Способ подачи разрежения в двигатель (варианты), двигатель и способ для двигателя - RU2602710C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к подаче разрежения в двигатель транспортного средства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Разрежение может вырабатываться в двигателе для производства различных действий, которые помогают работе транспортного средства. В одном из примеров, разрежение может использоваться для выдачи действующей силы для устройств, к примеру, для системы экстренного торможения. В еще одном примере, разрежение может использоваться для осуществления циркуляции текучих сред, к примеру, для рециркуляции выхлопных газов (EGR), продувки паров топлива, вентиляции картера двигателя, и т.д.

В одном из примеров, транспортное средство содержит двигатель, имеющий дроссельный клапан, который расположен выше по потоку от впуска компрессора турбонагнетателя. Дроссельный клапан выполнен с возможностью дросселирования текучей среды (например, втягиваемого воздуха), поступающей на впуск компрессора, чтобы создавать разрежение. Такое разрежение может направляться для приведения в действие исполнительного механизма или циркуляции других текучих сред во время работы двигателя.

Однако изобретатели в материалах настоящей заявки выявили потенциальные проблемы у такого подхода. Типичный дроссель до компрессора может управлять нагрузкой двигателя или управлять разрежением до компрессора, но он не может делать то и другое с полной независимостью. Например, дросселирование впуска компрессора турбонагнетателя уменьшает циркуляцию потока через компрессор, что может вызывать перекрытие или срыв потока. Более того, условия неустановившегося потока, создаваемые регулированием дроссельного клапана, могут вызывать помпаж компрессора. В любом случае, когда возникает такое состояние, ездовые качества транспортного средства могут снижаться и могут негативно восприниматься водителем транспортного средства.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, в одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть преодолены способом для двигателя, включающим в себя этапы, на которых:

управляют дроссельным клапаном, расположенным во впускном канале двигателя выше по потоку от нагнетателя, расположенного во впускном канале двигателя выше по потоку от компрессора турбонагнетателя, причем компрессор расположен во впускном канале двигателя, чтобы втягивать текучую среду из магистрали для подачи разрежения, расположенной между дроссельным клапаном и впуском нагнетателя, через нагнетатель и затем через компрессор, и

регулируют перепускной клапан нагнетателя, расположенный во впускном канале двигателя выше по потоку от компрессора турбонагнетателя, чтобы направлять по меньшей мере некоторое количество текучей среды в обход нагнетателя, а затем через компрессор.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

в состоянии запуска транспортного средства, регулируют дроссельный клапан для увеличения потока через впуск нагнетателя и уменьшения потока из магистрали для подачи разрежения.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

регулируют дроссельный клапан для увеличения потока через магистраль для подачи разрежения относительно потока через магистраль для подачи разрежения в состоянии запуска транспортного средства в ответ на скорость вращения турбонагнетателя, большую, чем пороговое значение.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

подают разрежение к устройству потребления разрежения, соединенному по текучей среде с магистралью для подачи разрежения.

В одном из вариантов предложен способ, в котором устройство потребления разрежения представляет собой по меньшей мере одно из усилителя тормозов, системы вентиляции картера, системы рециркуляции выхлопных газов и паров топлива.

В одном из вариантов предложен способ, в котором текучая среда представляет собой одно или более из разрежения исполнительных механизмов, подвергнутых рециркуляции выхлопных газов, продуваемых паров топлива и вентилируемых картерных газов.

В одном из дополнительных аспектов предложен двигатель, содержащий:

турбонагнетатель;

нагнетатель, расположенный выше по потоку от турбонагнетателя;

дроссельный клапан, расположенный выше по потоку от нагнетателя;

магистраль для подачи разрежения, расположенную между дроссельным клапаном и впуском нагнетателя; и

контроллер, содержащий процессор и машиночитаемый носитель, содержащий команды, которые при исполнении процессором:

управляют дроссельным клапаном для втягивания текучей среды из магистрали для подачи разрежения;

в состоянии запуска транспортного средства регулируют дроссельный клапан для увеличения потока через впуск нагнетателя и уменьшения потока из магистрали для подачи разрежения;

регулируют дроссельный клапан для увеличения потока через магистраль для подачи разрежения относительно потока через магистраль для подачи разрежения в состоянии запуска транспортного средства в ответ на скорость вращения турбонагнетателя, большую, чем пороговое значение.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором машиночитаемый носитель содержит команды, которые при исполнении процессором:

регулируют перепускной клапан нагнетателя, чтобы направлять по меньшей мере некоторое количество текучей среды ниже по потоку от нагнетателя в ответ на скорость вращения турбонагнетателя, большую, чем пороговое значение.

В одном из вариантов предложен двигатель, дополнительно содержащий:

устройство потребления разрежения, соединенное по текучей

среде с магистралью для подачи разрежения, при этом машиночитаемый носитель содержит команды, которые при исполнении процессором:

подают разрежение в устройство потребления разрежения.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором устройство потребления разрежения представляет собой по меньшей мере одно из усилителя тормозов, системы вентиляции картера и бачка продувки паров топлива.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором двигатель не содержит вакуумное насосное устройство, соединенное по текучей среде с магистралью для подачи разрежения.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором текучая среда представляет собой одно или более из разрежения исполнительных механизмов, подвергнутых рециркуляции выхлопных газов, продуваемых паров топлива и вентилируемых картерных газов.

В одном из еще дополнительных аспектов предложен способ подачи разрежения в двигатель, включающий в себя этапы, на которых:

при нагрузке двигателя, удовлетворяемой без использования нагнетателя, управляют нагнетателем в качестве вакуумного насоса для подачи разрежения в устройство потребления разрежения;

регулируют перепускной клапан нагнетателя, расположенный во впускном канале двигателя выше по потоку от компрессора турбонагнетателя, чтобы направлять по меньшей мере некоторое количество текучей среды ниже по потоку от нагнетателя при работе нагнетателя в качестве вакуумного насоса.

В одном из вариантов предложен способ, в котором управление

нагнетателем в качестве вакуумного насоса включает в себя этап, на котором подают разрежение исполнительных механизмов в усилитель тормозов.

В одном из вариантов предложен способ, в котором управление нагнетателем в качестве вакуумного насоса включает в себя этап, на котором подают разрежение для втягивания паров топлива из среды накопления паров топлива во впускной канал.

В одном из вариантов предложен способ, в котором управление нагнетателем в качестве вакуумного насоса включает в себя этап, на котором подают разрежение для втягивания картерных газов из системы вентиляции картера во впускной канал.

В одном из вариантов предложен способ, в котором управление нагнетателем в качестве вакуумного насоса включает в себя этап, на котором подают разрежение для втягивания выхлопных газов из канала рециркуляции выхлопных газов во впускной канал.

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

при запуске, сжимают втягиваемый воздух посредством нагнетателя до того, как раскручен турбонагнетатель, причем компрессор турбонагнетателя расположен во впускном канале двигателя ниже по потоку от нагнетателя;

после запуска сжимают втягиваемый воздух посредством компрессора и втягивают внешнюю текучую среду, отличную от втягиваемого воздуха, на впуск посредством разрежения, создаваемого уменьшением открывания дросселя непосредственно выше по потоку от нагнетателя по сравнению с тем, как при запуске, при регулировании перепускного клапана нагнетателя выше по потоку от компрессора, чтобы направлять по меньшей мере

некоторое количество текучей среды ниже по потоку от нагнетателя, а затем через компрессор.

Посредством дросселирования нагнетателя, разрежение может создаваться для различных применений на всем протяжении работы двигателя, не ограничивая поток нагнетателя. Таким образом, срыв потока/помпаж компрессора турбонагнетателя может уменьшаться или устраняться.

Более того, в некоторых вариантах осуществления, нагнетатель может использоваться для компенсации запаздывания турбонагнетателя. В частности, нагнетатель может работать для сжатия втягиваемого воздуха при раскручивании турбонагнетателя до рабочей скорости вращения. В одном из примеров, способ может включать в себя этап, на котором, в состоянии запуска транспортного средства, регулируют дроссельный клапан для увеличения потока через впуск нагнетателя и уменьшения потока из магистрали для подачи разрежения. Таким образом, более эффективной работе нагнетателя может быть отдан приоритет выше создания разрежения, чтобы ускорить запуск транспортного средства.

Следует понимать, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Предмет настоящего изобретения будет лучше понятен по прочтению последующего подробного описания неограничивающих вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 схематично показывает пример двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 показывает способ подачи разрежения в двигатель согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 3 показывает еще один способ подачи разрежения в двигатель согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к подаче разрежения в двигатель транспортного средства. В частности, настоящее изобретение относится к компоновке двигателя, в которой нагнетатель расположен последовательно с и выше по потоку от компрессора турбонагнетателя, что может указываться ссылкой как компоновка со «сдвоенным устройством наддува». Например, нагнетатель может обеспечивать сжатие, пока турбонагнетатель раскручивается до рабочей скорости вращения, чтобы снижать или устранять запаздывание турбонагнетателя. Как только турбонагнетатель достиг рабочей скорости вращения, нагнетатель может либо продолжать создание сжатого воздуха на впуске турбонагнетателя (давая в результате повышенное давление на впуске), либо он может обходиться и/или механически отсоединятся от привода на ведущие колеса посредством электромеханической муфты и перепускного клапана (повышая эффективность системы впуска). Дроссельный клапан, расположенный выше по потоку от нагнетателя, может управляться для втягивания текучей среды из магистрали для подачи разрежения, расположенной между дроссельным клапаном и впуском турбонагнетателя, для подачи разрежения. Несмотря на то, что описан в реализации системы со сдвоенным устройством наддува, компоновка вакуумного дросселя и нагнетателя также применима к двигателю, который включает в себя только нагнетатель, и не включает в себя турбонагнетатель.

Посредством дросселирования нагнетателя для подачи разрежения в компоновке двигателя со сдвоенным устройством наддува, турбонагнетатель может работать без дросселирования, чтобы быстрее достигать рабочих скоростей вращения и предоставлять возможность для более плавной работы. Таким образом, разрежение может подаваться, не вызывая срыва потока/помпажа компрессора турбонагнетателя. Более того, посредством подачи разрежения посредством нагнетателя, отдельный вакуумный насос и другое оборудование, связанное с рециркуляцией выхлопных газов (EGR), может быть устранено в двигателе. Таким образом, себестоимость производства двигателя может быть снижена.

Предмет настоящего изобретения описан далее в качестве примера и со ссылкой на определенные проиллюстрированные варианты осуществления. Будет отмечено, что некоторые из фигур, включенных в это описание, являются схематичными и должны восприниматься как таковые. На схематичных фигурах, виды проиллюстрированных вариантов осуществления, как правило, начерчены не в масштабе; соотношения геометрических размеров, габариты признаков и количество признаков могут быть специально искажены, чтобы сделать выбранные признаки или зависимости более легкими для понимания.

Фиг. 1 схематично показывает пример двигателя 102, который может быть включен в силовую установку транспортного средства 100. Двигатель 102 может по меньшей мере частично управляться системой управления, включающей в себя контроллер 104, и посредством входного сигнала от водителя транспортного средства. Камеры 106 сгорания (например, цилиндры) двигателя 102 каждая может включать в себя поршень, расположенный в ней, который может быть присоединен к коленчатому валу 108, так что возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 108 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии для приведения в движение транспортного средства.

Цилиндры 106 могут принимать втягиваемый воздух из впускного коллектора 110 через впускной канал 112 и могут выпускать газообразные продукты сгорания через выпускной коллектор 114 в выпускной канал 116. Впускной коллектор 110 и выпускной коллектор 114 могут избирательно сообщаться с цилиндрами 106 через соответственные впускные клапаны 118 и выпускные клапаны 120. Впускные и выпускные клапаны могут управляться пригодной системой приведения в действие клапанов, такой как распределительный вал, электрический клапанный исполнительный механизм (EVA), и т.д., и могут использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемых фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемых фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапанов (VVL) для изменения работы клапанов.

Топливные форсунки 122 показаны присоединенными непосредственно к камерам 106 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее некоторым образом, известным как непосредственный впрыск. Топливные форсунки 122 могут впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 104 через электронный формирователь. Топливо может подаваться на топливную форсунку топливной системой, включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель топлива. В некоторых вариантах осуществления, цилиндры 106, в качестве альтернативы или дополнительно, могут включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 110 в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно как оконный впрыск топлива во впускной канал выше по потоку от камер сгорания. Система зажигания может выдавать искру зажигания в камеры 106 сгорания через свечу зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 104, при выбранных рабочих режимах.

Нагнетатель 124 и турбонагнетатель 126 могут быть расположены в конфигурации со сдвоенным устройством наддува в двигателе. Другими словами, нагнетатель 124 может быть расположен последовательно с и выше по потоку от компрессора 128 турбонагнетателя 126 во впускном канале 112. Нагнетатель 124 и турбонагнетатель 126 могут быть выполнены с возможностью увеличения плотности и давления заряда воздуха во впускном коллекторе 110. В некоторых условиях, нагнетатель может обеспечивать сжатие, в то время как турбонагнетатель обеспечивает меньшее или никакого сжатия, к примеру, в состоянии запуска, когда турбонагнетатель является раскручивающимся до рабочей скорости вращения. В некоторых условиях, турбонагнетатель может обеспечивать сжатие, в то время как нагнетатель обеспечивает меньшее или никакого сжатия, к примеру, во время условий умеренной нагрузки, когда турбонагнетатель достиг рабочей скорости вращения. В некоторых условиях, нагнетатель и турбонагнетатель оба могут обеспечивать сжатие, к примеру, в условиях высокой нагрузки.

В некоторых вариантах осуществления, нагнетатель 124 может быть оперативно присоединен к коленчатому валу 108, чтобы нагнетатель 124 мог по меньшей мере частично приводиться в движение вращением коленчатого вала 108. В некоторых вариантах осуществления, нагнетатель 124 может избирательно приводиться в движение посредством коленчатого вала 108 посредством электромагнитной муфты 132. Муфта 132 может управляться контроллером 104, чтобы предоставлять нагнетателю возможность осуществлять свободный ход или не приводиться в движение коленчатым валом, в некоторых условиях. В некоторых реализациях, муфта может быть не включена в состав. Что касается турбонагнетателя 126, компрессор 128 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 130, (например, через вал), расположенной в выпускном канале 116.

Транспортное средство 100 может включать в себя множество

клапанов для управления различными рабочими параметрами двигателя, такими как плотность воздушного заряда, давление в коллекторе, разрежение, и т.д. Вакуумный дроссельный клапан 134 может быть расположен во впускном канале 112 выше по потоку от нагнетателя 124 и ниже по потоку от воздушного фильтра 144, расположенного во впускном канале 112. Вакуумный дроссельный клапан 134 может управляться посредством контроллера 104, чтобы втягивать текучую среду из магистрали 136 для подачи разрежения, которая расположена между вакуумным дроссельным клапаном 134 и впуском нагнетателя 124.

Устройство 138 потребления разрежения может быть соединено по текучей среде с магистралью 136 для подачи разрежения. Вакуумный дроссельный клапан 134 может управляться посредством контроллера 104, чтобы подавать разрежение к устройству 138 потребления разрежения. Разрежение может подаваться к устройству потребления разрежения, чтобы способствовать приведению в действие устройства, обеспечивать втягивание/содействовать потоку текучей среды, и т.д. Например, устройство 138 потребления разрежения может представлять собой по меньшей мере одно из усилителя тормозов, системы вентиляции картера, системы EGR и бачка продувки паров топлива. В зависимости от условий работы двигателя, текучая среда, втягиваемая во впуск нагнетателя для подачи разрежения к устройству потребления разрежения, может включать в себя втягиваемый воздух в дополнение к одному или более из разрежения для исполнительных механизмов, подвергнутых рециркуляции выхлопных газов, продуваемых паров топлива и вентилируемых картерных газов.

В некоторых вариантах осуществления, поскольку вакуумный дроссельный клапан 134 выполнен с возможностью подачи разрежения в магистраль 136 для подачи разрежения посредством втягивания текучей среды во впуск нагнетателя, двигатель 102 может не включать в себя устройство вакуумного насоса (например, диффузорный насос, эжектор, аспиратор, и т.д.), соединенное по текучей среде с магистралью для подачи разрежения. Посредством устранения устройства вакуумного насоса, могут сокращаться затраты на производство двигателя.

Перепускной клапан 146 нагнетателя расположен во впускном канале 112 выше по потоку от компрессора 128 турбонагнетателя 126. Перепускной клапан 146 нагнетателя обеспечивает маршрут, чтобы втягиваемый воздух или другая текучая среда обходили нагнетатель, и действует в качестве предохранительного клапана, когда наддув превышает заданное значение. Например, в состоянии низкой нагрузки двигателя, такого как на холостом ходу или при крейсерском движении на малом дросселе, повышенное давление наддува может увеличивать насосную работу для выталкивания воздуха во впускной коллектор и, соответственно, может повышать насосные потери, которые снижают коэффициент полезного действия двигателя и экономию топлива. По существу, перепускной клапан 146 может управляться контроллером 104, чтобы предоставлять по меньшей мере некоторому количеству воздуха возможность обходить нагнетатель в таких условиях. Следует принимать во внимание, что, в некоторых условиях, в которых перепускной клапан 146 открыт, по меньшей мере некоторое количество втягиваемого воздуха может дросселироваться вакуумным дроссельным клапаном

134 на впуске нагнетателя, чтобы обеспечивать разрежение в магистрали 136 для подачи разрежения.

Компрессор 128 турбонагнетателя 126 может быть расположен во впускном канале 112 ниже по потоку от нагнетателя 124 и перепускного клапана 146 нагнетателя. Втягиваемый воздух, совместно вытекающий из расположенных выше по потоку устройств, может поступать на впуск компрессора 124 с по существу небольшим или отсутствующим дросселированием. Другими словами, расположенные выше по потоку устройства могут обеспечивать подходящий поток через компрессор, чтобы снижать или подавлять срыв потока или помпаж в компрессоре. Более того, перепускной клапан 148 компрессора расположен в перепускном канале 150 компрессора, который соединен по текучей среде с впускным каналом 112. Перепускной клапан 148 компрессора обеспечивает маршрут, чтобы втягиваемый воздух обходил компрессор 128 турбонагнетателя, и действует в качестве предохранительного клапана, когда наддув превышает заданное значение.

Охладитель 152 наддувочного воздуха расположен во впускном канале 112 ниже по потоку от компрессора 128 турбонагнетателя. Охладитель 152 наддувочного воздуха охлаждает втягиваемый воздух, который сжимается компрессором 128, чтобы повышать плотность заряда втягиваемого воздуха, выдаваемого в цилиндры 106.

Дроссельный клапан 154 расположен во впускном канале 112 ниже по потоку от охладителя 152 втягиваемого воздуха и компрессора 128. В этом конкретном примере, положение дроссельного клапана 154 может управляться контроллером 104

посредством сигнала, выдаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм, заключенный дроссельным клапаном 154, в конфигурации, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссельный клапан 154 может приводиться в действие для управления втягиваемым воздухом, выдаваемым в цилиндры 106.

Турбина 130 турбонагнетателя приводится в движение выхлопными газами, выпускаемыми из цилиндров 106, что приводит в действие компрессор 128 для обеспечения сжатия. Более того, перепускной клапан 156 регулятора давления наддува или турбины расположен в перепускном канале 158 турбины, который соединен по текучей среде с выпускным каналом 116. Перепускной клапан 156 турбины обеспечивает маршрут, чтобы выхлопные газы обходили турбину 130 турбонагнетателя, когда наддув превышает заданное значение. Следует принимать во внимание, что один или более из перепускных клапанов/каналов могут быть не включены в состав в некоторых вариантах осуществления.

Устройство 160 снижения токсичности выхлопных газов показано расположенным в выпускном канале 116. Устройство 160 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 102, устройство 160 снижения токсичности выхлопных газов может периодически восстанавливаться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливно-воздушного соотношения.

Контроллер 104 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, содержащего микропроцессорный блок 162 и электронный запоминающий носитель 164 (также известный как машиночитаемый запоминающий носитель) для исполняемых программ и калибровочных значений. Например, машиночитаемый запоминающий носитель может включать в себя одно или более из микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства, оперативного запоминающего устройства и энергонезависимой памяти.

Контроллер 104 может принимать различные сигналы с датчиков 166, присоединенных к двигателю 102 и транспортному средству 100. Датчик 166 может содержать по меньшей мере один датчик наддува или давления, расположенный во впускном канале ниже по потоку от нагнетателя (и/или турбонагнетателя), чтобы выдавать показание давление наддува, датчик давления разрежения, расположенный между вакуумным дроссельным клапаном и нагнетателем, датчик массового расхода воздуха и датчик давления воздуха в коллекторе для выдачи соответственных сигналов MAF и MAP в контроллер 104. Датчик выхлопных газов может быть присоединен к выпускному каналу 116 выше по потоку от устройства 16 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 126 выхлопных газов может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Кроме того, датчики 166 могут выдавать показания температуры хладагента двигателя (ECT) с датчика температуры, присоединенного к патрубку охлаждения двигателя; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 108; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя, присоединенного к любому или всем из дроссельных клапанов. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP.

Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включая воздух), введенного в цилиндр.

Контроллер 104 дает команды различным исполнительным механизмам 168 двигателя на основании принятого сигнала датчика, указывающего условия работы транспортного средства. Например, контроллер 104 может регулировать или управлять состоянием различных исполнительных механизмов, в том числе, клапанов, таких как вакуумный дроссельный клапан 134, перепускной клапан 146 нагнетателя, перепускной клапан 148 компрессора, дроссельный клапан 154, перепускной клапан 156 турбины, клапан 142 EGR, впускные клапаны 118 и выпускные клапаны 120 на основании различных условий работы. Более того, исполнительные механизмы 168, которые могут управляться контроллером 104, могут включать в себя устройство 138 потребления разрежения, муфту 132 и другие пригодные исполнительные механизмы, имеющие отношение к работе двигателя.

Постоянное запоминающее устройство 164 машиночитаемого носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 162 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.

В одном из примеров, контроллер 104 может быть выполнен с возможностью управления вакуумным дроссельным клапаном 134 для втягивания текучей среды из магистрали 136 для подачи разрежения на впуск нагнетателя 124, чтобы подавать разрежение к устройству 138 потребления разрежения. Например, вакуумный дроссельный клапан может частично закрываться, чтобы создавать перепад давления между впуском нагнетателя и впускным каналом, что подает разрежение к устройству потребления разрежения через магистраль для подачи разрежения. В случае усилителя тормозов, разрежение может подаваться для увеличения тормозного усилия усилителя тормозов. В случае системы вентиляции картера, разрежение может подаваться для втягивания паров топлива из картера двигателя во впускной канал. В случае бачка продувки паров топлива, разрежение может подаваться для втягивания паров топлива из бачка во впускной коллектор.

В некоторых реализациях, нагнетатель может использоваться для сжатия периодически, к примеру, чтобы обеспечивать сжатие, пока турбонагнетатель раскручивается до рабочей скорости вращения. Например, как только турбонагнетатель раскручен до рабочей скорости вращения, которая способна удовлетворять нагрузку двигателя, нагнетатель может находиться на холостом ходу или может обходиться. Более того, в конфигурации двигателя, которая включает в себя нагнетатель, и не включает в себя турбонагнетатель, в некоторых условиях, нагнетатель может приводиться в действие, чтобы удовлетворять нагрузку двигателя. В других условиях, нагрузка двигателя может удовлетворяться без использования нагнетателя, и нагнетатель может находиться на холостом ходу или может обходиться. Во время таких условий, в которых нагнетатель иначе находился бы на холостом ходу, нагнетатель может работать во взаимодействии с вакуумным дроссельным клапаном, чтобы подавать разрежение к устройству потребления разрежения. В одном из примеров, контроллер 104 может быть выполнен с возможностью, при удовлетворении нагрузки двигателя без использования нагнетателя, использования нагнетателя в качестве вакуумного насоса для подачи разрежения к исполнительным механизмам для усилителя тормозов. В еще одном примере, контроллер 104 может быть выполнен с возможностью, при удовлетворении нагрузки двигателя без использования нагнетателя, использования нагнетателя в качестве вакуумного насоса для втягивания паров топлива из среды накопления паров топлива (например, бачка для паров топлива). В еще одном другом примере, контроллер 104 может быть выполнен с возможностью, при удовлетворении нагрузки двигателя без использования нагнетателя, использования нагнетателя в качестве вакуумного насоса для втягивания картерных газов в двигатель. В еще одном другом примере, контроллер 104 может быть выполнен с возможностью, при удовлетворении нагрузки двигателя без использования нагнетателя, использования нагнетателя в качестве насоса для втягивания выхлопных газов в двигатель.

В одном из примеров, контроллер 104 может быть выполнен с возможностью регулирования перепускного клапана нагнетателя, чтобы направлять по меньшей мере некоторое количество текучей среды ниже по потоку от нагнетателя, в ответ на скорость вращения турбонагнетателя, большую, чем пороговое значение. Другими словами, нагнетатель может работать с перепускным клапаном нагнетателя, открытым по меньшей мере частично, когда турбонагнетатель вращается на рабочей скорости вращения, чтобы уменьшать сжатие, добавляемое нагнетателем, чтобы не повышать давление наддува сверх командного порогового значения.

В еще одном примере, нагнетатель и турбонагнетатель могут оба обеспечивать сжатие, и нагнетатель может дросселироваться вакуумным дроссельным клапаном, чтобы подавать разрежение к устройству потребления разрежения. В любом примере, работа нагнетателя во взаимодействии с вакуумным дроссельным клапаном для подачи разрежения устраняет необходимость в отдельном устройстве вакуумного насоса и другом оборудовании, связанном с системой EGR низкого давления.

Обычно, вакуумный дроссельный клапан может управляться, чтобы подавать как можно большее разрежение вплоть до предельных значений, допустимых условиями работы двигателя. Однако вакуумному дроссельному клапану не требуется управление, чтобы всегда подавать максимальное разрежение, при определенных условиях.

В одном из примеров, контроллер 104 может быть выполнен с возможностью, в состоянии запуска транспортного средства, регулирования вакуумного дроссельного клапана для увеличения потока через впуск нагнетателя и уменьшения потока из магистрали для подачи разрежения. Например, в состоянии запуска транспортного средства, вакуумный дроссельный клапан может регулироваться, чтобы быть широко открытым для обеспечения по существу небольшого или никакого дросселирования нагнетателя, чтобы нагнетатель быстро обеспечивал сжатие. В одном из примеров, состояние запуска транспортного средства может включать в себя те случаи, в которых транспортное средство подвергается нажатию педали акселератора, в то время как турбонагнетатель находится ниже рабочей скорости вращения. В некоторых случаях, транспортное средство может останавливаться или находиться на холостых оборотах, и управление нагнетателем может быть сосредоточено на повышении сжатия на впуске относительно других условий. Посредством регулирования управления нагнетателем для приоритезации наддува выше подачи разрежения, запаздывание турбонагнетателя и время запуска транспортного средства могут уменьшаться.

Более того, в одном из примеров, контроллер 104 может быть выполнен с возможностью регулирования дроссельного клапана для увеличения потока через магистраль для подачи разрежения относительно потока через магистраль для подачи разрежения в состоянии запуска транспортного средства в ответ на скорость вращения турбонагнетателя, большую, чем пороговое значение. Например, вакуумный дроссельный клапан может регулироваться, чтобы иметь меньшее открывание, чем в состоянии запуска транспортного средства. Как только турбонагнетатель достиг рабочей скорости вращения для создания подходящего сжатия (например, без запаздывания), управление нагнетателем может быть приоритезировано в отношении подачи разрежения.

Конфигурация, проиллюстрированная выше, дает возможность различных способов подачи разрежения в двигатель моторного транспортного средства. Соответственно, некоторые такие способы описаны далее, в качестве примера, с непрерывной ссылкой на вышеприведенные конфигурации. Однако следует понимать, что эти способы, и другие, полностью находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, также могут быть задействованы посредством других конфигураций.

Фиг. 2 показывает способ 200 подачи разрежения в двигатель согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В одном из примеров, способ 200 может выполняться контроллером 104 по фиг. 1. Следует принимать во внимание, что способ может быть реализован в любой из конфигурации двигателя с двойным наддувом или конфигурации двигателя, которая включает в себя нагнетатель и не включает в себя турбонагнетатель.

На этапе 202, способ 200 включает в себя этап, на котором определяют условия работы. Определение условий работы может включать в себя этапы, на которых принимают сигналы датчиков и определяют состояния исполнительных механизмов, присоединенных к транспортному средству.

На этапе 204, способ 200 включает в себя этап, на котором определяют, удовлетворена ли нагрузка двигателя без использования нагнетателя. Например, нагрузка двигателя может удовлетворяться без использования нагнетателя, когда нагрузка двигателя является соответственно низкой/давление в коллекторе является соответственно высоким, чтобы не использовался нагнетатель. В качестве еще одного примера, нагрузка двигателя может удовлетворяться без использования нагнетателя, когда турбонагнетатель раскручен, чтобы обеспечивать надлежащее сжатие для удовлетворения нагрузки двигателя в конфигурации с двойным устройством наддува. Если нагрузка двигателя удовлетворяется без использования нагнетателя, то способ 200 переходит на этап 206. Иначе, способ 200 переходит на другие этапы.

На этапе 206, способ 200 включает в себя этап, на котором управляют вакуумным дроссельным клапаном, чтобы втягивать текучую среду из магистрали для подачи разрежения, которая расположена между вакуумным дроссельным клапаном и нагнетателем, на впуске нагнетателя. Например, вакуумный дроссельный клапан может частично закрываться, чтобы создавать перепад давления между магистралью для подачи разрежения и впуском нагнетателя, что побуждает текучую среду втягиваться из магистрали для подачи разрежения. Например, текучая среда, втягиваемая из магистрали для подачи разрежения, может включать в себя одно или более из разрежения для исполнительных механизмов, подвергнутых рециркуляции выхлопных газов, продуваемых паров топлива и вентилируемых картерных газов.

На этапе 208, способ 200 включает в себя этап, на котором используют нагнетатель в качестве вакуумного насоса для подачи разрежения к устройству потребления разрежения. В некоторых реализациях, нагнетатель может использоваться для втягивания внешней текучей среды, иной чем втягиваемый воздух, во впускной канал.

В некоторых вариантах осуществления, использование нагнетателя в качестве вакуумного насоса включает в себя этап 210, на котором подают разрежение для исполнительных механизмов из нагнетателя на усилитель тормозов. Подаваемое разрежение может использоваться в качестве разрежения для исполнительных механизмов для повышения тормозного усилия, выдаваемого усилителем тормозов. В некоторых вариантах осуществления, использование нагнетателя в качестве вакуумного насоса включает в себя этапе 212, на котором подают разрежение для втягивания паров топлива из среды накопления паров топлива. Например, нагнетатель может подавать разрежение для продувки паров топлива из бачка для паров топлива во впускной коллектор, так чтобы пары топлива могли потребляться во время сгорания. В некоторых вариантах осуществления, использование нагнетателя в качестве вакуумного насоса включает в себя этап 214, на котором подают разрежение для втягивания картерных газов в двигатель. Например, нагнетатель может подавать разрежение для втягивания картерных газов из системы вентиляции картера в впускной коллектор, так чтобы картерные газы могли потребляться во время сгорания. В некоторых вариантах осуществления, использование нагнетателя в качестве вакуумного насоса включает в себя этап 216, на котором подают разрежение для втягивания выхлопных газов в двигатель. Например, нагнетатель может подавать разрежение для втягивания выхлопных газов из системы EGR во впускной коллектор, так чтобы выхлопные газы могли потребляться во время сгорания. Эти текучие среды (разрежение для исполнительных механизмов, подвергнутые рециркуляции выхлопные газы, продуваемые пары топлива и вентилируемые картерные газы) раньше втягивались в двигатель посредством разрежения во впускном коллекторе. Но, когда разрежения во впускном коллекторе нет в распоряжении, «насос» нагнетателя может использоваться для втягивания этих газов во время условий, которые, в ином случае, были бы непригодными.

Посредством дросселирования нагнетателя, разрежение может быть предусмотрено для различных операций в двигателе без использования отдельного устройства вакуумного насоса. Точнее, в конфигурации двигателя со сдвоенным наддувом, поскольку нагнетатель дросселируется для подачи разрежения, турбонагнетатель может эксплуатироваться без дросселирования, что может уменьшать или устранять срыв потока/помпаж компрессора. В системах со сдвоенным устройством наддува, нагнетатель может использоваться кратковременно и, таким образом, нагнетатель может иметься в распоряжении для создания разрежения для исполнительных механизмов и втягивания различных газов. В системах только с нагнетателем, нагнетатель может иметься в распоряжении для создания разрежения на низких нагрузках двигателя. Торможение и разгон транспортного средства имеют тенденцию происходить исключительно, и таким образом, использование нагнетателя в качестве вакуумного насоса для усиления торможения является связанным с благоприятной возможностью.

Фиг. 3 показывает пример этой благоприятной возможности, при которой, когда нагнетатель не используется иным образом, он имеется в распоряжении для создания разрежения или втягивания различных газов. Фиг. 3 показывает еще один способ 300 подачи разрежения в двигатель согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В одном из примеров, способ 300 может выполняться контроллером 104 по фиг. 1. На этапе 302, способ 300 включает в себя этап, на котором определяют условия работы. Определение условий работы может включать в себя этапы, на которых принимают сигналы датчиков и определяют состояния исполнительных механизмов, присоединенных к транспортному средству.

На этапе 304, способ 300 включает в себя этап, на котором определяют, имеется ли состояние запуска транспортного средства. В одном из примеров, состояние запуска может быть основано на скорости вращения турбонагнетателя, что указывается давлением наддува турбонагнетателя, скоростью вращения двигателя, скоростью транспортного средства, положением педали акселератора, и т.д. Если есть состояние запуска транспортного средства, способ 300 переходит на этап 306. Иначе, способ 300 переходит на другие этапы.

На этапе 306, способ 300 включает в себя этап, на котором управляют вакуумным дроссельным клапаном для увеличения потока через впуск нагнетателя и уменьшения потока из магистрали для подачи разрежения. Например, вакуумный дроссельный клапан может регулироваться широко открытым для увеличения потока текучей среды на впуск нагнетателя. Открывание вакуумного дроссельного клапана уменьшает перепад давления между впускным каналом и магистралью для подачи разрежения, и, таким образом, поток из магистрали для подачи разрежения может снижаться относительно других условий работы.

На этапе 308, способ 300 включает в себя этап, на котором осуществляют сжатие втягиваемого воздуха посредством нагнетателя до раскручивания турбонагнетателя до рабочей скорости вращения. Работа нагнетателя может управляться, чтобы приоритезировать управление нагрузкой двигателя/увеличение наддува выше подачи разрежения в состоянии запуска, чтобы компенсировать запаздывание турбонагнетателя.

На этапе 310, способ 300 включает в себя этап, на котором определяют, является ли скорость вращения турбонагнетателя большей, чем пороговое значение. Например, пороговое значение может быть рабочей скоростью вращения турбонагнетателя для обеспечения соответствующего давления наддува. Если скорость вращения турбонагнетателя больше, чем пороговое значение, то способ 300 переходит на этап 310. Иначе, способ 300 возвращается на этап 308.

Следует принимать во внимание, что возможно определять, когда состояние запуска транспортного средства прекращается любым пригодным способом, не выходя из объема настоящего изобретения. Например, нагрузка двигателя/скорость транспортного средства может использоваться для определения, когда завершаются условия запуска транспортного средства, вместо скорости вращения турбонагнетателя.

На этапе 312, способ 300 включает в себя этап, на котором регулируют вакуумный дроссельный клапан для увеличения потока из магистрали для подачи разрежения относительно времени состояния запуска. Другими словами, если текучая среда втягивалась из магистрали для подачи разрежения в состоянии запуска с первой скоростью, то скорость потока может регулироваться на вторую скорость потока, которая больше, чем первая скорость потока, в ответ на скорость вращения турбонагнетателя, большую, чем пороговое значение. Как только турбонагнетатель способен выдавать наддув, пригодный для удовлетворения нагрузки двигателя, турбонагнетатель может управляться для приоритезации подачи разрежения. Например, после запуска транспортного средства, когда турбонагнетатель раскрутился, регулирование вакуумного дроссельного клапана может включать в себя уменьшение открывания по сравнению с временем запуска, чтобы втягивать внешнюю текучую среду, иную чем втягиваемый воздух, во впускной коллектор посредством разрежения. В еще одном примере, внешняя текучая среда, иная чем втягиваемый воздух, может включать в себя картерные газы, газы продувки паров топлива, подвергнутые рециркуляции выхлопные газы, и т.д.

В некоторых реализациях, наддув, выдаваемый нагнетателем, может уменьшаться, как только скорость вращения турбонагнетателя больше, чем пороговое значение, а на этапе 314, способ 300 может включать в себя этап, на котором регулируют перепускной клапан нагнетателя, чтобы направлять по меньшей мере некоторое количество текучей среды ниже по потоку от нагнетателя в ответ на скорость вращения турбонагнетателя, большую, чем пороговое значение. Как только турбонагнетатель способен обеспечивать наддув, нагнетатель может быть по меньшей мере частично обходиться, так что двигатель не становится подвергнутым чрезмерному наддуву, наряду с поддержанием работы нагнетателя для подачи разрежения.

На этапе 316, способ 300 включает в себя этап, на котором обеспечивают сжатие втягиваемого воздуха посредством турбонагнетателя. Как только турбонагнетатель достиг рабочей скорости вращения, сжатие может управляться турбонагнетателем, в то время как нагнетатель поддерживает работу для подачи разрежения для других операций. В некоторых вариантах осуществления, нагнетатель может продолжать создание сжатого воздуха на впуске турбонагнетателя, давая в результате повышенное давление на впуске вместо перепускания.

Следует понимать, что примерные процедуры управления и оценки, раскрытые в материалах настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями системы. Эти процедуры могут представлять одну или более разных стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, раскрытые этапы (операции, функции и/или действия) обработки могут представлять собой управляющую программу, которая должна быть запрограммирована на машиночитаемом запоминающем носителе в электронной системе управления.

Следует понимать, что некоторые этапы обработки, описанные и/или проиллюстрированные в материалах настоящего описания, в некоторых вариантах осуществления, могут быть опущены, не выходя из объема этого раскрытия. Подобным образом, указанная последовательность этапов последовательностей операций не всегда может требоваться для достижения намеченных результатов, но предоставлена для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, функций или операций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.

В заключение, следует понимать, что изделия, системы и способы, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления или примеры не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как предполагаются многочисленные варианты. Соответственно, настоящее раскрытие включает в себя новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и способов, раскрытых в материалах настоящего описания, а также любые и все их эквиваленты.

Реферат

Изобретение относится к подаче разрежения в двигатель транспортного средства. Способ включает в себя этапы, на которых управляют дроссельным клапаном, расположенным во впускном канале двигателя выше по потоку от нагнетателя, расположенного во впускном канале двигателя выше по потоку от компрессора турбонагнетателя, компрессор расположен во впускном канале двигателя, чтобы втягивать текучую среду из магистрали для подачи разрежения, расположенной между дроссельным клапаном и впуском нагнетателя, через нагнетатель и затем через компрессор, и регулируют перепускной клапан нагнетателя, расположенный во впускном канале двигателя выше по потоку от компрессора турбонагнетателя, чтобы направлять по меньшей мере некоторое количество текучей среды в обход нагнетателя, а затем через компрессор. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула