру сгорания (в частности, цилиндр 30). Как упоминалось выше, впускной клапан (в частности, впускной клапан 52) может быть приведен в действие для регулирования количества воздуха, доставляемого в камеру сгорания. Перед тем, как достигнуть камеры сгорания, поток воздуха может быть изменен с помощью регулируемой надувной камеры (в частности, регулируемой надувной камеры 148) в зависимости от степени наполнения надувной камеры. Например, поток воздуха может быть ограничен, и движение заряда может быть повышено путем увеличения степени наполнения надувной камеры.
Согласно некоторым вариантам осуществления, дополнительно или альтернативно, вторая регулируемая надувная камера может быть расположена внутри выхода 240 впускного воздушного коллектора. Вторая регулируемая надувная камера может быть удлиненной. Вторая регулируемая надувная камера может быть расположена на самой верхней стенке выхода 240 впускного воздушного коллектора дальше всего от камеры сгорания 30. Другими словами, двигатель 10 может содержать две надувные камеры, первую надувную камеру, расположенную на самой нижней стенке окна цилиндра вблизи от камеры сгорания и вторую надувную камеру, расположенную на самой верхней стенке выхода впускного воздушного коллектора дальше всего от камеры сгорания.
Первая надувная камера и вторая надувная камера могут обе быть соединены с коллектором 150 надувной камеры и управляться вместе. Дополнительно или альтернативно, первая надувная камеры может быть единственной надувной камерой, соединенной с коллектором 150 надувной камеры, в то время как вторая надувная камера может быть соединена с отдельным коллектором надувной камеры. Таким образом, первая и вторая надувные камеры могут управляться отдельно друг от друга. Например, одна надувная камера может быть наполнена, в то время как другая надувная камера - не наполнена. Также первая надувная камера и вторая надувная камера могут быть наполнены и/или опустошены в различных степенях. Это позволяет изменять движение заряда, поступающего в цилиндр, в различных местоположениях, позволяя улучшить управление завихрением и закручиванием заряда цилиндра.
На фиг. 3 представлен вид 300 в перспективе головки 210 цилиндров, при этом впускной воздушный коллектор 44 исключен, чтобы более точно изобразить пространство, занимаемое коллектором 150 надувной камеры. На фиг. 3 показана головка цилиндров с картриджами 152, вставленными в множество перегородок. Картриджи 152 соединены с коллектором 150 надувной камеры, при этом коллектор 150 надувной камеры можно использовать для наполнения или опустошения регулируемых надувных камер, соединенных с каналом, связанным с каждым картриджем. Как показано на фиг. 2, существует пространство между головкой 210 цилиндров и впускным воздушным коллектором 44. Как показано на фиг. 3, это пространственное разделение может быть преимущественно занято коллектором 150 надувной камеры, что позволяет разместить надувные камеры, несмотря на ограниченное пространство, доступное в области головки цилиндров. Также такое конкретное расположение позволяет хладагенту циркулировать в области надувной камеры, защищая ее от термической деградации. Фиг.3 выполнена в масштабе.
Головка 210 цилиндров может содержать множество впускных окон 140 цилиндра Как упоминалось выше со ссылкой на фиг. 2, впускные окна 140 могут быть соединены с трактами впускного воздушного коллектора (в частности, трактами 240 впускного воздушного коллектора) или впускным воздушным коллектором (в частности, впускным воздушным коллектором 44). Как показано, множество картриджей 152 расположено ниже впускных окон 140. В частности, одиночный картридж 152 вставлен в перегородку, расположенную ниже отдельного впускного окна 140. Перегородка может быть расположена между камерой сгорания (в частности, цилиндром 30) и отдельным впускным окном 140, и более конкретно, между головкой цилиндров и соответствующим отдельным впускным трактом.
Перегородка может иметь множество цилиндрических отверстий, каждое из которых расположено ниже соответствующего впускного окна 140 и обращено к впускному воздушному коллектору 44. Каждое отверстие проходит по меньшей мере часть длины головки 210 цилиндров. Отверстие перегородки может быть выполнено методом машинной обработки, так что внутренняя стенка картриджа 152 выровнена с внешним краем отверстия перегородки. Таким образом, хладагент, расположенный в пространстве внутри перегородки, не может утечь из пространства перегородки после вставления картриджа 152 в перегородку. Пространство перегородки может проходить от отверстия перегородки до стенки камеры сгорания (в частности, камеры сгорания 32) вблизи от впускного воздушного коллектора 44. Пространство перегородки может быть достаточно большое для вмещения всего картриджа 152. Перегородка будет рассмотрена более подробно со ссылкой на фиг. 4.
Каждый картридж 152 может содержать наружную поверхность 320. Каждая наружная поверхность 320 может содержать выступ 220, крепящий отдельный коллектор надувной камеры (в частности, коллектор 150 надувной камеры) к наружной поверхности 320 картриджа 152. Часть коллектора 150 надувной камеры, связанной с наружной поверхностью 320, может быть выполнена, согласно одному примеру, как соединительный штифт. Соответственно, согласно одному варианту осуществления, множество трубных фитингов 220 могут соединять множество наружных поверхностей 320 с целью герметизации воздушного прохода активации надувной камеры от атмосферы, а также и от рубашки охлаждения головки цилиндров. Ось коллектора 150 надувной камеры параллельна поперечной оси 332 (или наружной поверхности) картриджа 152. Таким образом, количество точек соединения между коллектором 150 надувной камеры и картриджами 152 может быть равно количеству картриджей 152. Как показано в текущем примере, четыре картриджа расположены внутри головки 210 цилиндров. Соответственно, между картриджами 152 и коллектором 150 надувной камеры присутствуют четыре точки соединения. Однако, согласно некоторым вариантам осуществления, количество картриджей и точек соединения может быть больше или меньше.
Каждый картридж 152 может быть присоединен к внешней кромке перегородки посредством множества болтов 334. Как показано, болты 334 могут быть вставлены друг напротив друга вдоль поперечной оси 332 картриджа 152 (то есть, вдоль ширины картриджа, вдоль оси, которая проходит параллельно оси коллектора 150 надувной камеры). Болты 334 могут быть вставлены в соответствующие отверстия, расположенные на наружной поверхности 320 картриджа 252, при этом отверстия расположены симметрично вдоль поперечной оси 332 (вдоль более длинной плоскости) картриджа. Таким образом, каждый картридж может занимать пространство ниже впускного окна 140 цилиндра между головкой 210 цилиндров и цилиндром. Канал и перегородка будут более подробно рассмотрен со ссылкой на фиг. 4.
Входы 324 регулируемой надувной камеры могут соединять по текучей среде коллектор 150 надувной камеры с внутренней частью картриджа, в частности, с внутренним каналом картриджа (показанным на фиг. 4). Внутренний канал может проходить от конца входов 324 регулируемой надувной камеры до регулируемой надувной камеры (в частности, регулируемой надувной камеры 148), расположенной во впускном окне 140. Часть входа 324 регулируемой надувной камеры может по меньшей мере частично быть помещена в канал. Часть входа 324 регулируемой надувной камеры, помещенная в канал, может быть ниже впускных окон 140 внутри перегородки.
Продолжаясь от наружной поверхности 320, вход 324 регулируемой надувной камеры может соединяться с коллектором 150 надувной камеры. Диаметр входа 324 регулируемой надувной камеры может быть меньше диаметра коллектора 150 надувной камеры. Коллектор 150 надувной камеры может проходить вдоль оси 332 и изгибаться непосредственно ниже по потоку от второго управляющего клапана 260. Коллектор 150 надувной камеры может подавать воздух во множество входов 324 регулируемой надувной камеры. Коллектор 150 надувной камеры может получать воздух через воздуховод 280 коллектора надувной камеры, соединяющий по текучей среде коллектор надувной камеры с источником сжатого воздуха (в частности, источником 290 сжатого воздуха). Первый управляющий клапан 340 может быть расположен по ходу воздуховода 280 коллектора надувной камеры в местоположении рядом со входом 342 коллектора 150 надувной камеры для регулирования количества воздуха, доставляемого в надувные камеры через коллектор 150 надувной камеры. Как показано, вход 342 коллектора надувной камеры может быть соединен с коллектором 150 надувной камеры между центральными картриджами. Дополнительно или альтернативно, вход 342 коллектора надувной камеры может быть расположен вблизи от одного из внешних картриджей. Следовательно, воздух может течь из источника сжатого воздуха в коллектор 150 надувной камеры, пока первый управляющий клапан 340 по меньшей мере частично открыт. Первый управляющий клапан 340 может использоваться для регулирования потока воздуха в коллектор 150 надувной камеры. Если первый управляющий клапан 340 закрыт, то коллектор 150 надувной камеры может не получать воздух, в результате чего надувные камеры во впускных окнах 140 также не получают воздух.
Воздух в коллекторе 150 надувной камеры может вытекать из коллектора 150 надувной камеры через выход 250 коллектора надувной камеры. Выход 250 коллектора надувной камеры может быть смещен от основной оси коллектора 150 надувной камеры. В частности, коллектор 150 надувной камеры может проходить вдоль длины головки 210 цилиндров, параллельно поперечной оси 332 картриджей, а затем после последнего картриджа ось коллектора надувной камеры может искривляться или слегка изгибаться и поворачивать к стороне головки 210 цилиндров. Второй управляющий клапан 260 расположен вдоль коллектора 150 надувной камеры в положении сразу за изгибом в коллекторе надувной камеры. Воздух может течь через выход 250 коллектора надувной камеры, если второй управляющий клапан 260 по меньшей мере частично открыт. Второй управляющий клапан 260 может использоваться для регулирования расхода воздуха на выходе из коллектора 150 надувной камеры через выход 250 коллектора надувной камеры. Выход 250 коллектора надувной камеры может быть соединен с источником вакуума, что может способствовать оттоку воздуха через выход 250 коллектора надувной камеры путем приложения отрицательного давления в коллектор 150 надувной камеры. Таким образом, воздух может быть извлечен из коллектора 150 надувной камеры посредством вакуума. Однако, если второй управляющий клапан 260 находится в закрытом положении, то коллектор 150 надувной камеры может не испытывать отрицательного давления, создаваемого источником вакуума, и воздух может не течь через выход 250 коллектора надувной камеры. Если второй управляющий клапан 260 находится в закрытом положении, то надувные камеры, расположенные во впускных окнах 140 не могут быть опустошены.
На фиг. 4 показан увеличенный вид 400 головки цилиндров, показывающий одно впускное окно, перегородку и картридж головки цилиндров. Как раскрывалось выше, головка цилиндров может содержать некоторое количество впускных трактов, перегородок и картриджей, при этом это количество равно количеству камер сгорания. Фиг.4 выполнена в масштабе.
Головка 210 цилиндров содержит впускное окно 140 выше перегородки 410. Перегородка 410 может быть расположена между впускным окном 140 и камерой сгорания (в частности, цилиндром 30). Перегородка 410 может быть с одной стороны камеры сгорания вблизи от коллектора 150 надувной камеры. Может присутствовать рубашка охлаждения (не показана), содержащая каналы хладагента, проходящие в пространствах перегородки 410, так чтобы хладагент мог течь через эти пространства перегородки 410. Соответственно, уплотнение 414 перегородки может быть расположено на внешней кромке отверстия перегородки, направленного в пространство между головкой 210 цилиндров и коллектором 150 надувной камеры. Например, отверстие перегородки может открываться в пространство, занимаемое коллектором 150 надувной камеры между головкой 210 цилиндров и впускным воздушным коллектором (например, впускным воздушным коллектором 44), со ссылкой на фиг. 2. Таким образом, уплотнение перегородки будет предотвращать утечку хладагента в атмосферу.
Картридж 152 вставлен в перегородку 410. Как показано, картридж 152 спроектирован так, что размеры картриджа 152 соответствуют размерам отверстия перегородки 410, и картридж 152 может сопрягаться с перегородкой 410. После вставления картриджа 152 в перегородку 410 внутренняя поверхность картриджа 152 прижимается к уплотнению 414 перегородки, так что хладагент не может вытечь из перегородки 410. Картридж 152 может быть прикреплен к перегородке 410 посредством болтов 334. Болты 334 могут быть сначала проведены через соответствующие отверстия 418 в картридже 152, и затем через соответствующие отверстия 422 на внешней поверхности перегородки 410. После вставления картриджа 152 в перегородку 410 соответствующие отверстия 418 картриджа и соответствующие отверстия 422 перегородки совмещаются. Как отмечалось выше, болты 334 могут быть расположены напротив друг друга вдоль поперечной оси картриджа 152. Соответствующие отверстия 418 картриджа и соответствующие отверстия 422 перегородки могут быть резьбовыми, так что картридж 152 может быть плотно присоединен к перегородке 410 после вставления и затягивания болтов 334 в соответствующие отверстия 418 картриджа и соответствующие отверстия 422 перегородки.
Канал 146 проходит от внутренней поверхности картриджа 152 и занимает часть пространства, расположенного в перегородке 410. Таким образом, канал 146 окружен хладагентом после вставления картриджа 152 в перегородку 410. Канал 146 может быть полый и Y-образный. Регулируемая надувная камера 148 может быть соединена с уплотнением 434 прохода хладагента/воздуха, соединенного с каждым заостренным концом канала 146. Конец канала 146 может в контексте настоящей заявки может называться зубцом. Канал может быть Y-образным с целью подведения надувной камеры 148 к каждому впускному клапану (в частности, впускному клапану 52) данной камеры сгорания. Например, канал 430 может быть Y-образным, как показано, для подведения двух надувных камер 148 к двум отдельным впускным клапанам камеры сгорания. В альтернативных примерах канал 146 может быть линейным и не разветвленным в случае, когда камера сгорания содержит только один впускной клапан. Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что канал 146 может иметь такую форму, чтобы была возможность подведения количества надувных камер 148, равного количеству впускных клапанов цилиндра.
Когда картридж 152 вставлен в перегородку 410, то уплотнение 434 прохода хладагента/воздуха может быть физически соединено с внешней поверхностью отверстия, расположенного в самой нижней стенке впускного окна вблизи камеры сгорания. Таким образом, хладагент, заполняющий пространства внутри перегородки 410, не может поступать во впускное окно 140, независимо от степени наполнения регулируемой надувной камеры 148. Наоборот, воздух, текущий через окна головки цилиндров не может поступить в рубашку охлаждения. Отверстие может соответствовать надувной камере 148, так что диаметр отверстия по существу равен диаметру надувной камеры 148. Когда надувная камера 148 опустошена, надувная камера 148 может находится вровень с самой нижней стенкой впускного окна 140. Таким образом, полностью опустошенная надувная камера 148 не может преграждать какие-либо проходы во впускном окне 140. Со ссылкой на фиг. 1 отметим, что расстояние между надувной камерой 148 и впускным клапаном 52 может быть в диапазоне 10-40 мм. Как отмечалось выше, такое расстояние позволяет наполненной надувной камере по меньшей мере частично воздействовать на поток воздуха через впускное окно 140 и создавать закручивание путем по меньшей мере частичного преграждения впускного окна 140. Закручивание может быть определено как круговое, завихряющее движение, которое может увеличить эффективность смешивания топливно-воздушной смеси.
Надувная камера 148 может быть соединена по текучей среде с коллектором 150 надувной камеры через вход 324 регулируемой надувной камеры и проход 440 регулируемой надувной камеры. Проход 440 регулируемой надувной камеры может быть по меньшей мере частично расположен в канале 146. Хладагент, заполняющий перегородку 410, окружает наружную часть канала 146 и изолирован от прохода 440 регулируемой надувной камеры. Как представлено на фиг. 4, канал 146 является Y-образным, поэтому проход 440 регулируемой надувной камеры может разветвляться при разветвлении канала 146. Другими словами, проход 440 регулируемой надувной камеры может повторять форму канала 146.
Проход 440 регулируемой надувной камеры может проходить от нижней части надувной камеры 148 до наружной стенки 320 картриджа 152. Проход 440 регулируемой надувной камеры может примыкать ко входу 324 регулируемой надувной камеры и быть соединенным с ним по текучей среде посредством трубного фитинга 220. Трубный фитинг 220 ввинчен в картридж 152, а противоположный конец содержит уплотнительное устройство компрессионного типа, которое создает воздухонепроницаемое соединение с коллектором 150 надувной камеры, обеспечивая герметизированный канал между коллектором 150 надувной камеры и картриджем 152. Таким образом, проход 440 регулируемой надувной камеры связан по текучей среде со входом 324 регулируемой надувной камеры и примыкает к нему.
Как раскрывалось выше, степень наполнения регулируемой надувной камеры 148 может быть отрегулирована на основе рабочих условий двигателя. Согласно одному примеру, надувная камера 148 может быть наполнена так, чтобы она могла частично преграждать проход воздуха внутри впускного окна 140. Дополнительно или альтернативно, надувная камера 148 может быть опустошена так, чтобы она находилась вровень с самой нижней стенкой впускного окна 140 и не преграждала путь воздуха во впускном окне 140. На фиг. 5А и 5B, соответственно, показана надувная камера в опустошенном и наполненном состояниях.
На фиг. 5А и 5B изображены головка 210 цилиндров со впускным окном 140 и картридж 152. Картридж 152 может быть прикреплен к перегородке (в частности, перегородке 410) посредством болтов 334, вставленных в соответствующие резьбовые отверстия. Наружная стенка 320 может быть прикреплена ко входу 324 регулируемой надувной камеры посредством трубного фитинга 220. Вход 324 регулируемой надувной камеры может быть соединен по текучей среде с коллектором 150 надувной камеры. Следует понимать, что хотя на фиг. 5А-5B изображена надувная камера в полностью опустошенном или наполненном состоянии, это не вносит ограничений и что в альтернативных примерах надувные камеры могут иметь любую степень наполнения между полностью наполненным и полностью опустошенным состояниями. Фиг.5А и 5B выполнены в масштабе.
На фиг. 5А показано, что надувные камеры 148 находятся в полностью опустошенном состоянии во впускном окне 140. Как раскрывалось выше, полностью опустошенная надувная камера во впускном окне 140 может быть абсолютно вровень с самой нижней стенкой впускного окна 140 вблизи камеры сгорания. Таким образом, воздух, текущий из впускного коллектора (в частности, впускного коллектора 44) во впускное окно 140, не может быть прегражден и/или изменен надувными камерами 148. Посредством опустошения надувной камеры расход воздуха в соответствующий цилиндр может быть увеличен.
Надувные камеры 148 могут быть опустошены посредством отключения источника сжатого воздуха (в частности, источника сжатого воздуха 290), по меньшей мере частичного закрытия управляющего клапана (в частности, первого управляющего клапана 340), по меньшей мере частичного открытия второго управляющего клапана (в частности, второго управляющего клапана 260) и подачи вакуума. Скорость опустошения может регулироваться путем регулирования второго управляющего клапана и/или давления подаваемого вакуума. Например, регулирование второго управляющего клапана до более открытого положения может увеличить скорость опустошения при подаче постоянного отрицательного давления. Аналогичным образом, увеличение отрицательного давления, создаваемого источником вакуума, может также увеличить скорость опустошения при неподвижном втором управляющем клапане, который находится по меньшей мере частично в открытом положении.
Полностью опустошенные надувные камеры 148, показанные на фиг. 5А, изображены вровень с самыми нижними стенками впускного окна 140. Как отмечалось, полностью опустошенные надувные камеры 148 не могут воздействовать на поток воздуха через впускное окна 140. Таким образом, закручивание не может создаваться, и расход воздуха может быть увеличен.
На фиг. 5B показаны надувные камеры 148 в полностью наполненном состоянии во впускном окне 140. Как раскрывалось выше, полностью наполненная надувная камера во впускном окне может по меньшей мере частично преграждать и воздействовать на поток воздуха, проходящий через впускное окно 140 в камеру сгорания. Надувные камеры 148 могут быть полностью наполнены для воздействия на поток воздуха и создания закручивания, которое может увеличить перемешивание топливно-воздушной смеси. Путем этого к.п.д. топлива может быть увеличен.
Дополнительно или альтернативно, надувные камеры могут быть частично наполнены для воздействия на поток воздуха и создания закручивания. Однако, закручивание, создаваемое частично наполненными надувными камерами, может быть меньше, чем закручивание, создаваемое полностью наполненной надувной камерой. Кроме того, частично наполненная надувная камера может обеспечивать увеличенный поток воздуха в камеру сгорания по сравнению с потоком воздуха, обеспечиваемым полностью наполненными надувными камерами.
Надувные камеры 148 могут быть по меньшей мере частично наполнены посредством отключения источника вакуума, закрытия второго управляющего клапана 260, по меньшей мере частичного открытия первого управляющего клапана 340 и запуска источника сжатого воздуха. Скорость наполнения может быть отрегулирована посредством регулирования управляющих клапанов и/или источника сжатого воздуха. Например, регулирование первого управляющего клапана 340 до более открытого положения может увеличить скорость наполнения. Аналогичным образом, увеличение давления наполняющего воздуха, подаваемого источником сжатого воздуха, может увеличить скорость наполнения.
На фиг. 6 изображен вариант осуществления 600, изображающий вид сверху канала 146, надувной камеры (камер) 148 и выпускных окон 610 с извлеченной головкой цилиндров. На фиг. 7 изображен вид в поперечном разрезе, перпендикулярном оси 332, впускного окна (окон) 140, канала 146 и надувной камеры 148. Как показано, впускное окно 140 проходит в понижающемся наклоне к цилиндру, и в результате этого зубец канала также имеет понижающийся наклон, соответствующий наклону впускного окна 140. Таким образом, впускное окно 140 может охватывать надувную камеру 148 более надежным образом. Кроме того, канал 146 по существу линейный выше по потоку от раздвоения, в котором канал 146 начинает наклоняться вниз, в соответствии с наклоном впускного окна 140, ниже по потоку от раздвоения.
На фиг. 8A, 8B и 8C проиллюстрированы различные возможные местоположения управляющего клапана. На фиг. 8А проиллюстрирован вариант осуществления 802, показывающий управляющий клапан 340 выше по потоку от коллектора 150 надувной камеры. Таким образом, все надувные камеры 148 могут получать по существу одинаковое количество воздуха. Таким образом, надувные камеры 148 не могут быть наполнены независимо друг от друга.
На фиг. 8B проиллюстрирован вариант осуществления 804, на котором показано, что управляющий клапан 810 расположен ниже по потоку от внутренней стенки картриджа 152 и выше по потоку от надувных камер 148. Как показано, надувные камеры 148A-D могут управляться независимо друг от друга. Таким образом, надувные камеры 148А могут получать первый объем наполнения, тогда как надувные камеры 148 получают второй, больший или меньший, объем наполнения. В результате этого первый картридж может обеспечивать объем подачи воздуха в надувные камеры первого картриджа, не равный объему подачи воздуха, обеспечиваемый в надувные камеры второго картриджа.
На фиг. 8C проиллюстрирован вариант осуществления 806, на котором показаны управляющие клапаны 840Е и 840F ниже по потоку от внутренней стенки картриджа и выше по потоку от надувных камер 148Е и 148F. Надувная камера 148Е может получать первый объем воздуха, больший или меньший второго объема воздуха, подаваемого в надувную камеру 148F того же самого картриджа. Другими словами, первая надувная камера первого картриджа может принимать подачу воздуха независимо от подачи воздуха во вторую надувную камеру первого картриджа или третью надувную камеру второго картриджа.
Способы и условия наполнения/опустошения надувных камер 148 будут раскрыты более подробно в отношении фиг. 9. Также, способы и условия для варианта осуществления, содержащего первую надувную камеру, соединенную с окном цилиндра и вторую надувную камеру, соединенную с впускным коллектором, раскрыты в отношении фиг. 10.
На фиг. 9 проиллюстрирован пример способа 900 регулирования наполнения надувной камеры во впускном тракте головки цилиндров двигателя. Способ может включать в себя условия для по меньшей мере частичного наполнения надувной камеры вследствие снижения нагрузки на двигатель с целью создания/увеличения эффекта закручивания топливно-воздушной смеси. Кроме того, способ может включать в себя условия для по меньшей мере частичного опустошения надувной камеры вследствие увеличения нагрузки на двигатель с целью обеспечения закручивания и возможности увеличенного расхода воздуха.
Способ 900 могут начинать на этапе 902, на котором контроллер оценивает, измеряет и/или определяет текущие рабочие параметры двигателя. Оцениваемые текущие рабочие параметры двигателя могут включать в себя, помимо других возможных, расход воздуха в коллекторе, скорость автомобиля, положение дроссельной заслонки, вакуум в коллекторе, частота вращения двигателя, уровень наддува, частота вращения компрессора и воздушно-топливное отношение сгорания. Нагрузка на двигатель может быть определена через один или более из следующих параметров: скорость двигателя, положение дроссельной заслонки и вакуум в коллекторе.
На этапе 904 способ 900 включает в себя определение того, меньше ли текущая нагрузка на двигатель первого порогового значения. Первое пороговое значение может отражать низкую нагрузку на двигатель. Согласно одному примеру, текущая нагрузка на двигатель может быть меньше, чем первое пороговое значение, когда двигатель работает на холостом ходу и/или положение дроссельной заслонки по меньшей мере частично закрытое. По существу, когда дроссельная заслонка находится по большей части в закрытом положении, в двигатель подается меньший поток воздуха, что означает, что текущая нагрузка на двигатель меньше, чем первое пороговое значение.
Если нагрузка на двигатель не меньше, чем первое пороговое значение, то способ переходит на этап 906 для определения того, понижается ли текущая нагрузка на двигатель. Уменьшение нагрузки на двигатель может быть подтверждено на основе того, что положение дроссельной заслонки уменьшается со скоростью, большей пороговой скорости (в частности, при получении команды на переход в полностью закрытое положение), на основе уменьшения скорости автомобиля и увеличения вакуума в коллекторе.
Если нагрузка на двигатель меньше, чем первое пороговое значение (на этапе 904) или нагрузка на двигатель уменьшается (на этапе 906), то способ 900 может перейти на этап 908 и наполнить надувную камеру. На этапе 908 наполнение надувной камеры включает в себя каждое из следующий действий: по меньшей мере частичное открытие управляющего клапана (910), закрытие второго управляющего клапана (912) и запуск подачи воздуха от источника (914) сжатого воздуха. Как отмечалось выше, степень наполнения надувной камеры может быть отрегулирована посредством регулирования управляющих клапанов и/или давления воздуха на выходе из источника сжатого воздуха. Таким образом, требуемая степень наполнения надувной камеры может быть вначале определена на основе нагрузки на двигатель, при этом степень наполнения увеличивается по мере уменьшения нагрузки на двигатель (в частности, ниже первого порогового значения). Затем может быть отрегулировано открытие управляющего клапана и/или давление на выходе источника сжатого воздуха, на основе требуемой степени наполнения надувной камеры. Согласно одному примеру, когда нагрузка на двигатель меньше первого порогового значения, и нагрузка на двигатель начинает дальше уменьшаться, надувную камеру могут поддерживать полностью наполненной. Воздух может течь от источника сжатого воздуха, через вход коллектора надувной камеры, через по меньшей мере частично открытый управляющий клапан, в коллектор надувной камеры, и затем через проход коллектора надувной камеры во вход надувной камеры и в надувную камеру.
Согласно одному примеру, автомобиль может переходить от высокой нагрузки в область средней нагрузки. В соответствии с уменьшением нагрузки на двигатель контроллер может определить, что надувную камеру нужно наполнить. Однако, на основе того, что нагрузка на двигатель находится в пределах порогового интервала от первого порогового значения, надувная камера может быть не полностью наполнена. По существу, если нагрузка на двигатель находится за пределами порогового интервала от первого порогового значения, надувная камера может быть полностью наполнена. Путем поддерживания надувной камеры в состоянии, меньшем полного наполнения в области средних нагрузок, может быть обеспечен требуемый расход воздуха в условиях средних нагрузок.
Следует понимать, что когда нагрузка на двигатель выше, чем первое пороговое значение, но ниже чем второе пороговое значение (как рассматривается далее) степень наполнения может быть аналогичным образом отрегулирована на основе нагрузки на двигатель. В частности, когда нагрузка на двигатель расположена между первым пороговым значением и вторым пороговым значением, надувная камера может быть частично наполнена, но не полностью наполнена или полностью опустошена.
На этапе 906, если определяют, что текущая нагрузка на двигатель не уменьшается, и нагрузка на двигатель меньше первого порогового значения, то способ 900 переходит на этап 916 для определения того, превышает ли текущая нагрузка на двигатель второе пороговое значение. Как отмечалось выше, второе пороговое значение может быть большей нагрузкой на двигатель. Нагрузка на двигатель может быть определена как превышающая второе пороговое значение, если положение дроссельной заслонки более открытое (в частности, широко открытая дроссельная заслонка), скорость автомобиля высокая (в частности, больше 40 миль/ч) и/или вакуум в коллекторе небольшой.
Если текущая нагрузка на двигателя не больше второго порогового значения, то способ 900 переходит на этап 918 для определения того, увеличивается ли текущая нагрузка на двигатель. Нагрузка на двигатель может быть определена как увеличивающаяся, если открытие дроссельной заслонки увеличивается с пороговой скоростью (в частности, к положению широкого открытия дроссельной заслонки), скорость автомобиля увеличивается, и/или вакуум в коллекторе уменьшается.
Если в способе 900 определяют, что нагрузка на двигателя больше второго порогового значения, или что нагрузка на двигатель увеличивается, то способ 900 может перейти на этап 920 и опустошить надувную камеру. Может быть предпочтительно опустошить надувную камеру при увеличивающихся нагрузках на двигатель с целью увеличения перемешивания воздуха и топлива при больших нагрузках посредством увеличенного расхода воздуха. Поэтому к.п.д. топлива может быть увеличен путем опустошения надувной камеры с целью обеспечения увеличенного расхода воздуха при уменьшенном закручивании заряда. Степень опустошения может быть определена на основе нагрузки на двигатель. В частности, степень опустошения может быть увеличена при увеличении нагрузки на двигатель (в частности, выше второго порогового значения).
На этапе 920 способ 900 включает в себя опустошение надувной камеры путем одного или более из следующих действий: закрытия управляющего клапана (922), открытия второго управляющего клапана (924) и запуска подачи вакуума в коллектор (926) надувной камеры. Как было рассмотрено ранее, скорость опустошения может быть отрегулирована путем регулирования открытия второго управляющего клапана и/или путем регулирования величины отрицательного давления, подаваемого источником вакуума. Согласно одному примеру, скорость опустошения может быть увеличена путем увеличения открытия второго управляющего клапана. Аналогичным образом, скорость опустошения может быть увеличена путем увеличения отрицательного давления, подаваемого от источника вакуума. Таким образом, воздух может вытекать из надувных камер с увеличенной скоростью для опустошения надувной камеры. В течение условий опустошения надувной камеры воздух может течь из надувной камеры во вход надувной камеры, через проход коллектора надувной камеры и в коллектор надувной камеры, и затем через по меньшей мере частично открытый второй управляющий клапан, и затем в источник вакуума. Затем способ может завершиться.
Согласно одному примеру, когда нагрузка на двигатель выше второго порогового значения, но в пределах порогового интервала от второго порогового значения, надувная камера может быть только частично опустошена. Однако, если нагрузка на двигатель выше второго порогового значения и за пределами порогового интервала от второго порогового значения, надувная камера может быть полностью опустошена. Это может иметь место вследствие потребности в увеличенном потоке воздуха и уменьшении закручивания при повышенной нагрузке. Полностью опустошенная надувная камера не может преграждать впускной тракт (в частности, окно цилиндра) и не может воздействовать на закручивание потока воздуха. Опустошение надувной камеры при повышенных нагрузках может позволить удовлетворить потребность в требуемом количестве воздуха.
На этапе 918, если определяют, что нагрузка на двигатель не увеличивается, то способ может перейти на этап 928 и поддерживать текущие рабочие параметры двигателя, что включает в себя отсутствие регулирования надувной камеры. Например, могут поддерживать существующее состояние наполнения/опустошения надувной камеры. Затем способ может завершиться.
Способ 900, таким образом, представляет пример способа для регулирования работы одиночный регулируемой надувной камеры, расположенной во впускном тракте головки цилиндров. Надувная камера может быть наполнена после определения того, что нагрузка на двигатель уменьшается, и опустошена после определения того, что нагрузка на двигатель увеличивается. Таким образом, сгорание может быть оптимизировано за счет наполнения надувной камеры с целью обеспечения закручивания для увеличения перемешивания воздуха и топлива при пониженных нагрузках на двигатель и за счет опустошения надувной камеры с целью обеспечения увеличенного потока воздуха при повышенных нагрузках на двигатель.
На фиг. 10 продемонстрирован способ 1000, который может быть использован для регулирования первой надувной камеры во впускном окне (в частности, окне цилиндра) и второй надувной камеры во впускном коллекторе выше по потоку от впускного окна. Способ 1000 может быть реализован независимо от способа 900. В изображенном варианте осуществления первая и вторая надувные камеры связаны с общим цилиндром. Аналогичным образом, первая и вторая надувные камеры могут присутствовать для каждого цилиндра двигателя во впускном окне и в тракте впускного коллектора для возможности отдельной и независимой регулировки потока к каждому цилиндру. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, каждый цилиндр может содержать первую регулируемую надувную камеру в соответствующем тракте, в то время как вторая надувная камера может присутствовать как общая надувная камера для всех цилиндров двигателя, при этом вторая общая надувная камера расположена во впускном коллекторе в месте выше по потоку от входов трактов. При этом первая надувная камера может позволять отдельно регулировать поток воздуха для цилиндра, в то время как вторая надувная камера позволяет выполнять глобальные (общие) регулировки потока воздуха во все цилиндры двигателя.
Надувные камеры могут быть отрегулированы в соответствии с измеренным рабочим параметром автомобиля. Как будет рассмотрено ниже, контроллер может работать по меньшей мере в трех режимах, соответствующих различным состояниям наполнения/опустошения надувных камер. При первом режиме контроллер может изменить состояние наполнения первой регулируемой надувной камеры без изменения второй регулируемой надувной камеры. При втором режиме контроллер может изменить состояние наполнения второй регулируемой надувной камеры без изменения первой регулируемой надувной камеры. При третьем режиме контроллер может изменить как первую регулируемую надувную камеру, так и вторую регулируемую надувную камеру. Первый, второй и третий режимы могут быть взаимоисключающими.
Способ 1000 может начинаться на этапе 1002, который включает в себя оценку, измерение и/или определение рабочих параметров двигателя. Оцениваемые рабочие параметры двигателя могут включать в себя, помимо других возможных, измерение расхода воздуха, скорость автомобиля, положение дроссельной заслонки, вакуум в коллекторе, частоту вращения двигателя, уровень наддува и воздушно-топливное отношение. Нагрузка на двигатель может быть определена через один или более из следующих параметров: скорость двигателя, положение дроссельной заслонки и вакуум в коллекторе.
На этапе 1004 способ включает в себя определение того, выполнены ли условия для первого режима. Условия перехода в первый режим могут быть основаны на одном или более из следующего: положение дроссельной заслонки, нагрузка на двигатель, расход воздуха и перемешивание воздуха и топлива. Согласно одному примеру, в первый режим могут перейти в соответствие с запросом об увеличении закручивания воздуха при удовлетворении потребности в расходе воздуха двигателя. Согласно иному примеру, в первый режим могут перейти в ответ на то, что вторая надувная камера полностью наполнена, а нагрузка на двигатель уменьшается (и запрашивается дальнейшее понижение потока воздуха). В ином примере в первый режим могут перейти в ответ на то, что вторая надувная камера полностью опустошена, в то время как нагрузка на двигатель повышается (и запрашивается дальнейшее увеличение потока воздуха).
Если условия для перехода в первый режим удовлетворены, то способ 1000 может перейти на этап 1006 для перехода в первый режим. На этапе 1008 работа в первом режиме включает в себя изменение состояния наполнения/опустошения первой надувной камеры без изменения второй надувной камеры (то есть, при поддерживании состояния второй надувной камеры). Изменение только первой надувной камеры может включать в себя или наполнение, или опустошение надувной камеры на основе измеренного рабочего состояния автомобиля. Согласно одному примеру, если нагрузка на двигателя уменьшается (в частности, положение дроссельной заслонки становится более закрытым), то изменение может включать в себя увеличение степени наполнения первой надувной камеры. Альтернативно, если нагрузка на двигатель увеличивается (в частности, положение дроссельной заслонки становится более открытым), то изменение может включать в себя увеличение степени наполнения первой надувной камеры. Как раскрывалось выше, первая надувная камера может быть выборочно изменена в первом режиме, в то время как вторая надувная камера остается неизмененной. По существу, вторая надувная камера может быть полностью опустошена, частично наполнена или полностью наполнена при переходе в первый режим. Таким образом, в первом режиме первая надувная камера может быть изменена в более наполненное состояние или более опустошенное состояние, чем вторая надувная камера. Затем способ 1000 может закончится.
Если условия перехода в первый режим не удовлетворены, то способ 1000 может перейти на этап 1010 для определения того, удовлетворены ли условия для перехода во второй режим. Условия перехода во второй режим могут быть основаны на расходе впускного воздуха (в частности, если расход воздуха отличается от требуемого расхода воздуха), изменении нагрузки на двигатель и на том, что вакуум в коллекторе отличается от требуемого вакуума. Согласно одному примеру, во второй режим могут перейти в соответствии с запросом на увеличенный поток воздуха при удовлетворении требуемой скорости закручивания. Согласно другому примеру, во второй режим могут войти в ответ на то, что первая надувная камера полностью наполнена, в то время как нагрузка на двигатель уменьшается (и запрашивается дальнейшее снижение потока воздуха). Согласно иному примеру, во второй режим могут перейти в ответ на то, что первая надувная камера полностью опустошена, в то время как нагрузка на двигатель увеличивается (и запрашивается дальнейший рост потока воздуха).
Если условия для второго режима удовлетворены, то способ 1000 переходит на этап 1012 для перехода во второй режим. На этапе 1014 способ 1000 включает в себя изменение состояния наполнения/опустошения второй надувной камеры без изменения состояния наполнения/опустошения первой надувной камеры во время второго режима (то есть, при поддержании состояния первой надувной камеры). Изменение только второй надувной камеры может включать в себя или наполнение, или опустошение надувной камеры на основе измеренного рабочего состояния автомобиля.
Согласно одному примеру, когда требуется увеличение расхода воздуха при данной величине закручивания, изменение может включать в себя увеличение степени наполнения второй надувной камеры. Альтернативно, если требуется уменьшение расхода воздуха при данной величине закручивания, то изменение может включать в себя увеличение степени опустошения второй надувной камеры. Как раскрывалось выше, вторая надувная камера может быть выборочно изменена во втором режиме, в то время как первая надувная камера остается неизмененной. По существу, первая надувная камера может быть полностью опустошена, частично наполнена или полностью наполнена при переходе во второй режим. Таким образом, во втором режиме вторая надувная камера может быть изменена в более наполненное или более опустошенное состояние, по сравнению с первой надувной камерой. Затем способ 1000 может закончится.
Если условия перехода во второй режим не удовлетворены, то способ 1000 может перейти на этап 1016 для определения того, удовлетворены ли условия для третьего режима. Условия для третьего режима могут быть основаны на нагрузке на двигатель, положении дроссельной заслонки и расходе впускного воздуха. Согласно одному примеру, в третий режим могут перейти в ответ на то, что как требуемое закручивание, так и требуемый расход впускного воздуха не достигнуты. В другом примере в третий режим могут войти в ответ на отпускание педали акселератора при низкой нагрузке на двигатель или при нажатии на педаль акселератора при высокой нагрузке на двигатель, например при отпускании педали акселератора до закрытия дроссельной заслонки при низкой нагрузке на двигатель или при нажатии на педаль акселератора до широко открытой дроссельной заслонки (ШОДЗ) при высокой нагрузке на двигатель.
Если условия перехода в третий режим удовлетворены, то способ 1000 может перейти на этап 1018 для перехода в третий режим. В третьем режиме способ 1000 включает в себя изменение как первой надувной камеры, так и второй надувной камеры на этапе 1020. Изменение обеих надувных камер может включать в себя наполнение обеих надувных камер, опустошение обеих надувных камер или наполнение одной надувной камеры и опустошение другой надувной камеры. Изменение обеих надувных камер - первой надувной камеры и второй надувной камеры - может быть выполнено с одинаковой скоростью или с разными скоростями. Например, первая надувная камера может быть наполнена с большей или меньшей скоростью и/или до большей или меньшей степени наполнения, по сравнению с наполнением второй надувной камеры. Аналогичным образом, первая надувная камера может быть наполнена с большей или меньшей скоростью и/или до большей или меньшей степени наполнения, по сравнению с опустошением второй надувной камеры. Согласно другим вариантам осуществления, наполнение/опустошение первой надувной камеры может быть основано на наполнении/опустошении второй надувной камеры. Например, по мере увеличения наполнения первой надувной камеры, наполнение второй надувной камеры может также быть увеличено. Согласно другому примеру, по мере увеличения наполнения первой надувной камеры, наполнение второй надувной камеры может быть уменьшено. Согласно альтернативным примерам, изменение первой и второй надувных камер может осуществляться с независимыми друг от друга скоростями.
На этапе 1016, если условия для третьего режима не удовлетворены, то способ 1000 может перейти на этап 1022 для поддержания текущих рабочих параметров двигателя, что включает в себя отсутствие изменения первой надувной камеры или второй надувной камеры. Другими словами, первая надувная камера и вторая надувная камера могут поддерживаться в их текущих состояниях наполнения/опустошения. Затем способ 1000 может закончится.
Таким образом, первая надувная камера может быть наполнена для создания закручивания или опустошена для увеличения расхода воздуха. Дополнительно, в системе может быть расположена вторая надувная камера, и она может работать согласованно с первой надувной камерой для обеспечения совместных преимуществ при перемешивании воздуха и топлива. Также, первая надувная камера и вторая надувная камера могут пребывать при различных степенях наполнения (в частности, первая надувная камера на 50% наполнена, в то время как вторая надувная камера на 25% наполнена). Технический эффект изменения первой надувной камеры и второй надувной камеры состоит в увеличении перемешивания воздуха/топлива и, тем самым, увеличения топливной экономичности. Кроме того, первая и вторая надувные камеры могут использоваться для поддержания или изменения расхода воздуха относительно требуемого расхода воздуха.
Путем вставления первой надувной камеры через отверстие перегородки посредством картриджа в отверстие на нижней поверхности впускного тракта вблизи цилиндра, надувная камера может быть внедрена при компактном расположении и защищена от термической деградации. Дополнительно, надувная камера может быть отрегулирована на основе измеренных рабочих параметров двигателя для оптимизации топливной экономичности каждого отдельного цилиндра двигателя.
Согласно одному варианту осуществления, система содержит цилиндр со впускным окном и надувную камеру, расположенную в отверстии на нижней поверхности впускного окна вблизи цилиндра. Дополнительно или альтернативно, система также содержит контроллер, запрограммированный машиночитаемыми инструкциями для наполнения надувной камеры в соответствии с рабочим условием. Рабочее условие включает в себя наполнение надувной камеры в ответ на большее закрытие впускной дроссельной заслонки. Дополнительно или альтернативно, надувная камера соединена с коллектором надувной камеры посредством входа надувной камеры, и при этом коллектор надувной камеры соединен с наружной стенкой картриджа. Дополнительно или альтернативно, картридж вставлен в перегородку между впускным окном и цилиндром, картридж дополнительно содержит переднюю сторону с наружной стеной и внутренней стенкой, при этом наружная стенка соединена с коллектором надувной камеры, внутренняя стенка граничит с уплотнением перегородки, физически примыкающим к перегородке, полый Y-образный канал, проходящий от внутренней стенки до надувной камеры, и при этом канал является единственным проходом, вмещающим вход надувной камеры, при этом канал раздваивается на первую и вторую одинаковые надувные камеры. Дополнительно или альтернативно, уплотнение перегородки препятствует утечке хладагента из перегородки, при этом хладагент двигателя окружает внешнюю часть полого Y-образного канала, уплотнение хладагента соединено с надувной камерой и нижней поверхностью впускного окна. Система, дополнительно или альтернативно, также содержит картридж, при этом картридж содержит полый Y-образный канал, содержащий вход надувной камеры, и при этом вход надувной камеры разветвляется при разветвлении полого Y-образного канала внутри внутреннего прохода перегородки. Картридж прикреплен к перегородке посредством множества болтов, внутренняя стенка картриджа физически соединена с уплотнением перегородки, прикрепленным к внешней кромке отверстия уплотнения перегородки. Надувную камеру наполняют посредством источника сжатого воздуха.
Согласно одному варианту осуществления, система головки цилиндров содержит головку цилиндров, содержащую впускное окно выше перегородки, при этом перегородка связана по текущей среде с каналом хладагента, картридж, вставленный в перегородку и содержащий внутренний воздушный канал, герметизированный от хладагента посредством удлиненного элемента, и надувную камеру, соединенную с концом картриджа и соединенную по текучей среде с внутренним воздушным каналом. Головка цилиндров, дополнительно или альтернативно, также содержит перегородку, отделенную от впускного окна посредством каналов хладагента и уплотнения хладагента, и при этом перегородка находится ниже впускного окна, между цилиндром и верхней частью головки цилиндров. Надувная камера, дополнительно или альтернативно, также соединена с уплотнением хладагента, соединенным с картриджем. Головка цилиндров, дополнительно или альтернативно, также содержит две надувные камеры на цилиндр, одна надувная камера в каждом впускном окне цилиндра, при это цилиндр содержит два впускных окна. Надувная камера расположена вровень с самой нижней стенкой впускного окна, когда надувная камера опустошена.
Головка цилиндров, дополнительно или альтернативно, также содержит хладагент, заполняющий перегородку, при этом хладагент доставляют или удаляют посредством канала хладагента, при этом хладагент в перегородке окружает наружную часть удлиненного элемента и изолирован от впускного окна посредством уплотнения хладагента. Впускное окно, дополнительно или альтернативно, соединено по текучей среде с впускным коллектором, при этом впускной коллектор расположен на расстоянии от головки цилиндров, и при этом коллектор надувной камеры расположен в пространстве между впускным коллектором и головкой цилиндров.
Согласно варианту осуществления, способ содержит регулирование как первой регулируемой надувной камеры во впускном окне цилиндра, так и второй регулируемой надувной камеры во впускном коллекторе в соответствии с измеренным рабочим параметром автомобиля. Способ, дополнительно или альтернативно, также содержит то, что регулирование включает в себя по меньшей мере три режима, включая первый режим, содержащий наполнение первой регулируемой надувной камеры без наполнения второй регулируемой надувной камеры, второй режим содержит наполнение второй регулируемой надувной камеры без наполнения первой регулируемой надувной камеры, и третий режим содержит наполнение и первой, и второй регулируемых надувных камер. Регулирование работы автомобиля, дополнительно или альтернативно, основано на одном или более из следующего: положение дроссельной заслонки и нагрузка на двигатель, при этом первый, второй и третий режимы взаимно исключают друг друга.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или автомобилей. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут осуществляться системой управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другим аппаратным оснащением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрываемые действия, операции и/или функции могут графически представлять код, запрограммированный в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрываемые действия выполняют путем исполнения инструкций в системе, содержащей разнообразные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СИСТЕМА ВПУСКА (ВАРИАНТЫ) | 2017 |
|
RU2698044C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ С ГРУППОЙ ЦИЛИНДРОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2705491C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА | 2014 |
|
RU2665807C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ | 2017 |
|
RU2692162C2 |
| СИСТЕМА И СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ С ТУРБОНАДДУВОМ | 2012 |
|
RU2579520C2 |
| СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УЗЕЛ ТЕРМОСТАТОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ | 2016 |
|
RU2698379C2 |
| СИСТЕМА РЕЦИРКУЛЯЦИИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ С ФИКСИРОВАННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ | 2011 |
|
RU2581684C2 |
| Способ и система (варианты) для управления потоками воздуха в двигателе | 2017 |
|
RU2697246C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ВОДЫ В ДВИГАТЕЛЬ | 2017 |
|
RU2705527C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ) И ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА | 2015 |
|
RU2696424C2 |
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система головки цилиндров содержит цилиндр (30) с впускным окном (140) и надувную камеру (148). Надувная камера расположена в отверстии на нижней поверхности впускного окна вблизи цилиндра. Надувная камера соединена с коллектором (150) надувной камеры через вход надувной камеры. Коллектор надувной камеры соединен с наружной стенкой картриджа (152). Раскрыты система головки цилиндров и способ регулирования двух различным образом расположенных надувных камер внутри впускной системы двигателя. Технический результат заключается в повышении топливной экономичности благодаря увеличению гомогенизации топливо-воздушной смеси внутри камеры сгорания. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 13 ил.
1. Система головки цилиндров, содержащая:
цилиндр с впускным окном;
надувную камеру, расположенную в отверстии на нижней поверхности впускного окна вблизи цилиндра,
причем надувная камера соединена с коллектором надувной камеры через вход надувной камеры, и при этом коллектор надувной камеры соединен с наружной стенкой картриджа.
2. Система по п. 1, дополнительно содержащая контроллер, запрограммированный машиночитаемыми инструкциями для наполнения надувной камеры в соответствии с рабочим условием.
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что рабочее условие включает в себя наполнение надувной камеры в ответ на большее закрытие впускной дроссельной заслонки.
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что картридж вставлен внутрь перегородки между впускным окном и цилиндром, при этом картридж также содержит: переднюю сторону с наружной стенкой и внутренней стенкой;
наружная стенка соединена с коллектором надувной камеры;
внутренняя стенка граничит с уплотнением перегородки, физически примыкающим к перегородке; и
полый Y-образный канал, проходящий от внутренней стенки до надувной камеры, и при этом указанный канал представляет собой единственный проход, вмещающий вход надувной камеры, и при этом указанный канал разветвляется на первую и вторую одинаковые надувные камеры.
5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что уплотнение перегородки предотвращает утечку хладагента двигателя из перегородки, при этом хладагент двигателя окружает внешнюю часть полого Y-образного канала, при этом с надувной камерой и с нижней поверхностью впускного окна связано уплотнение хладагента.
6. Система по п. 1, дополнительно содержащая картридж, при этом картридж содержит полый Y-образный канал, содержащий вход надувной камеры, и при этом вход надувной камеры разветвляется по мере разветвления полого Y-образного канала во внутреннем проходе перегородки.
7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что картридж прикреплен к перегородке посредством множества болтов, при этом внутренняя стенка картриджа физически соединена с уплотнением перегородки, прикрепленным к внешней кромке отверстия уплотнения перегородки.
8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что надувная камера выполнена с возможностью наполнения посредством источника сжатого воздуха.
9. Система головки цилиндров, содержащая:
головку цилиндров, содержащую впускное окно выше перегородки, при этом перегородка связана по текучей среде с каналом хладагента; и
картридж, вставленный внутрь перегородки и содержащий внутренний воздушный канал, герметизированный от хладагента удлиненным элементом, надувную камеру, соединенную с концом картриджа и соединенную по текучей среде с внутренним воздушным каналом.
10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что перегородка отделена от впускного окна посредством каналов хладагента и уплотнения хладагента, и при этом перегородка расположена ниже впускного окна между цилиндром и верхней частью головки цилиндров.
11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что надувная камера также присоединена к уплотнению хладагента, соединенному с картриджем.
12. Система по п. 9, отличающаяся тем, что картридж разветвляется вблизи наконечника картриджа, при этом надувная камера соединена с верхней стороной зубца картриджа.
13. Система по п. 9, дополнительно содержащая две надувные камеры на цилиндр, по одной надувной камере в каждом впускном окне цилиндра, при этом цилиндр содержит два впускных окна.
14. Система по п. 9, отличающаяся тем, что надувная камера расположена вровень с самой нижней стенкой впускного окна, когда надувная камера опустошена.
15. Система по п. 9, дополнительно содержащая хладагент, заполняющий перегородку, при этом канал хладагента выполнен с возможностью доставки и удаления хладагента, причем хладагент в перегородке окружает наружную часть удлиненного элемента и изолирован от впускного окна посредством уплотнения хладагента.
16. Система по п. 9, отличающаяся тем, что впускное окно связано по текучей среде с впускным коллектором, при этом впускной коллектор расположен на расстоянии от головки цилиндров, и при этом коллектор надувной камеры расположен в пространстве между впускным коллектором и головкой цилиндров.
17. Способ регулирования двух различным образом расположенных надувных камер внутри впускной системы двигателя, содержащий:
регулирование с помощью сжатого воздуха из источника сжатого воздуха как первой регулируемой надувной камеры во впускном окне цилиндра, так и второй регулируемой надувной камеры во впускном коллекторе в соответствии с измеренным рабочим параметром автомобиля, причем первая регулируемая надувная камера подключена в картридже, который вставлен и расположен в перегородке двигателя между цилиндром и впускным окном цилиндра, при этом картридж окружен хладагентом.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что регулирование включает в себя по меньшей мере три режима:
первый режим, содержащий наполнение первой регулируемой надувной камеры с помощью сжатого воздуха из источника сжатого воздуха без наполнения второй регулируемой надувной камеры;
второй режим, содержащий наполнение второй регулируемой надувной камеры с помощью сжатого воздуха из источника сжатого воздуха без наполнения первой регулируемой надувной камеры; и
третий режим, содержащий наполнение как первой, так и второй регулируемых надувных камер с помощью сжатого воздуха из источника сжатого воздуха.
19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что регулирование каждой из первой и второй регулируемых надувных камер основано на одном или более из следующего: положение дроссельной заслонки, нагрузка на двигатель, при этом первый, второй и третий режимы взаимно исключают друг друга.
| US 5165374 A, 24.11.1992 | |||
| US 6105545 A, 22.08.2000 | |||
| US 6289864 B1, 18.09.2001 | |||
| US 2004255892 A1, 23.12.2004 | |||
| Головка цилиндра двигателя внутреннего сгорания | 1981 |
|
SU973889A1 |
