Двигатель и система поглощения пульсаций - RU140638U1

Чертежи

Описание

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Транспортные средства могут включать в себя двигатель внутреннего сгорания с турбонагнетателем. Во время условий работы двигателя с низким числом оборотов и высокой нагрузкой, двигатели с турбонагнетателем могут испытывать всплеск колебаний компрессора. Выброс является областью нестабильной работы компрессора при низком массовом расходе и высоком коэффициенте давления (например, высоком наддуве). Всплеск колебаний может приписываться пульсациям в потоке воздуха на впуске, а также флуктуациями частоты вращения турбонагнетателя, вызванными пульсациями в потоке воздуха на выпуске. Некоторые двигатели с турбонагнеателем управляются для того, чтобы турбонагнетатель не работал во время низкого числа оборотов и высокой нагрузки; однако, это ограничивает работу двигателя и оказывает влияние на разгонные характеристики транспортного средства. Другие двигатели с турбонагнетателем могут включать в себя резонирующее устройство для демпфирования флуктуации давления.

Например, в публикации US 2008/0184705 описана камера для демпфирования пульсаций, вырабатываемых на выходе компрессора. Камера демпфирования присоединена непосредственно к выходу компрессора и включает в себя кольцевые пространства, которые продолжаются наружу от впускного канала для увеличения объема впускного канала. Кроме того, камера демпфирования включает в себя прорези, которые предоставляют потоку воздуха возможность пассивно входить/выходить в/из кольцевых пространств.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Авторы в материалах настоящей заявки осознали различные проблемы с вышеприведенной системой. В частности, увеличение объема системы впуска может увеличивать запаздывание турбонагнетателя. Например, повышенный объем во время высокого числа оборотов двигателя может неблагоприятное влияние на время, необходимое, чтобы турбина изменяла частоту вращения и эффективно функционировала в ответ на изменение дросселя. Водитель может замечать нерешительность в реакции на дроссель, например, при увеличении нагрузки на двигатель без изменения числа оборотов.

По существу, один из примерных подходов к принятию мер в ответ на вышеприведенные проблемы состоит в том, чтобы избирательно сообщать систему поглощения пульсаций с системой впуска двигателя и/или системой выпуска отработавших газов двигателя. Таким образом, можно добиваться высокого наддува как при низком числе оборотов двигателя, так и высоком числе оборотов двигателя, наряду со снижением пульсаций потока и, таким образом, уменьшения склонности к всплеску колебаний компрессора. Более конкретно, система поглощения пульсаций может включать в себя устройство поглощения пульсаций, которое избирательно и/или временно увеличивает объем систем впуска и/или выпуска отработавших газов для того, чтобы снижался всплеск колебаний турбонагнетателя. В некоторых вариантах осуществления, система поглощения пульсаций может включать в устройство поглощения пульсаций. Кроме того, пользуясь избирательным и/или временным увеличением объема систем впуска и/или выпуска отработавших газов, может изменяться магистраль всплеска колебаний, связанная с двигателем с турбонагнетателем. Другими словами, система поглощения пульсаций динамически настраивает объем впускного и/или выпускного канала двигателя в ответ на условия работы двигателя, чтобы поглощать пульсации давления и/или потока, когда требуется.

Таким образом, согласно одному аспекту предложен двигатель, содержащий турбонагнетатель в сообщении по текучей среде с впускным каналом, включающий в себя компрессор и турбину, и система поглощения пульсаций, присоединенная к впускному каналу в направлении по потоку в положении между компрессором и турбиной и временно увеличивающая объем впускного канала.

Система поглощения пульсаций предпочтительно присоединена к впускному каналу ниже по потоку от компрессора в непосредственной близости к выпуску компрессора.

Двигатель предпочтительно дополнительно содержит перепускной клапан, расположенный в впускном канале ниже по потоку от компрессора, при этом система поглощения пульсаций включает в себя перепускной канал с проточным клапаном, расположенным в нем, и отводящим поток воздуха из области выше по потоку от перепускного клапана в область ниже по потоку от перепускного клапана.

Проточный клапан предпочтительно является пластинчатым клапаном, расположенным в участке перепускного канала, который по существу параллелен впускному каналу.

Перепускной клапан предпочтительно присоединен к системе управления, закрывающей перепускной клапан при низких числах оборотов двигателя для снижения пульсаций.

Система управления предпочтительно открывает перепускной клапан при высоких числах оборотов двигателя.

Система поглощения пульсаций предпочтительно является диафрагмой, которая расположена вровень со стенкой впускного канала.

Диафрагма поглощает пульсацию предпочтительно посредством расширения за пределы стенки впускного канала и возвращается в ненапряженное состояние в отсутствие пульсаций.

Двигатель предпочтительно дополнительно содержит корпус для окружения диафрагмы снаружи впускного канала.

Система поглощения пульсаций предпочтительно является резонатором, который поглощает пульсации, когда открыт перепускной клапан, расположенный между резонатором и впускным каналом.

Система управления предпочтительно побуждает перепускной клапан открываться при низких числах оборотов двигателя.

В одном из аспектов предложен двигатель, содержащий:

турбонагнетатель в сообщении по текучей среде с системой выпуска отработавших газов, включающий в себя компрессор и турбину; и

систему поглощения пульсаций, присоединенную к системе выпуска отработавших газов выше по потоку от турбины в непосредственной близости к впуску турбины.

Система поглощения пульсаций предпочтительно является резонатором, присоединенным к выпускному коллектору, при этом резонатор поглощает пульсации, когда открыт перепускной клапан, расположенный между резонатором и выпускным коллектором.

Система управления предпочтительно побуждает перепускной клапан открываться при низких числах оборотов двигателя.

Компрессор предпочтительно находится в сообщении по текучей среде с впускным каналом, а турбина находится в сообщении по текучей среде с выпускным каналом.

Согласно другому аспекту предложена система поглощения пульсаций, выполненная с возможностью сообщения по текучей среде с турбонагнетателем, включающим в себя компрессор и турбину в сообщении по текучей среде с впускным каналом двигателя, при этом система поглощения пульсаций содержит устройство поглощения пульсаций, присоединенное к впускному каналу в направлении по потоку в положении между компрессором и турбиной, перепускной клапан, расположенный между впускным каналом и устройством поглощения пульсаций, и систему управления, которая побуждает перепускной клапан избирательно сообщать устройство поглощения пульсаций с впускным каналом.

Устройство поглощения пульсаций предпочтительно является резонатором.

Система управления предпочтительно побуждает перепускной клапан обеспечивать возможность сообщение между впускным каналом и устройством поглощения пульсаций, когда двигатель является работающим на низком числе оборотов двигателя.

Следует отметить, что различные перепускные каналы и клапаны могут быть включены в систему поглотителя пульсаций. Кроме того, контроллер может управлять поглотителем пульсаций для того, чтобы поглотитель пульсаций избирательно сообщался с системой впуска двигателя и/или системой выпуска отработавших газов двигателя. Кроме того еще, различные датчики могут выдавать обратную связь в систему управления касательно рабочего состояния двигателя, если требуется.

Следует понимать, что сущность полезной модели приведена для представления в упрощенном виде подборки концепций, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании полезной модели. Сущность полезной модели не предназначена для идентификации ключевых признаков или существенных признаков заявленного объекта полезной модели, а также не предназначена для ограничения объема заявленного объекта полезной модели. Кроме того, заявленный объект полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые решают любые или все недостатки, отмеченные в любой части данного описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой принципиальную схему примерного двигателя, включающего в себя турбонагнетатель.

Фиг.2 представляет собой примерную систему поглощения пульсаций, которая может быть включена в примерный двигатель по фиг.1 согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.

Фиг.3 представляет собой еще одну примерную систему поглощения пульсаций, которая может быть включена в примерный двигатель по фиг.1, согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.

Фиг.4 представляет собой еще одну примерную систему поглощения пульсаций, которая может быть включена в примерный двигатель по фиг.1, согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.

Фиг.5 представляет собой еще одну примерную систему поглощения пульсаций, которая может быть включена в примерный двигатель по фиг.1, согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.

Фиг.6 представляет собой блок-схему последовательности операций способа для контроллера примерного двигателя по фиг.1 для управления системой поглощения пульсаций согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Приведенное ниже описание относится к двигателю с турбонагнетателем, который включает в себя систему поглощения пульсаций, которая расположена таким образом, чтобы уменьшался всплеск колебаний турбонагнетателя. Система поглощения пульсаций может включать в себя устройство поглощения пульсаций, которое может быть присоединено к системе впуска двигателя и/или системе выпуска отработавших газов двигателя, чтобы избирательно и/или временно увеличивать объем систем впуска и/или выпуска отработавших газов.

Такая конструкция позволяет поглощать пульсации потока для того, чтобы двигатель с турбонагнетателем мог добиваться высокого наддува как при низком числе оборотов двигателя, так и высоком числе оборотов двигателя. Эта система предоставляет возможность преимущества для большей свободы конструкции наряду с улучшением разгонных характеристик на пиковой мощности. Различные клапаны могут быть включены в раскрытую систему. Например, система поглощения пульсаций может включать в себя один или более из пластинчатого клапана, поворотной заслонки, створчатого клапана, тарельчатого клапана, шибера, шарового клапана, кранового клапана, золотникового клапана, и т.д. Кроме того, система поглощения пульсаций может включать в себя один или более перепускных каналов, которые могут включать в себя один или более из вышеупомянутых клапанов. Таким образом, система поглощения пульсаций динамически настраивает объем воздушного канала двигателя в ответ на условия работы двигателя, чтобы поглощать пульсации давления и/или потока, когда требуется.

Фиг.1 показывает схематичное изображение системы 6 транспортного средства. Система 6 транспортного средства включает в себя систему 8 двигателя, присоединенную к системе 22 последующей обработки отработавших газов. Система 8 двигателя может включать в себя двигатель 10, имеющий множество цилиндров 30. Двигатель 10 включает в себя систему 23 впуска двигателя и систему 25 выпуска отработавших газов двигателя. Система 23 впуска двигателя включает в себя дроссель 62, связанный по текучей среде с впускным коллектором 44 двигателя через впускной канал 42. Система 25 выпуска отработавших газов двигателя включает в себя выпускной коллектор 48, в конечном счете ведущий в выпускной патрубок 35, который направляет отработавшие газы в атмосферу. Дроссель 62 может быть расположен во впускном канале 42 ниже по потоку от устройства наддува, такого как турбонагнетатель 50 или нагнетатель. Турбонагнетатель 50 может включать в себя компрессор 52, скомпонованный между впускным каналом 42 и впускным коллектором 44. Компрессор 52 может быть по меньшей мере частично механизирован выпускной газовой турбиной 54, скомпонованной между выпускным коллектором 48 и выпускным каналом 35. Компрессор 52 может быть присоединен к выпускной газовой турбине 54 через вал 56.

Компрессор 52 также может быть по меньшей мере частично механизирован электрическим двигателем 58. В изображенном примере, электрический двигатель 58 показан присоединенным к валу 56. Однако, другие пригодные конфигурации электрического двигателя также могут быть возможны. В одном из примеров, электрический двигатель 58 может приводиться в действие накопленной электрической энергией из аккумуляторной батареи системы (не показана), когда состояние заряда аккумуляторной батареи находится выше порогового значения заряда. Посредством использования электрического двигателя 58 для приведения в действие турбонагнетателя 50, например, при запуске двигателя, электрический наддув (электронаддув) может выдаваться во впускной заряд воздуха. Таким образом, электрический двигатель может обеспечивать моторное содействие для приведения в действие устройства наддува. По существу, как только двигатель работает в течение достаточного времени (например, порогового времени), отработавшие газы, поступающие в выпускной коллектор, могут начинать приводить в движение выпускную газовую турбину 54. Следовательно, моторное содействие электрического двигателя может уменьшаться. То есть, во время работы турбонагнетателя, моторное содействие, предусмотренное электрическим двигателем 58, может настраиваться, реагируя на работу выпускной газовой турбины. Кроме того, система 25 выпуска отработавших газов двигателя может включать в себя клапан 80 регулятора давления наддува и соответствующий перепускной канал 82 для отведения отработавших газов в сторону от турбины 54. По существу, клапан 80 регулятора давления наддува может регулировать уровни наддува и, таким образом, может оказывать влияние на рабочую скорость турбины 54 и компрессора 52. Однако, флуктуации давления также могут оказывать влияние на рабочие характеристики турбонагнетателя.

Система 100 поглощения пульсаций может быть присоединена к системе 23 впуска двигателя ниже по потоку от компрессора 52, как показано. Дополнительно или в качестве альтернативы, система поглощения пульсаций может быть присоединена к системе 25 выпуска отработавших газов двигателя выше по потоку от турбины 54. Как подробнее описано ниже, система поглощения пульсаций может включать в себя устройство поглощения пульсаций, такое как резонатор, диафрагма и/или эластичный баллон. Кроме того, система поглощения пульсаций может включать в себя один или более клапанов и/или перепускной канал для избирательного сообщения устройства поглощения пульсаций с системой впуска двигателя и/или системой выпуска отработавших газов двигателя.

Система 25 выпуска отработавших газов двигателя может быть присоединена к системе 22 последующей обработки отработавших газов вдоль выпускного канала 35. Система 22 последующей обработки отработавших газов может включать в себя одно или более устройств 70 снижения токсичности отработавших газов, которые могут быть установлены в близко присоединенном положении в выпускном канале 35. Одно или более устройств снижения токсичности отработавших газов могут включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, фильтр обедненных NOx, каталитический нейтрализатор SCR, и т.д. Каталитические нейтрализаторы могут давать токсичным побочным продуктам сгорания, вырабатываемым в отработавших газах, таким как разновидности NOx, несгоревшие углеводороды, угарный газ, и т.д., возможность каталитически преобразовываться в менее токсичные продукты перед выбросом в атмосферу. Однако, каталитическая эффективность каталитического нейтрализатора в значительной степени может находиться под влиянием температуры согласно температуре отработавших газов. Например, восстановление разновидностей NOx может требовать более высоких температур, чем окисление угарного газа. Нежелательные побочные реакции также могут происходить при более низких температурах, такие как выработка аммиака и разновидностей N₂O, которые оказывают неблагоприятное влияние на эффективность очистки отработавших газов и ухудшают качество выбросов отработавших газов. Таким образом, каталитическая очистка отработавших газов может задерживаться до тех пор, пока каталитический нейтрализатор(ы) не достигли температуры розжига. Система 22 последующей обработки отработавших газов также может включать в себя устройства удерживания углеводородов, устройства удерживания твердых частиц и другие пригодные устройства последующей обработки отработавших газов (не показаны).

Система 6 транспортного средства дополнительно может включать в себя систему 14 управления. Система 14 управления показана принимающей информацию с множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 18 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки). В качестве одного из примеров, датчики 16 могут включать в себя датчик 126 отработавших газов (расположенный в выпускном коллекторе 48), датчик 128 температуры и различные датчики 129 давления. Например, датчик 129 давления может быть расположен ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов, ниже по потоку от компрессора 52, выше по потоку от турбины 54, в пределах впускного коллектора и/или в пределах выпускного коллектора 48. Другие датчики, такие как датчики давления, температуры, топливо/воздушного соотношения и состава, могут быть присоединены к различным местоположениям в системе 6 транспортного средства. В качестве еще одного примера, исполнительные механизмы могут включать в себя топливные форсунки (не показаны), многообразие клапанов, насос и дроссель 62. Система 14 управления может включать в себя контроллер 12. Контроллер может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или управляющей программы, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Пример программы управления описан в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг.6.

Следует понимать, что система 6 транспортного средства показана посредством примера и, как таковая, не подразумевается ограничивающей. Поэтому, система 6 транспортного средства может включать в себя дополнительные и/или альтернативные компоненты, нежели проиллюстрированные на фиг.1. Например, система 6 транспортного средства может включать в себя контур рециркуляции отработавших газов (EGR). Кроме того, следует понимать, что двигатель 10 может быть любым пригодным двигателем и не ограничен конфигурацией блока цилиндров, изображенной на фиг.1. Например, двигатель 10 может включать в себя большее или меньшее количество цилиндров в любой компоновке (например, V-образную конфигурацию, горизонтальную противоположную конфигурацию, рядную конфигурацию, и т.д.), не выходя из объема настоящей полезной модели.

Фиг.2-5 могут включать в себя различные признаки, уже описанные со ссылкой на фиг.1. Ради краткости, описание таких признаков повторяться не будет. Следует понимать, что одинаковые компоненты указываются ссылкой общими номерами для фиг.1-5.

Следует понимать, что варианты осуществления, описанные со ссылкой на фиг.2-5, вообще, временно увеличивают объем воздушного канала двигателя в сообщении с турбонагнетателем, при этом турбонагнетатель включает в себя компрессор и турбину. Временное увеличение объема воздушного канала двигателя может достигаться избирательным сообщением устройства поглощения пульсаций с воздушным каналом в положении между компрессором и турбиной.

Фиг.2 показывает примерную систему 200 поглощения пульсаций, которая может быть включена в примерный двигатель по фиг.1. Как показано, система 200 поглощения пульсаций может быть объединена с впускным каналом 42 и расположена ниже по потоку от компрессора 52. Кроме того, система 200 поглощения пульсаций может быть расположена по существу очень близко к выпуску компрессора, как показано. Система 200 поглощения пульсаций может избирательно сообщаться с потоком всасываемого воздуха двигателя посредством перепускного клапана 202. Таким образом, объем впускного канала 42 может временно увеличиваться посредством избирательного сообщения системы 200 поглощения пульсаций с впускным каналом 42.

Кроме того, система 14 управления может быть присоединена к перепускному клапану 202, чтобы открывать/закрывать клапан и, таким образом, избирательно сообщать систему 200 поглощения пульсаций с впускным каналом 42. Например, система управления может по меньшей мере частично закрывать перепускной клапан 202 на низких числах оборотов двигателя. Кроме того, система управления может закрывать перепускной клапан 202 на низких числах оборотов двигателя после того, как достигнут пороговый уровень наддува. Таким образом, воздух может отводиться в систему 200 поглощения пульсаций для снижения флуктуации давления, которые могут наносить ущерб рабочим характеристикам турбонагнетателя. Сказав иначе, объем системы впуска двигателя может быть увеличен, когда системе 200 поглощения пульсаций дана возможность сообщаться системой впуска двигателя.

В качестве еще одного примера, система управления может открывать перепускной клапан 202 на высоких числах оборотов двигателя. Таким образом, падение давления в системе 200 поглощения пульсаций минимизируется на высоких скоростях потока.

Кроме того, открытый перепускной клапан на высоких числах оборотов двигателя может предусматривать чтобы установившийся поток всасываемого воздуха проходил через систему впуска двигателя несдерживаемым системой 200 поглощения пульсаций. Другими словами, объем системы впуска двигателя может быть неизменным, например, во время высоких чисел оборотов двигателя.

Как показано, система 200 поглощения пульсаций может включать в себя перепускной канал 204 с проточным клапаном 206, расположенным в нем.

Перепускной канал 204 может включать в себя участок, по существу параллельный впускному каналу 42. Кроме того, перепускной канал 204 может включать в себя участок в сообщении по текучей среде с впускным каналом 42 выше по потоку от перепускного клапана 202 и участок в сообщении по текучей среде с впускным каналом 42 ниже по потоку от перепускного клапана 202. Таким образом, при некоторых условиях работы, поток воздуха может отводиться из впускного канала 42 и через перепускной канал 204, чтобы повторно поступать во впускной канал 42 ниже по потоку от перепускного клапана 202. Например, когда перепускной клапан 202 закрыт, поток воздуха может отводиться через перепускной канал 204 и, таким образом, через проточный клапан 206. Таким образом, объем впускного канала 42 может временно увеличиваться посредством по меньшей мере частичного закрывания перепускного клапана 202 для того, чтобы перепускной канал 204 сообщался с впускным каналом 42, увеличивая объем воздушного канала, через который протекает поток воздуха двигателя. Таким образом, может снижаться всплеск колебаний компрессора.

Проточный клапан 206 может давать возможность однонаправленного потока воздуха через перепускной канал 204. Например, проточный клапан 206 может быть обратным клапаном, таким как пластинчатый клапан. Таким образом, проточный клапан 206 может содержать гибкий металл или гибкий биметалл для ограничения потока воздуха единственным направлением посредством открывания и закрывания в ответ на изменение давления. Таким образом, проточный клапан 206 предотвращает обратный поток. Кроме того, проточный клапан 206 может снижать флуктуации давления и потока; а потому, может осуществлять вклад в ослабление условий всплеска колебаний компрессора.

Следует понимать, что система 200 поглощения пульсаций предоставлена в качестве примера и может включать в себя дополнительные и/или альтернативные признаки, нежели показанные на фиг.2. Кроме того, система 200 поглощения пульсаций может формировать любую подходящую геометрическую конфигурацию, не выходя из объема настоящей полезной модели. Кроме того еще, следует понимать, что система 200 поглощения пульсаций может быть расположена в другом положении, чем в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.1, не выходя из объема настоящей полезной модели. Например, система 200 поглощения пульсаций может избирательно сообщаться с системой впуска двигателя выше по потоку от одного или более впускных окон. По существу, перепускной канал и проточный клапан могут быть скомпонованы по существу параллельно с одним или более впускных направляющих-распределителей. Кроме того, в таком сценарии, одна или более впускных направляющих-распределителей могут включать в себя перепускной клапан, расположенный в ней.

В качестве еще одного примера, система поглощения пульсаций может быть выполнена с возможностью поглощать флуктуации давления независимо от системы управления. Таким образом, система поглощения пульсаций может не сообщаться избирательно с системой впуска двигателя. По существу, система поглощения пульсаций может быть выполнена с возможностью пассивно поглощать всплески колебаний давления наряду с уменьшением запаздывания турбонагнетателя.

Например, фиг.3 показывает примерную систему 300 поглощения пульсаций, которая может быть включена в примерный двигатель по фиг.1. Как показано, система 300 поглощения пульсаций может быть объединена с впускным каналом 42 и расположена ниже по потоку от компрессора 52. Кроме того, система 300 поглощения пульсаций может быть расположена по существу очень близко к выпуску компрессора, как показано. Система 300 поглощения пульсаций может быть выполнена с возможностью компенсировать флуктуации давления посредством снижения амплитуды таких флуктуаций, не сообщаясь с системой управления. Таким образом, система 300 поглощения пульсаций может временно увеличивать объем системы впуска двигателя.

Система 300 поглощения пульсаций может включать в себя диафрагму 302 для поглощения флуктуаций давления без постоянного увеличения неиспользуемого объема системы впуска, и кроме того, без включения в состав клапана. Таким образом, диафрагма 302 может пассивно поглощать всплески колебаний давления. Поэтому, диафрагма 302 может быть гибким компонентом, который может деформироваться в ответ на всплеск колебаний давления. Например, диафрагма 302 может быть эластомерной мембраной или пластомерной мембраной, которая растягивается в ответ на всплеск колебаний давления и возвращается в состояние покоя/ненапряженное состояние в отсутствие всплеска колебаний давления. По существу, диафрагма 302 может иметь ненапряженное состояние (в целом указанное на 304) и растянутое состояние (в целом указанное на 306). Как показано, ненапряженное состояние может вплотную выравниваться со стенкой 308 впускного канала 42. В качестве одного из примеров, диафрагма 302 в ненапряженном состоянии может быть по существу на одном уровне со стенкой 308 впускного канала 42. Кроме того, растянутое состояние может расширяться в сторону от стенки 308 для того, чтобы диафрагма 302 перемещалась в направлении от внутренней области впускного канала 42. Другими словами, растянутое состояние может включать в себя диафрагму 302, расширяющуюся к наружной области впускного канала 42. Таким образом, диафрагма 302 может расширяться для увеличения объема впускного канала 42 в местоположении диафрагмы 302. Другими словами, площадь поперечного сечения впускного канала 42 может увеличиваться в пределах области, совпадающей с диафрагмой 302, когда диафрагма расширяется для поглощения всплеска колебаний давления.

Поскольку диафрагма 302 может динамически настраиваться под всплески колебаний давления, следует понимать, что диафрагма 302 может временно растягиваться для поглощения всплеска колебаний давления. Таким образом, объем впускного канала 42 может временно увеличиваться в положении воздушного канала двигателя, совпадающем с диафрагмой 302. Кроме того, в силу термина временное увеличение, диафрагма 302 может возвращаться в ненапряженное состояние для того, чтобы объем впускного канала 42 в положении, совпадающем с диафрагмой 302 мог возвращаться к нормальному рабочему объему. Например, нормальный рабочий объем может указывать объем воздушного канала двигателя во время условий работы двигателя, отличных от условий всплеска колебаний компрессора.

Кроме того, следует понимать, что диафрагма 302 может быть проницаемой мембраной, полупроницаемой мембраной или непроницаемой мембраной. Поэтому, потоку воздуха может быть дана возможность проходить через диафрагму (однонаправленным или двунаправленным образом), или поток воздуха может содержаться внутри впускного канала 42, не проходя через диафрагму. Другими словами, диафрагма 302 может давать потоку воздуха возможность возвращаться в основной поток впускного канала. Кроме того, следует понимать, что диафрагма 302 может содержать любой пригодный материал и не ограничена эластомерным и пластомерным примерами, приведенными выше.

Система 300 поглощения пульсаций дополнительно может включать в себя корпус 310, окружающий диафрагму 302. Корпус 310 может обеспечивать защитную оболочку для диафрагмы 302. Поэтому, корпус 310 может расширяться от наружной поверхности впускного канала 42, чтобы окружать диафрагму 302. Корпус 310 может быть расположен за пределами растянутого состояния диафрагмы 302 для того, чтобы диафрагма 302 имела достаточное пространство, в котором следует расширяться, не прикасаясь к внутренней поверхности корпуса 310. Кроме того, корпус 310 может быть резервуаром для потока воздуха и/или частиц, взвешенных в или переносимых потоком воздуха, которые могут проходить через диафрагму 302. Например, диафрагма 302 может быть проницаемой или полупроницаемой мембраной и, по существу, поток воздуха и/или частицы, взвешенные внутри потока воздуха, могут проходить через диафрагму 302 и могут содержаться в пределах корпуса 310. Поэтому, корпус 310 может обеспечивать двойную функцию: защитную оболочку для диафрагмы 302 и уловитель для частиц в потоке воздуха. В некоторых вариантах осуществления, корпус 310 может включать в себя фильтр для улавливания частиц потока воздуха.

Следует понимать, что система 300 поглощения пульсаций предоставлена в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающей. По существу, система 300 поглощения пульсаций может включать в себя дополнительные и/или альтернативные компоненты, нежели проиллюстрированные на фиг.3. Например, растяжимый эластичный баллон может использоваться вместо диафрагмы, чтобы демпфировать флуктуации давления и потока без постоянного увеличения неиспользуемого объема системы впуска, а кроме того, без включения в состав клапана. В качестве еще одного примера, система поглощения пульсаций может включать в себя нагруженный пружиной аккумулятор, который может быть выполнен с возможностью резонировать на требуемой частоте. Подобно другим примерам, нагруженный пружиной аккумулятор может поглощать флуктуации давления и потока, не увеличивая неиспользуемый объем системы впуска, а кроме того, не включая в состав клапан.

Кроме того, система 300 поглощения пульсаций может формировать любую подходящую геометрическую конфигурацию, не выходя из объема настоящей полезной модели. Например, диафрагма 302 и так же корпус 310, могут окружать по периферии впускной канал 42. Таким образом, диафрагма 302 может растягиваться, чтобы поглощать всплеск колебаний давления для того, чтобы диафрагма расширялась периферически в направлении от внутренней области впускного канала 42. По существу, площадь поперечного сечения впускного канала может увеличиваться в пределах области, совпадающей с периферической диафрагмой, когда диафрагма находится в растянутом состоянии. Другими словами, диаметр впускного канала может увеличиваться, когда периферическая диафрагма находится в растянутом состоянии.

Фиг.4 показывает еще одну примерную систему 400 поглощения пульсаций, которая может быть включена в примерный двигатель по фиг.1. Как показано, система 400 поглощения пульсаций может быть объединена с впускным каналом 42 и расположена ниже по потоку от компрессора 52. Кроме того, система 400 поглощения пульсаций может быть расположена по существу очень близко к выпуску компрессора, как показано. Система 400 поглощения пульсаций может быть выполнена с возможностью поглощать всплески колебаний давления, снижая амплитуду таких всплесков колебаний. Система 400 поглощения пульсаций может включать в себя перепускной клапан 402, который дает системе 400 поглощения колебаний возможность избирательно сообщаться с потоком всасываемого воздуха двигателя. Таким образом, система поглощения пульсаций может избирательно сообщаться с впускным каналом 42, чтобы временно увеличивать объем системы впуска для поглощения флуктуаций давления и потока. По существу, могут ослабляться условия всплеска колебаний компрессора.

Кроме того, система 14 управления может быть присоединена к клапану 402, чтобы открывать/закрывать клапан и, таким образом, избирательно сообщать систему 400 поглощения пульсаций с впускным каналом 42. Например, система управления может открывать клапан 402 на низких числах оборотов двигателя. Кроме того, система управления может открывать клапан 402 на низких числах оборотов двигателя после того, как достигнут пороговый уровень наддува. Такие условия работы могут совпадать с флуктуациями давления в системе впуска двигателя. Поэтому, посредством предоставления системе 400 поглощения пульсаций возможности сообщаться с впускным каналом 42, всплески колебаний давления могут поглощаться системой 400 поглощения пульсаций. В качестве еще одного примера, система управления может закрывать клапан 402 на высоких числах оборотов двигателя. По существу, система 400 поглощения пульсаций может не сообщаться с впускным каналом 42. Например, такие условия работы могут давать установившийся поток всасываемого воздуха и, таким образом, могут не подвергаться всплескам колебаний давления. Поэтому, может быть желательным, чтобы система 400 поглощения пульсаций сообщалась с впускным каналом 42 в таких условиях.

Как представлено выше, система поглощения пульсаций может включать в себя клапан 402, который дает системе поглощения пульсаций возможность избирательно сообщаться с потоком всасываемого воздуха двигателя. Клапан 402 может быть любым пригодным клапаном для избирательного сообщения резонатора 404 с впускной воздушной системой двигателя. Например, клапан 402 может быть поворотной заслонкой, обратным клапаном или другим клапаном. Поэтому, клапан 402 может быть предназначен для двунаправленного потока воздуха или однонаправленного потока воздуха, не выходя из объема настоящей полезной модели. Клапан двунаправленного потока воздуха может предоставлять возможность обратного потока из системы 400 поглощения пульсаций во впускной канал 42. Например, воздух может протекать мимо клапана 402 и повторно поступать во впускной канал 42 в некоторых условиях. Однако, следует понимать, что, если клапан 402 дает возможность однонаправленного потока воздуха, такая система 400 поглощения пульсаций может включать в себя дренажный, стравливающий клапан, и т.д., ниже по потоку от клапана 402, чтобы отпускать давление воздуха, например, когда поглощенный поток воздуха превышает пороговое значение.

Система поглощения пульсаций дополнительно может включать в себя резонатор 404 ниже по потоку от клапана 402. Резонатор 404, например, может быть заглушенным боковым ответвлением системы впуска двигателя. По существу, резонатор 404 может быть резервуаром для пульсаций давления. Таким образом, резонатор 404 может предусматривать объемное пространство для вмещения всасываемого воздуха, который дает всплеск сверх порогового значения. Например, если клапан 402 открыт, резонатор 404 может поглощать всплеск колебаний давления, вмещая поток всасываемого воздуха, который проходит через клапан 402. Поскольку клапан 402 избирательно сообщает резонатор 404 с впускным каналом 42, открывание клапана 402 временно увеличивает объем впускного канала 42 до тех пор, пока клапан 402 не закрывается. Таким образом, объем может увеличиваться для поглощения всплеска колебаний давления и, таким образом, могут быть ослаблены условия всплеска колебаний компрессора.

Резонатор 404 может иметь размеры, выполненные с возможностью резонировать на конкретной частоте, которая пригодна для поглощения всплесков колебаний давления в пределах впускного канала 42.

Следует понимать, что система 400 поглощения пульсаций предоставлена в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающей. Кроме того, система 400 поглощения пульсаций может формировать любую подходящую геометрическую конфигурацию, не выходя из объема настоящей полезной модели. Кроме того еще, система 400 поглощения пульсаций может включать в себя дополнительные и/или альтернативные компоненты, нежели проиллюстрированные на фиг.4. Например, система 400 поглощения пульсаций может быть расположена в другом положении. В качестве одного из неограничивающих примеров, система поглощения пульсаций может быть присоединена к системе выпуска отработавших газов двигателя.

Например, фиг.5 показывает примерную систему 500 поглощения пульсаций, которая может быть присоединена к системе 25 выпуска отработавших газов двигателя по фиг.1. Как показано, система 500 поглощения пульсаций может быть присоединена к выпускному коллектору 48. Кроме того, система 500 поглощения пульсаций может быть расположена выше по потоку от турбины 54. Например, система 500 поглощения пульсаций может быть расположена в непосредственной близости от впуска турбины 54. Система 500 поглощения пульсаций может быть выполнена с возможностью избирательно сообщаться с выпускным коллектором 48, чтобы поглощать всплески колебаний давления. Таким образом, система 500 поглощения пульсаций может временно увеличивать объем выпускного коллектора для поглощения флуктуации давления и потока. По существу, могут ослабляться условия всплеска колебаний компрессора.

Некоторые компоненты системы 500 поглощения пульсаций может быть подобной системе 400 поглощения пульсаций. Например, система 400 поглощения пульсаций может включать в себя резонатор 504, подобный резонатору 404. Однако, следует понимать, что резонатор 504 может содержать иные размеры и/или иные материалы, нежели резонатор 404. Например, резонатор 504 может иметь размеры, выполненные с возможностью резонировать на конкретной частоте, которая пригодна для поглощения всплесков колебаний давления в пределах выпускного коллектора 48.

Система 500 поглощения пульсаций дополнительно может включать в себя клапан 502, избирательно сообщающийся с выпускным коллектором 48. Например, клапан 502 может быть створчатым клапаном, таким как клапан регулятора давления наддува. Таким образом, клапан 502, например, может быть подобным клапану 80 регулятора давления наддува.

Кроме того, система 14 управления может быть присоединена к клапану 502, чтобы открывать/закрывать клапан и, таким образом, избирательно сообщать систему 500 поглощения пульсаций с выпускным коллектором 48. Например, система управления может открывать клапан 502 на низких числах оборотов двигателя. Кроме того, система управления может открывать клапан 502 на низких числах оборотов двигателя после того, как достигнут пороговый уровень наддува. Такие условия работы могут совпадать с флуктуациями давления в системе впуска двигателя. Поэтому, посредством предоставления системе 500 поглощения пульсаций возможности сообщаться с выпускным коллектором 48, всплески колебаний давления могут поглощаться системой 500 поглощения пульсаций. В качестве еще одного примера, система управления может закрывать клапан 502 на высоких числах оборотов двигателя. По существу, система 500 поглощения пульсаций может не сообщаться с выпускным коллектором 48. Например, такие условия работы могут давать установившийся поток отработанного воздуха и, таким образом, могут не подвергаться всплескам колебаний давления. Поэтому, может быть желательным, чтобы система 500 поглощения пульсаций сообщалась с выпускным коллектором 48 в таких условиях.

Поскольку клапан 502 избирательно сообщает резонатор 504 с выпускным коллектором 48, открывание клапана 502 временно увеличивает объем выпускного коллектора 48 до тех пор, пока клапан 502 не закрывается. Таким образом, объем может увеличиваться для поглощения всплеска колебаний давления и, таким образом, могут быть ослаблены условия всплеска колебаний компрессора.

Следует понимать, что система 500 поглощения пульсаций предоставлена в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающей. Кроме того, система 500 поглощения пульсаций может формировать любую подходящую геометрическую конфигурацию, не выходя из объема настоящей полезной модели. Кроме того еще, система 500 поглощения пульсаций может включать в себя дополнительные и/или альтернативные компоненты, нежели проиллюстрированные на фиг.5. Например, система 500 поглощения пульсаций может быть расположена в другом положении. В качестве одного из неограничивающих примеров, система поглощения пульсаций может быть присоединена к впускному коллектору.

Фиг.6 показывает блок-схему последовательности операций способа для контроллера примерного двигателя по фиг.1 для управления системой поглощения пульсаций, такой как системы 200, 400 и 500 поглощения пульсаций.

На 602, способ 600 включает в себя прием условия работы двигателя с датчика. Например, условие работы двигателя может указывать число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, и т.д.

На 604, способ 600 включает в себя определение, возникает ли условие всплеска колебаний компрессора. Например, условие всплеска колебаний компрессора может включать в себя условие работы двигателя с низким числом оборотов двигателя ниже порогового значения, но не высоким числом оборотов двигателя выше порогового значения. Кроме того, условие работы двигателя может включать в себя по меньшей мере некоторый наддув двигателя. По существу, условие всплеска колебаний компрессора может указывать высокую вероятность для флуктуаций давления и/или потока во впускном потоке двигателя и/или выпускном потоке двигателя. Такие условия работы двигателя, например, могут указывать всплеск колебаний компрессора. Следует понимать, что условие всплеска колебаний компрессора может указывать реальный всплеск колебаний, такой как определение условия всплеска колебаний компрессора в реальном времени, в то время как всплеск колебаний компрессора является фактически происходящим. Кроме того, следует понимать, что условие всплеска колебаний компрессора может включать в себя потенциальный всплеск колебаний для того, чтобы условие работы двигателя могло использоваться для предсказания или предвосхищения условия потенциального всплеска колебаний компрессора. Если ответом на 604 является Нет, способ 600 переходит на 606. Если ответом на 604 является Да, способ 600 переходит на 608.

На 606, способ 600 включает в себя не приведение в действие системы поглощения пульсаций. Поэтому, объем воздушного канала двигателя, к которому присоединена система поглощения пульсаций, может не увеличиваться.

На 608, способ 600 включает в себя приведение в действие системы поглощения пульсаций. Например, приведение в действие системы поглощения пульсаций может включать в себя сообщение устройства поглощения пульсаций с системой впуска двигателя и/или системой выпуска отработавших газов двигателя. Поэтому, устройство поглощения пульсаций может увеличивать объем систем впуска и/или выпуска отработавших газов для поглощения флуктуаций давления и/или потока. Как описано выше, система поглощения пульсаций избирательно сообщается с потоком воздуха двигателя и, по существу, объем системы впуска и/или выпуска отработавших газов может увеличиваться всего лишь временно, когда требуется поглощение флуктуаций давления и/или потока. Таким образом, склонность к всплеску колебаний компрессора может снижаться посредством определения условия всплеска колебаний компрессора в реальном времени на основании условий работы двигателя и/или посредством предсказывания условия всплеска колебаний компрессора на основании условий работы двигателя.

Следует понимать, что способ 600 предоставлен в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающим. По существу, способ 600 может включать в себя дополнительные и/или альтернативные этапы, нежели показанные на фиг.6. Кроме того, следует понимать, что проиллюстрированные этапы могут выполняться в любом подходящем порядке. Кроме того еще, следует понимать, что, в некоторых вариантах осуществления, если уместно, один или более этапов могут быть исключены.

Следует понимать, что примеры систем и способа поглощения пульсаций, предусмотренные в материалах настоящей заявки, являются неограничивающими. Находится в пределах объема настоящей полезной модели, что система поглощения пульсаций может включать в себя устройство поглощения пульсаций, которое предназначено для избирательного и/или временного сообщения с потоком воздуха двигателя. По существу, устройство поглощения пульсаций (например, резонатор, диафрагма, эластичный баллон, перепускной клапан, и т.д.) может быть присоединено к любому компоненту систем впуска и/или выпуска отработавших газов для ослабления тенденции для всплеска колебаний компрессора. Например, устройство поглощения пульсаций может быть присоединено к впускному каналу, впускному коллектору, одной или более впускным направляющим-распределителям, выпускному коллектору и/или выпускному каналу. Однако, следует понимать, что одно или более из устройств поглощения пульсаций могут быть расположены ниже по потоку от компрессора и/или выше по потоку от турбины.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, система поглощения пульсаций может включать в себя исполнительный механизм, подобный устройству активного подавления шумов. Такое устройство может использоваться в дополнение к или в качестве альтернативы вариантам осуществления, описанным в материалах настоящей заявки.

Следует понимать, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти конкретны варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, противоположно установленному 4-цилиндровому, и другим типам двигателя. Предмет настоящей полезной модели включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.

Приведенная ниже формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели.

Реферат

1. Двигатель, содержащий:турбонагнетатель в сообщении по текучей среде с впускным каналом, включающий в себя компрессор и турбину; исистему поглощения пульсаций, присоединенную к впускному каналу в направлении по потоку в положении между компрессором и турбиной и временно увеличивающую объем впускного канала.2. Двигатель по п.1, в котором система поглощения пульсаций присоединена к впускному каналу ниже по потоку от компрессора в непосредственной близости к выпуску компрессора.3. Двигатель по п.2, дополнительно содержащий перепускной клапан, расположенный в впускном канале ниже по потоку от компрессора, при этом система поглощения пульсаций включает в себя перепускной канал с проточным клапаном, расположенным в нем и отводящим поток воздуха из области выше по потоку от перепускного клапана в область ниже по потоку от перепускного клапана.4. Двигатель по п.3, в котором проточный клапан является пластинчатым клапаном, расположенным в участке перепускного канала, который, по существу, параллелен впускному каналу.5. Двигатель по п.3, в котором перепускной клапан присоединен к системе управления, закрывающей перепускной клапан при низких числах оборотов двигателя для снижения пульсаций.6. Двигатель по п.5, в котором система управления открывает перепускной клапан при высоких числах оборотов двигателя.7. Двигатель по п.2, в котором система поглощения пульсаций является диафрагмой, которая расположена вровень со стенкой впускного канала.8. Двигатель по п.7, в котором диафрагма поглощает пульсацию посредством расширения за пределы стенки впускного канала и возвращается в ненапряженное состояние в отсутствие пульсаци

Формула

18. Система по п.16, в которой система управления побуждает перепускной клапан обеспечивать возможность сообщения между впускным каналом и устройством поглощения пульсаций, когда двигатель является работающим на низком числе оборотов двигателя.