Система двигателя (варианты) - RU2570677C2

Чертежи

Показать все 9 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе вентиляции картера двигателя. Данная система может быть особенно полезна для двигателей при более высоком боковом ускорении.

Уровень техники

Двигатель обеспечивает крутящий момент путем сжигания смеси топлива и воздуха в цилиндре двигателя. Сжигание обеспечивает увеличение давления и температуры в цилиндре, чтобы заставить поршень цилиндра двигаться. Движущийся поршень обеспечивает усилие на коленчатый вал и заставляет его вращаться, обеспечивая таким образом крутящий момент двигателя. Однако некоторая порция газов цилиндра может пройти мимо поршня и попасть в картер двигателя. Газы, попадающие в картер, могут быть отведены и заново возвращены в систему, так что количество примеси углеводорода снижается. В некоторых системах двигателя картерные газы текут из картера в систему впуска через клапан принудительной вентиляции картера (клапан PCV), расположенный на пути вентиляции. В некоторых примерах систем путь вентиляции начинается у клапанной крышки и заканчивается во впускном коллекторе. Во время работы двигателя клапан PCV увеличивает ограничение между системой впуска и картером в периоды большего разрежения в коллекторе и снижает ограничение между впускным коллектором и картером в периоды меньшего разрежения во впускном коллекторе. Таким образом в картерном пространстве создается небольшое разрежение, и углеводород может выводиться из картера в систему впуска двигателя.

Хотя вывод картерных газов снижает выхлопы двигателя, он также может приводить к другим проблемам. Например, при определенных условиях возможен вывод масла и масляного тумана через клапан PCV. В патенте США №4,515,137 на пути вентиляции предусмотрено ограничение потока для ограничения количества масла, выведенного через испарения по пути вентиляции в двигатель. Масло осаждается из испарений, когда испарения сталкиваются с препятствием.

Указанный способ также обладает рядом недостатков. А именно, ограничение в патенте США №4,515,137 допускает утечку масла в систему впуска двигателя, если моторное масло аккумулируется у впускного отверстия пути вентиляции. В частности, возможность вывода масла из картера двигателя и головок блока цилиндров в путь вентиляции возрастает, когда двигатель испытывает боковую или центростремительную нагрузку. Ограничение, описанное в патенте США №4,515,137, не обеспечивает достаточной защиты от выхода масла, связанного с боковой или центростремительной нагрузкой. Двигатель испытывает воздействие боковых и центростремительных сил, когда водитель осуществляет поворот или едет по кругу при заносе. Двигатель и автомобиль стремятся остаться в вертикальном положении, но взаимодействие дороги и колес приводит к изменению положения автомобиля и двигателя. Таким же образом моторное масло стремится остаться в исходном положении и скапливается с одной стороны двигателя, в зависимости от направления боковой или центростремительной силы. В V-образных двигателях головки блока цилиндров определяют ширину двигателя. Так, в периоды, когда двигатель подвергается воздействию боковой или центростремительной сил, моторное масло стремится к накоплению в одной из головок блока цилиндра. Моторное масло, которое аккумулируется в головке цилиндра в результате бокового и центростремительного ускорения, может повысить возможность попадания масла через путь вентиляции картера в некоторые системы, поскольку в путь вентиляции может попадать жидкое масло.

Раскрытие изобретения

Авторы настоящего изобретения изучили вышеуказанные недостатки и разработали систему двигателя для улучшения вентиляции картера двигателя. Один пример настоящего изобретения включает в себя систему двигателя, содержащую двигатель с картером и системой впуска; трубопровод PCV, соединяющий картер и систему впуска, а также механически управляемый клапан, расположенный на трубопроводе PCV. При этом механически управляемый клапан активируется, когда боковая или центростремительная нагрузка на двигатель становится выше порогового уровня, а после активации ограничивает поток из картера двигателя в канал PCV.

Закрывая клапан при более высоком боковом и центростремительном воздействии, возможно ограничить поток между картером двигателя и системой впуска, в результате чего меньше масла попадает в систему впуска двигателя. В одном примере клапан имеет заслонку, которая соединена с шарниром. Благодаря шарниру заслонка реагирует на действующие на двигатель боковые и центростремительные силы. Например, если в ходе маневра на двигатель оказывается пороговое воздействие боковой силы, клапан закрывается и ограничивает поток испарений и жидкого масла по пути принудительной вентиляции картера. Следовательно, снижаются выхлопы двигателя и потребление масла.

Настоящее изобретение имеет несколько преимуществ. В частности, данный подход снижает выхлопы двигателя, связанные с системой принудительной вентиляции картера. Кроме того, данное изобретение снижает стоимость системы, так как исключает использование дорогостоящих насосов для ограничения потока масла через систему принудительной вентиляции картера. Дополнительно, данное изобретение обеспечивает упрощенное управление двигателем, поскольку система в некоторых примерах осуществления ограничивает поток по пути вентиляции картера посредством только механически активируемого устройства.

Вышеназванные преимущества и другие преимущества и характеристики данного изобретения раскрываются в приведенном ниже подробном описании изобретения и могут рассматриваться самостоятельно и в соответствии с прилагаемыми чертежами.

Краткое описание чертежей

Преимущества данного изобретения могут быть наиболее понятны при прочтении варианта осуществления изобретения, называемого здесь подробное описание, при рассмотрении самостоятельно или в соответствии с прилагаемыми чертежами, где:

На Фиг. 1 представлена схема двигателя.

НА Фиг. 2 представлена схема варианта двигателя V-8, демонстрирующая часть пути вентиляции картера.

На Фиг. 3 представлена схема варианта клапана PCV боковой нагрузки.

На Фиг. 4 представлена схема варианта клапана PCV боковой нагрузки.

На Фиг. 5 представлена схема варианта клапана PCV боковой нагрузки.

На Фиг. 6А представлена схема варианта клапана PCV боковой нагрузки.

На Фиг. 6Б представлена схема варианта клапана PCV боковой нагрузки.

На Фиг. 7А представлена схема другого варианта клапана PCV боковой нагрузки.

На Фиг. 7Б представлена схема другого варианта клапана PCV боковой нагрузки.

На Фиг. 8 приведена блок-схема способа ограничения потока вентиляции картера при воздействии боковой или центростремительной силы.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение относится к принудительной вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания. В одном из вариантов осуществления изобретения восьмицилиндровый двигатель, показанный на Фиг. 2, с клапаном PCV боковой нагрузки, как показано на Фиг. 3-6Б, улучшает поток PCV путем ограничения введения масла в путь принудительной вентиляции картера. Фиг. 7 иллюстрирует метод управления PCV потоком при более высоких боковых и центростремительных нагрузках.

Согласно Фиг. 1, двигатель внутреннего сгорания 10, содержащий несколько цилиндров, один из которых показан на Фиг. 1, управляется электронным контроллером двигателя 12. Двигатель 10 имеет камеру сгорания 30 и стенки 32 цилиндра с расположенным в нем поршнем 36, соединенным с коленчатым валом 40. Камера сгорания 30 сообщается с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может приводиться в действие впускным кулачком 51 и выпускным кулачком 53. В другом варианте один или более впускных и выпускных клапанов могут регулироваться электромеханически управляемой обмоткой клапана в сборе с якорем. Положение впускного кулачка 51 определяется датчиком 55. Положение выпускного кулачка 53 определяется датчиком 57.

Топливная форсунка 66 показана расположенной так, чтобы впрыскивать топливо непосредственно внутрь цилиндра 30, что известно специалистам как прямой впрыск. В другом варианте топливо может впрыскиваться во впускной канал, что специалисты называют впрыском топлива во впускные каналы. Топливная форсунка 66 подает жидкое топливо пропорционально ширине импульса сигнала (FPW), полученного от контроллера 12. Топливо подается к топливной форсунке 66 топливной системой (не показана) содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показаны). Рабочий ток подается на топливную форсунку от привода 68, который реагирует на сигнал контроллера 12. Кроме того, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для управления воздушным потоком из системы впуска воздуха 42 во впускной коллектор 44. Впускной коллектор 44 имеет электромагнитный клапан управления 50 для управления электромагнитными импульсами в цилиндре 30. В одном примере может использоваться система прямого впрыска низкого давления, где давление топлива может подниматься до примерно 20-30 бар. В другом варианте для создания более высоких давлений топлива может использоваться двухступенчатая топливная система высокого давления.

Для целей смазывания двигатель 10 разделен на два контура. Первый контур включает в себя воздуховод, по которому воздух проходит через двигатель 10, впускной коллектор, впускные ранеры с головкой блока цилиндров, камеру сгорания и выхлопные отверстия, идущие от цилиндра. Второй контур включает в себя картер двигателя, зону головки блока цилиндров с движущимися компонентами за исключением камеры сгорания и каналов для смазки. Моторное масло под давлением подается во второй контур для смазки движущихся деталей в двигателе, когда попадание масла в первый контур нежелательно. Однако масло может присутствовать на границах между двумя контурами для смазки движущихся деталей, например на стенках цилиндра.

Бесконтактная система зажигания 88 создает электрическую искру в камере сгорания 30 через свечу зажигания 92 в ответ на сигнал контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода в выхлопных газах (UEGO) соединен с выпускным коллектором 48, расположенным выше по потоку от каталитического конвертера 70. В другом варианте датчик 126 UEGO может быть заменен бистабильным датчиком содержания кислорода в выхлопных газах.

В одном примере конвертер 70 может содержать несколько каталитических блоков. В другом примере могут применяться устройства, контроля выбросов, каждое с несколькими блоками. В одном примере конвертер 70 может представлять собой трехкомпонентный нейтрализатор.

Контроллер 12 показан на Фиг. 1 как обычный микрокомпьютер, содержащий: микропроцессорный блок 102 (CPU), порты 104 ввода/вывода (I/O), постоянное запоминающее устройство 106 (ROM), оперативную память 108 (RAM), оперативную энергонезависимую память 110 (KAM) и обычную шину данных. Контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, для выполнения различных функций, необходимых для эксплуатации двигателя 10. В дополнение к ранее рассмотренным сигналам, сюда входят следующие: температура хладагента двигателя (ECT) от датчика температуры 112, соединенного с охлаждающим рукавом 114; позиционный датчик 134, соединенный с педалью акселератора 130 для считывания силы, прилагаемой ногой 132; абсолютное давление во впускном коллекторе (MAP) от датчика 122, соединенного с впускным коллектором 44; датчик 118 положения двигателя на эффекте Холла, считывающий положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающей в двигатель (MAF), от датчика 120 расхода воздуха; положение дроссельной заслонки (TP) от датчика 58 положения дроссельной заслонки. В предпочтительном аспекте изобретения датчик 118 производит заданное количество равномерно распределенных импульсов при каждом обороте коленчатого вала 40 и можно определить частоту вращения двигателя (RPM, об/мин).

В некоторых вариантах изобретения двигатель может быть соединен с электрическим мотором/аккумулятором в гибридном автомобиле. Гибридное транспортное средство может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию или их вариации и комбинации. Кроме того, в некоторых вариантах возможно использование других конфигураций двигателя, например, дизельный двигатель.

Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 обычно проходит четырехтактный цикл: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Во время впуска обычно выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух поступает в камеру сгорания 30 через впускной коллектор 44, а поршень 36 двигается по направлению к дну цилиндра так, чтобы увеличить объем внутри камеры сгорания 30. Положение, в котором поршень 36 находится рядом с дном цилиндра и в конце своего хода (т.е. когда камера сгорания 30 имеет наибольший объем) обычно называется специалистами в данной области нижней мертвой точкой (НМТ). Во время хода сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 двигается по направлению к головке цилиндров, чтобы сжать воздух внутри камеры сгорания 30. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндров (т.е. когда камера сгорания имеет наименьший объем) обычно называется специалистами в данной области верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, здесь и далее обозначаемом «впрыск», топливо поступает в камеру сгорания. В процессе, здесь и далее обозначаемом «зажигание», впрыснутое топливо воспламеняют с помощью известных средств зажигания, таких как свеча зажигания 92, что приводит к сгоранию. Во время рабочего хода расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 превращает движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время хода выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпустить воспламененную смесь воздуха и топлива в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается к ВМТ. Можно отметить, что вышеизложенное приведено только в качестве примера, и распределение по времени открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов может меняться так, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие варианты.

На Фиг. 2 показана схема двигателя V-8. Головки блока цилиндров 204 и 206 соединены с блоком цилиндра 202. Крышки клапанов 208 и 210 соединены с головками блока цилиндров 204 и 206 соответственно. Крышки клапанов 208 и 210 ограничивают поток масла из головок блока цилиндров 204 и 206 в окружающую среду. Масло подается в головки блока цилиндров 204 и 206 для смазки распределительных валов, клапанов и других движущихся деталей через масляный насос (не показано). Масло, подаваемое в головки цилиндра 204 и 206, возвращается в маслосборник (не показано), соединенным с дном блока двигателя 202 через каналы для масла. Масло течет из головок блока цилиндров 204 и 206 в маслосборник за счет силы тяжести. Путь принудительной вентиляции картера состоит из трубопровода 214 PCV, клапана 212 PCV, клапана 216 PCV боковой нагрузки. В некоторых примерах клапан 212 PCV и клапан 216 PCV боковой нагрузки могут представлять собой единую клапанную сборку. Конфигурация клапана 216 PCV боковой нагрузки может быть такой, как показано на Фиг. 3-5. В другом варианте клапан 216 PCV боковой нагрузки может быть расположен на протяжении трубопровода 214 PCV, как показано на Фиг. 6А и 6Б. Трубопровод 214 PCV идет от крышки клапана и соединен с впускной системой через впускной коллектор (не показано) или через воздуховод, ведущий во впускной коллектор (не показано). Трубопровод 214 PCV может быть установлен в сборке двигателя таким образом, что линейный клапан (например, см. Фиг. 6А-6Б и 7А-7Б) может быть расположен на протяжении трубопровода 214 PCV.

На Фиг. 3 показана схема варианта клапана PCV боковой нагрузки. Клапан 312 PCV боковой нагрузки соединен с крышкой клапана 302 через шарнир 308 и закрывается в направлении, указанном стрелкой. В ряде примеров клапан 312 PCV боковой нагрузки имеет уплотнение (например, эластомерное уплотнение) для ограничения потока масла в клапан 312 PCV и трубопровод 304. Клапан 306 PCV соединен с внешней стороной крышки клапана 302, а трубопровод 304 проводит картерные испарения во впускной коллектор (не показано) или канал для забора наружного воздуха (не показано).

Клапан 312 PCV боковой нагрузки соединен с шарниром 308 так, чтобы при действии на двигатель нагрузки спереди и сзади клапан PCV боковой нагрузки двигался незначительно. Так, когда автомобиль, в котором установлены двигатель и клапан PCV боковой нагрузки, движется прямо, клапан PCV боковой нагрузки, в основном, остается в неизменном положении. Однако когда двигатель подвергается воздействию боковых сил (например, в процессе левого поворота), клапан 312 PCV боковой нагрузки может повернуться в закрытое состояние. Когда двигатель подвергается воздействию боковых сил в другом направлении (например, в процессе правого поворота), клапан PCV боковой нагрузки остается открытым, поворачиваясь от клапана 306 PCV. Закрываясь, клапан PCV боковой нагрузки ограничивает возможность попадания моторного масла в клапан 306 PCV и трубопровод 304 в ходе маневра, когда боковые и центростремительные силы заставляют масло собираться в головках блока цилиндров и крышках клапанов. После завершения маневра клапан PCV боковой нагрузки переходит в открытое положение, поскольку сила тяжести превосходит боковую или центростремительную силу. Следует заметить, что размер и вес клапана 312 PCV боковой нагрузки можно отрегулировать так, чтобы он открывался даже при наличии разрежения в трубопроводе 304. Например, когда клапан 312 боковой нагрузки PCV закрывается в ответ на действие боковой или центростремительной силы, разрежение из системы впуска через трубопровод 304 может держать клапан 312 PCV боковой нагрузки закрытым. Однако размер и вес клапана 312 PCV боковой нагрузки можно отрегулировать, чтобы сила тяжести, действующая на клапан PCV боковой нагрузки, превышала пороговый уровень разрежения и клапан 312 PCV боковой нагрузки находился в закрытом положении. В одном примере размер и вес клапана 312 PCV боковой нагрузки регулируется так, что он открывается при разрежении во впускном коллекторе менее 0,6 атмосфер.

На Фиг. 4 показана схема варианта клапана PCV боковой нагрузки. В данном примере клапан PCV боковой нагрузки состоит из заслонки 414, уплотнения 410, шарнира 408, утяжеления 416 и рычага 412. Заслонка 414 и рычаг 412 могут быть выполнены из монолитного материала, чтобы между заслонкой 414 и рычагом 412 сохранялся постоянный угол. Шарнир 408 соединен с крышкой клапана 402. Клапан 406 PCV также соединен с крышкой клапана 402. Клапан 406 PCV ограничивает поток испарений из головки блока цилиндров и картера двигателя в систему впуска двигателя. Как показано на Фиг. 3, трубопровод 404 связывает клапан PCV с впускным коллектором двигателя или воздуховодом впускной системы.

Клапан PCV боковой силы на Фиг. 4 аналогичен клапану 312 PCV боковой силы на Фиг. 3 за исключением того, что клапан PCV боковой силы на Фиг. 4 имеет рычаг 412 и утяжеление 416. Рычаг 412 и утяжеление 416 улучшают открывание и закрывание клапана, эффективно регулируя силу, необходимую для открывания и закрывания заслонки 414. Например, после того как боковая сила закрывает заслонку 414 в направлении стрелки, сила тяжести, действующая на рычаг 412 и утяжеление 416, открывает заслонку 414 быстрее, чем в отсутствие рычага 412 и утяжеления 416. Рычаг 412 позволяет увеличить силу тяжести или стремление массы оставаться на своей траектории, применяя усилие на расстоянии. Таким образом, можно отрегулировать длину рычага 412 и вес утяжеления 416 так, чтобы изменить уровень разрежения, когда при отсутствии боковой нагрузки на двигатель или автомобиль освобождается заслонка 414. Например, рычаг длиной 5 см может освободиться, когда уровень разрежения в трубопроводе 404 менее 0,5 атмосфер. Если увеличить длину рычага до 9 см, уровень разрежения в трубопроводе 404 может быть снижен до 0,45 атмосфер. Таким образом, можно регулировать длину рычага 412 так, чтобы изменить уровень разрежения, при котором освобождается заслонка 414. Аналогичным образом можно регулировать длину рычага 412 и вес утяжеления 416 так, чтобы заслонка 414 закрывалась в ответ на боковую или центростремительную нагрузку разной величины. Кроме того, можно регулировать угол между заслонкой 414 и рычагом 412, чтобы варьировать уровень боковой и центростремительной нагрузки, которая закрывает заслонку 414, а также разрежение, которое нужно преодолеть, чтобы открыть заслонку 414.

На Фиг. 5 приведена схема варианта клапана PCV боковой нагрузки. Клапан 512 боковой нагрузки аналогичен клапану боковой нагрузки с Фиг. 3, за исключением того, что клапан 512 боковой нагрузки имеет пружину 514, помогающую открывать клапан 512 боковой нагрузки. Клапан 512 боковой нагрузки соединен с шарниром 508. Шарнир 508 соединен с крышкой клапана 502 и ограничивает движение клапана 512 боковой нагрузки боковыми направлениями. Например, как отмечалось выше в отношении Фиг. 3, шарнир 508 ограничивает движение клапана 512 боковой нагрузки вперед и назад, но позволяет движение клапана боковой нагрузки в боковых направлениях (например, из стороны в сторону). Таким образом, клапан боковой нагрузки может двигать клапан боковой нагрузки относительно крышки клапана двигателя, когда автомобиль с установленным клапаном боковой нагрузки входит в левый или правый поворот. Однако, если автомобиль ускоряется или замедляется по прямой, боковое ускорение остается практически неизменным относительно крышки клапана.

Конфигурация пружины 514 обеспечивает открывающее усилие для клапана 512 боковой нагрузки, когда клапан 512 боковой нагрузки находится в закрытом положении. Так, пружина 514 преодолевает, по крайней мере, некоторую часть силы разрежения, которая может применяться к клапану боковой нагрузки через трубопровод 504, когда клапан 512 боковой нагрузки находится в закрытом положении. Усилие пружины можно регулировать в соответствии с желаемым разрежением. Например, напряжение пружины 514 может быть отрегулировано таким образом, чтобы клапан 512 боковой нагрузки освобождался при разрежении менее 0,6 атмосфер, когда боковая или центростремительная нагрузка на автомобиль или двигатель ниже порогового уровня.

На Фиг. 6А приведена схема варианта поворотного клапана боковой нагрузки PCV. Поворотный клапан боковой нагрузки на Фиг. 6А представляет собой клапан, работающий в трубопроводе (например, линейный клапан), где трубопровод соединяет картер двигателя и систему впуска двигателя (например, соединяя крышку клапана и систему впуска двигателя). На Фиг. 6А поворотный клапан бокового ускорения представлен в разрезе в открытом положении. Конфигурация поворотного клапана 604 бокового ускорения предполагает открытое положение. А именно, рычаг 608 соединен с шестерней 606, которая приводит в движение шестерню 602. В одном варианте рычаг 608 имеет утяжеление на конце. Шестерня 602 соединена с поворотным клапаном 604 бокового ускорения. Рычаг 608 ориентирован в вертикальном положении перпендикулярно поворотному клапану бокового ускорения при низкой боковой или центростремительной нагрузке. Гравитация действует на рычаг 608 и обеспечивает открытое положение клапана бокового ускорения 604, как показано. В данном примере картерные газы двигателя текут через трубопровод 600 в направлении, показанном стрелкой.

Размер шестерни 606 больше размера шестерни 602, чтобы поворотный клапан 604 бокового ускорения закрывался под углом менее 90° к вертикали. Увеличивая диаметр шестерни 606 и уменьшая диаметр шестерни 602, возможно закрыть поворотный клапан 604 бокового ускорения уменьшением вращения. Следует отметить, что данное изобретение предполагает другие варианты осуществления. Например, возможна конфигурация клапана бокового ускорения как устройства с отверстиями.

Фиг. 6Б является схемой варианта поворотного клапана PCV боковой нагрузки. Поворотный клапан боковой нагрузки на Фиг. 6Б идентичен поворотному клапану боковой нагрузки на Фиг. 6А; однако клапан, показанный на Фиг. 6Б, находится в закрытом положении, когда двигатель, с которым соединен клапан, испытывает поворотную боковую или центростремительную нагрузку.

Поворотный клапан 604 боковой нагрузки закрывается, когда на двигатель действуют силы, заставляя вращаться шестерни между рычагом 608 и клапаном 604 бокового ускорения, и сам рычаг. Угол между рычагом 608 и трубопроводом 600 изменяется, как показано на рисунке, и шестерни 606 и 602 поворачиваются и закрывают клапан 604. Таким образом, поворотный клапан бокового ускорения закрывается при боковой и центростремительной нагрузке на двигатель.

На Фиг. 7А показана схема второго варианта клапана PCV боковой нагрузки. В частности, изображен шаровой клапан бокового ускорения. Конфигурация шарового клапана 706 бокового ускорения предполагает открытое состояние. Шаровой клапан 706 бокового ускорения показан в открытом состоянии внутри трубопровода 700. Клапан 706 имеет отверстие 704, через которое могут проходить картерные газы. Рычаг 708 соединен с шестерней 710, которая приводит в движение шестерню 702. В одном примере изобретения рычаг 708 имеет утяжеление на конце. Шестерня 702 соединена с шаровым клапаном 706 бокового ускорения. Рычаг 708 ориентирован перпендикулярно к шаровому клапану бокового ускорения в условиях малой боковой или центростремительной нагрузки. Сила тяжести действует на рычаг 708, обеспечивая открытое положение шарового клапана 706 бокового ускорения, как показано на рисунке. В данном примере картерные газы текут через трубопровод 700 в направлении, показанном стрелкой.

Размер шестерни 710 больше размера шестерни 702, чтобы шаровой клапан 706 бокового ускорения закрывался под углом менее 90° к вертикали. Увеличивая диаметр шестерни 710 и уменьшая диаметр шестерни 702, возможно закрыть шаровой клапан 706 бокового ускорения уменьшением вращения.

Фиг. 7Б является схемой второго варианта клапана PCV боковой силы. Клапан боковой силы на Фиг. 7Б идентичен клапану боковой силы на Фиг. 7А; однако клапан, показанный на Фиг. 7Б, находится в закрытом положении, когда боковые или центростремительные силы действуют на двигатель, с которым соединен клапан.

Шаровой клапан 706 бокового ускорения закрывается, когда на двигатель оказывается воздействие, которое заставляет вращаться рычаг и шестерни между рычагом 708 и шаровым клапаном 706 бокового ускорения. Угол между рычагом 708 и трубопроводом 700 меняется, как показано на рисунке, и шестерни 710 и 702 поворачиваются и закрывают шаровой клапан 706. Таким образом, шаровой клапан бокового ускорения закрывается, когда двигатель испытывает боковую или центростремительную нагрузку.

В некоторых вариантах поворотные и шаровые клапаны боковой нагрузки могут иметь уплотнения. Уплотнения эффективнее ограничивают поток жидкостей в трубопровод PCV. Как вариант, уплотнение может быть эластомерным. Кроме того, в некоторых вариантах клапаны на Фиг. 6А-6Б и 7А-7Б могут двигаться только в одном направлении боковой или центростремительной составляющей ускорения.

Следует обратить внимание, что в ряде примеров клапаны боковой и центростремительной силы активируют переключатель для определения положения клапана (например, открыт или закрыт клапан). Клапаны, показанные на Фиг. 3-7Б, управляются механически силами, воздействующими на автомобиль и двигатель. В другом примере для открывания и закрывания клапана боковой силы применяется акселерометр. Например, акселерометр системы стабилизации курсовой устойчивости автомобиля включен в цепь, которая открывает и закрывает электрически управляемый соленоидный клапан, когда боковая нагрузка на двигатель или автомобиль больше порогового уровня. В одном из вариантов цепь акселерометра может включать контроллер с инструкциями для активации клапана, чтобы закрыть канал PCV, когда боковая и центростремительная нагрузка выше порогового значения. В некоторых примерах контроллер также имеет инструкции по управлению крутящим моментом двигателя через искру, топливо и фазы газораспределения. При некоторых условиях контроллер может ограничивать крутящий момент двигателя, когда боковая или центростремительная нагрузка выше второго порогового уровня. Таким образом клапан боковой нагрузки PCV может быть автоматизирован, от активируемого только механически до клапана с электроприводом.

Таким образом, система на Фиг. 1-7Б, представляет собой систему двигателя, содержащую двигатель и соединенный с двигателем механически управляемый клапан, который активируется, когда действие боковой или центростремительной нагрузки на двигатель выше порогового уровня; активированный механически управляемый клапан ограничивает поток из картера двигателя в PCV. Механически управляемый клапан может иметь шарнир. Кроме того механически управляемый клапан может состоять из двух секций, расположенных рядом с шарниром, где первая из двух секций ограничивает поток через клапан PCV, когда центростремительная или боковая нагрузка на двигатель превышает пороговый уровень. Вторая секция открывает механически управляемый клапан, когда центростремительная или боковая нагрузка на двигатель ниже порогового уровня. Механически управляемый клапан может иметь уплотнение для ограничения потока масла через механически управляемый клапан. Канал PCV может обеспечивать связь в картере двигателя. Открывание механически управляемого клапана может осуществляться принудительно. Кроме того, принудительное открывание клапана PCV боковой нагрузки может обеспечиваться пружиной.

Система на Фиг. 1-7Б также является примером системы двигателя, содержащей двигатель с системой впуска, которая включает в себя впускной коллектор и дроссель; клапан PCV, ограничивающий поток из картера двигателя в систему впуска двигателя; и клапан, ограничивающий поток картерных испарений через канал PCV, когда боковая или центростремительная нагрузка на двигатель превышает пороговый уровень. Клапан, ограничивающий поток картерных испарений, может иметь шарнир и клапан, ограничивающий поток картерных испарений, имеет острый угол между дверцей заслонки, которая закрывает канал PCV, и плечом, которое двигает клапан, ограничивающий поток картерных испарений в ответ на боковую нагрузку. Клапан, ограничивающий поток картерных испарений может быть расположен на протяжении канала PCV. Клапан, ограничивающий поток картерных испарений, может иметь плечо с утяжелением, соединенное с шарниром клапана, ограничивающего поток картерных испарений; при этом шарнир позволяет плечу с утяжелением выполнять боковые движения и ограничивает движения вперед и назад. Клапан, ограничивающий поток картерных испарений через канал PCV при центростремительной или боковой нагрузке на двигатель выше порогового уровня, может быть расположен внутри двигателя.

Таким образом система на Фиг. 1-7Б также представляет собой систему двигателя, включающую в себя двигатель с картером и системой впуска; трубопровод PCV, связывающий картер и систему впуска; механически управляемый клапан, расположенный на трубопроводе PCV, причем механически управляемый клапан активируется, когда боковая или центростремительная нагрузка на двигатель становится выше порогового уровня, а после активации ограничивает поток из картера двигателя в канал PCV. Система двигателя может включать в себя рычаг, соединенный с механически управляемым клапаном. Механически управляемый клапан может представлять собой шаровой клапан. Механически управляемый клапан может быть поворотным клапаном. Механически управляемый клапан может иметь уплотнение для ограничения потока масла через механически управляемый клапан. Система двигателя может включать в себя трубопровод PCV, направленный таким образом, что жидкость дренируется из него по направлению к картеру, когда механически управляемый клапан не активирован. Система двигателя может включать в себя рычаг, имеющий утяжеление. Этот рычаг может быть соединен с шестернями для открывания и закрывания механически управляемого клапана.

Также система на Фиг. 1-7Б может быть системой двигателя, содержащей двигатель с картером и системой впуска, имеющей впускной коллектор и дроссель; внешний по отношению к двигателю трубопровод PCV, соединяющий систему впуска двигателя и картер; клапан PCV, ограничивающий поток из картера двигателя в систему впуска двигателя через трубопровод PCV; клапан, расположенный вдоль трубопровода PCV и ограничивающий поток испарений через трубопровод PCV, когда центростремительная или боковая нагрузка на двигатель выше порогового уровня. Система двигателя также может включать в себя клапан, расположенный на трубопроводе PCV и имеющий плечо рычага, соединенное с клапаном. Плечо рычага может быть соединено с зубчатой передачей. Для закрывания клапана, расположенного на трубопроводе PCV, плечо рычага действует в диапазоне менее 90 градусов. Клапан, расположенный на трубопроводе PCV, закрывается при возникновении центростремительной или боковой нагрузки в первом направлении и остается открытым при эквивалентной нагрузке во втором направлении, противоположном первому.

Фиг. 8 представляет собой блок-схему способа ограничения потока PCV при боковой или центростремительной нагрузке. На этапе 802 способа 800 проверяется, не превышает ли боковая или центростремительная нагрузка пороговый уровень. В одном примере превышение порогового уровня боковой нагрузки может быть определено по положению механического рычага относительно крышки клапана или по положению механического рычага относительно трубопровода PCV. В этом примере механический рычаг может изменить состояние вывода выключателя, когда боковая нагрузка на двигатель или автомобиль выше порогового уровня. В другом примере, в способе 800 проверяется, превосходит ли боковая нагрузка на автомобиль и двигатель пороговый уровень, при поступлении сигнала от датчика, например, акселерометра. Если в способе 800 установлено, что боковое ускорение выше порогового уровня, способ 800 переходит к этапу 804. В противном случае способ 800 завершается.

На этапе 804 способа 800 проверяется, находится ли боковая нагрузка в определенном направлении. Например, в способе 804 проверяется, направлена ли боковая или центростремительная нагрузка на двигатель и автомобиль так, что это может вызвать скопление моторного масла рядом с путем PCV. Направление боковой нагрузки определяется полярностью показаний акселерометра или состоянием выключателя, который приводится в действие механически управляемым устройством. Если направление боковой нагрузки вызывает скопление моторного масла рядом с клапаном PCV или заставляет его перемещаться к пути PCV, способ 800 переходит к этапу 806. В противном случае способ 800 завершается.

На этапе 806 способа 800 закрывается канал PCV. В одном примере канал PCV закрывается при ручной активации клапана боковой нагрузки. Например, боковые нагрузки на автомобиль или двигатель заставляют клапан PCV боковой нагрузки закрываться. В другом примере канал PCV закрывается при поступлении сигнала от контроллера, который содержит инструкции для закрывания канала PCV, когда боковая или центростремительная нагрузка выше порогового уровня, и боковая нагрузка имеет определенное направление. Канал PCV может быть закрыт активацией электрически активируемого соленоида. После закрывания канала PCV способ 800 переходит к этапу 808.

На этапе 808 способа 800 регулируется воздушно-топливное соотношение для компенсации закрытого канала PCV. В одном примере воздушно-топливное соотношение регулируется добавлением заранее заданного объема топлива в воздушно-топливную смесь двигателя. В другом примере объем топлива в двигателе регулируется при поступлении сигнала от кислородного датчика после закрывания канала PCV. В еще одном примере заранее заданное количество топлива может быть добавлено в воздушно-топливную смесь с желаемым соотношением, тогда как количество топлива, подаваемого в двигатель, регулируется в соответствии с сигналом кислородного датчика, расположенного в выхлопной системе. После регулировки состава воздушно-топливной смеси способ 800 переходит к этапу 810.

На этапе 810 способа 800 проверяется, превышает ли боковая или центростремительная нагрузка на двигатель или автомобиль пороговый уровень. Если да, то способ 800 возвращается на этап 810 и ожидает уменьшения бокового и центростремительного ускорения до отметки ниже порогового уровня. Если нет, способ 800 переходит на этап 812.

На этапе 812 способа 800 канал PCV открывается. В одном из вариантов канал PCV открывается при понижении боковой нагрузки до уровня, позволяющего открываться механически активируемому клапану PCV боковой силы. В другом примере канал PCV открывается в ответ на сигнал контроллера, содержащего инструкции для открывания канала PCV, когда боковая или центростремительная нагрузка выше порогового уровня. Канал PCV открывается деактивацией электрически активируемого соленоида.

Таким образом, способ на Фиг. 8 является способом улучшения вентиляции картера двигателя, который включает в себя: обеспечение потока газов из картера двигателя в систему впуска двигателя; ограничение потока газов из картера в систему спуска в состоянии, когда боковая или центростремительная нагрузка на двигатель выше порогового уровня. Поток газов может быть ограничен в первом направлении боковой или центростремительной нагрузки, но не во втором. Кроме того, поток газов может быть ограничен электрически активируемым клапаном при поступлении сигнала от акселерометра. Акселерометр может входить в систему курсовой стабилизации автомобиля. Поток газов может быть ограничен механически управляемым клапаном. Этот клапан может представлять собой механически управляемый клапан с шарниром, что позволяет клапану двигаться по направлению к боковой или центростремительной нагрузке и от нее, но не в направлении нагрузки сзади и спереди. Клапан может открываться, когда давление во впускном коллекторе меньше заранее заданного порогового уровня, а боковая или центростремительная нагрузка ниже заранее заданного порогового уровня. Также может быть предусмотрена индикация состояния ограниченного потока PCV, когда боковая или центростремительная нагрузка выше порогового уровня, и регулирование воздушно-топливного соотношения при появлении такой индикации. Клапан может увеличивать боковую или центробежную нагрузку, работая дистанционно.

Способ на Фиг. 8 также является способом улучшения вентиляции картера двигателя, в котором обеспечивают поток газов из картера двигателя в систему впуска двигателя через трубопровод, внешний по отношению к двигателю; ограничивают поток газов из картера в систему спуска через трубопровод, когда боковая или центростремительная нагрузка на двигатель выше порогового уровня; дренируют жидкости из трубопровода в картер, когда боковая или центростремительная нагрузка ниже порогового значения. Поток газов ограничивают в первом направлении боковой или центростремительной нагрузки и в меньшей степени ограничивают во втором направлении боковой или центростремительной нагрузки. Поток может быть потоком газов или жидкости или их комбинацией и быть ограниченным клапаном. Клапан может представлять собой механически управляемый клапан, который имеет плечо рычага, двигающееся по направлению к боковой или центростремительной нагрузке или от нее, но не в направлении нагрузки спереди и сзади. Плечо рычага может быть соединено с зубчатой передачей. Также может быть предусмотрена индикация состояния ограниченного потока PCV, когда боковая или центростремительная нагрузка превышает пороговый уровень, и регулирование воздушно-топливного соотношения при появлении такой индикации. Клапан может эффективно усиливать боковую или центростремительную нагрузку, действуя дистанционно.

Специалисту будет понятно, что способ, показанный Фиг. 8, может использовать один или более алгоритмов обработки из любого количества аналитических стратегий, таких как управление событиями, управление прерываниями, многозадачность, многопоточность и подобные. Таким образом, различные шаги, операции или функции могут быть выполнены в приведенной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях могут быть исключены. Аналогичным образом, данный порядок обработки не обязательно должен соблюдаться для достижения целей, характеристик или преимуществ, описанных в данном документе, но предоставлен для простоты иллюстрирования и описания. Один или более из приведенных шагов или функций могут выполняться многократно, в зависимости от конкретного используемого алгоритма.

В заключение можно отметить, что возможны различные варианты и модификации без отступления от сущности изобретения. Например, возможно использование описанной технологии для двигателей I3, I4, I5, V6, V8, V10 и V12, работающих на природном газе, бензине, дизельном или другом топливе.

Реферат

Изобретение может быть использовано в системе вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания. Система двигателя включает в себя двигатель с картером и системой впуска, трубопровод (600) принудительной вентиляции картера (PCV), связывающий картер и систему впуска, а также механически управляемый клапан (604), расположенный на трубопроводе PCV. Механически управляемый клапан (604) активируется, когда боковая или центростремительная нагрузка, действующая на двигатель, превышает пороговый уровень, а после активации клапан (604) ограничивает поток из картера двигателя в канал PCV. Раскрыт вариант системы двигателя. Технический результат заключается в упрощении конструкции системы для ограничения потока испарений и жидкого масла между картером двигателя и системой впуска. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула