Система впуска (варианты) - RU2698044C2
Код документа: RU2698044C2
Чертежи
Описание
Область техники
Настоящее изобретение относится в целом к способам и системам для управления двигателем автомобиля для регулировки системы выступа во впускном воздушном тракте.
Уровень техники/Сущность изобретения
Увеличенное движение воздушного и/или топливного заряда, впрыскиваемого в камеру сгорания двигателя, может повысить эффективность сгорания при некоторых условиях. Например, движение заряда может повысить эффективность сгорания, вводя скорость и турбулентность воздуха в направлениях, перпендикулярных направлению потока. Путем введения дополнительной кинетической энергии в камеры сгорания, фронт зажигания может быстрее и более равномерно пересекать объем камеры сгорания, чтобы взаимодействовать с повышенным количеством топлива до того, как тепловая энергия будет переведена в движение поршня. Кроме того, возникающая в результате турбулентность может увеличить гомогенизацию воздушно-топливной смеси в камере сгорания, а также увеличить скорость горения, которая соответствует времени, необходимому для полного сжигания воздушно-топливной смеси во время процесса сгорания.
Для повышения параметров вертикального и горизонтального завихрения заряда, выше по потоку от впуска цилиндров двигателя могут быть присоединены различные устройства управления движением. Путем изменения движения заряда цилиндра, можно изменять скорость горения в цилиндре. Одно из примерных устройств управления движением показан Овербеком (Overbeck) в патенте США №4928638. В этом патенте, внутри впускного тракта двигателя помещается отдельная переменная надувная камера. Язычок может быть выполнен с переменным поперечным сечением, где поперечное сечение меняется в зависимости от рабочих параметров двигателя. В частности, настраивается степень надувания камеры для изменения степени запирания пути потока, доступного для воздушно-топливной смеси, поступающей во впускной коллектор.
Тем не менее, автор настоящего изобретения признает потенциальные проблемы, связанные с такими устройствами. В качестве одного из примеров, кроме пространственного ограничения, надувная камера может быть подвержена термической деградации из-за близости камеры к горячей головке цилиндров. Кроме того, близость к горячей головке цилиндров может влиять на способность контролировать достигнутый уровень надувания/сдувания. Например, нагрев надувной камеры может привести к большему надуванию, чем это необходимо. Таким образом, это может отрицательно сказаться на регулировании воздушно-топливной смеси для горения. В качестве другого примера, надувная камера Овербека влияет на движение заряда во все цилиндры в целом, но не может регулировать движение заряда каждого цилиндра по отдельности. Таким образом, могут существовать условия, при которых некоторые цилиндры требуют большего или меньшего движения заряда, чем другие цилиндры.
В одном из примеров, вышеописанные проблемы могут решаться с помощью системы, содержащей цилиндр с впускным трактом, и систему выступа, расположенную в отверстии на нижней стенке впускного тракта, ближайшей к цилиндру, причем система выступа содержит язычок, расположенный с возможностью движения внутри подпружиненного корпуса, причем подпружиненный корпус прикреплен к области нижней стенки, образующей отверстие. Система может содержать контроллер, хранящий долговременные инструкции в памяти, которые при выполнении обеспечивают активацию контроллером исполнительного механизма для перемещения язычка системы выступа наружу из подпружиненного корпуса через отверстие на нижней стенке впускного тракта в соответствии с режимом работы. Система может также содержать вторую систему выступа, содержащую второй язычок, причем второй язычок расположен с возможностью движения внутри второго подпружиненного корпуса, причем второй подпружиненный корпус прикреплен к верхней стенки впускного коллектора, и впускной коллектор соединен по текучей среде с впускным трактом.
Раскрытый выше подход может обеспечить различные преимущества, в том числе, что выдвижение или втягивание язычка системы выступа может увеличить перемешивание воздушно-топливной смеси, и таким образом повысить экономию топлива. Путем использования эффективной и компактной, основанной на исполнительных механизмах, системы выступа для выдвижения язычка системы выступа через отверстие у нижней стенки впускного тракта, можно создавать требуемое вертикальное завихрение в заряде впускного воздуха. Кроме того, язычок может регулироваться на основе измеренных параметров работы двигателя для оптимизации экономии топлива каждого отдельного цилиндра двигателя.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела "Подробное раскрытие изобретения". Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен двигатель, содержащий изменяемый язычок.
На фиг. 2 изображена головка цилиндров двигателя, множество впускных окон и исполнительный механизм, соединенный с каждым из впускных окон.
На фиг. 3А показана подробная иллюстрация втянутого язычка, соединенного с исполнительным механизмом, показанным на фиг. 2.
На фиг. 3В показан вертикальный поперечный разрез вала, соединенного с картриджем системы выступа.
На фиг. 4 показана подробная иллюстрация втянутого язычка, показанного на фиг. 3А.
На фиг. 5 показан подробный вид выдвинутого язычка, соединенного с исполнительным механизмом, показанным на фиг. 2.
На фиг. 6 показан примерный способ регулировки выдвижения и втягивания язычка, соединенного с системой привода по впускному тракту.
На фиг. 7 показан примерный способ регулировки двух, отдельно расположенных язычков в системе впуска двигателя.
Подробное раскрытие изобретения
Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам для системы выступа, содержащей исполнительный механизм выдвижения и втягивания язычка, соединенный с системой впуска двигателя, например, показанного на фиг. 1 двигателя. Система выступа может содержать картридж, и этот картридж может вставляться в отсек двигателя, причем этот отсек двигателя расположен вертикально ниже множества впускных окон, как показано на фиг. 2. Язычок системы выступа может находиться во втянутом положении, как показано на фигурах 3А и 4, или язычок может находиться в выдвинутом положении (показано на фиг. 5), выступая во впускной тракт, соединенный с впускным окном, и производя требуемые вертикальные завихрения в воздухе, протекающем вдоль впускного тракта в цилиндр двигателя. Положение язычка может быть определено контроллером по согласованию с исполнительным механизмом системы выступа, а также на основании информации от различных применяемых датчиков. Контроллер может быть запрограммирован инструкциями для выполнения управляющей программы, такой как программа на фиг. 6, чтобы выдвигать или втягивать язычок в соответствии с нагрузкой двигателя (например, положение впускного дросселя более закрыто или менее закрыто в зависимости от нагрузки двигателя). Способ, координирующий работу первой системы выступа и второй системы выступа, расположенных в отдельных частях системы впуска, раскрывается со ссылками на фиг. 7.
На фигурах 1-5 показаны примерные конфигурации с относительным расположением различных компонентов. Показанные непосредственно контактирующими друг с другом или непосредственно соединенными, такие элементы могут быть указаны как непосредственно контактирующие или непосредственно связанные, соответственно, по меньшей мере, в одном из примеров. Аналогичным образом, элементы, показанные смежными или прилегающими друг к другу, могут быть смежными или прилегающими друг к другу, соответственно, по меньшей мере, в одном из примеров. В качестве примера, компоненты, находящиеся в контакте друг с другом по общей грани, могут быть указаны как соприкасающиеся по общей грани. В качестве другого примера, элементы, расположенные отдельно друг от друга, имеющие между собой только пространство и никаких других компонентов, могут быть указаны как таковые, по меньшей мере, в одном из примеров. В качестве еще одного примера, элементы, показанные выше/ниже друг друга, на противоположных сторонах друг от друга, или слева/справа друг от друга могут быть указаны как таковые, относительно друг друга. Кроме того, как показано на фигурах, самый верхний элемент или точка элемента может быть указана как "верх" компонента, а самый нижний элемент или точка элемента может быть указана как "низ" компонента, в, по крайней мере, одном из примеров. Используемые в настоящем документе термины верх/низ, верхний/нижний, выше/ниже, могут относиться к вертикальной оси фигур и использоваться для раскрытия положения элементов фигур относительно друг друга. Таким образом, элементы, показанные выше других элементов, расположены вертикально выше других элементов, в одном из примеров. В качестве еще одного примера, формы элементов, изображенных на фигурах, могут быть указаны как имеющие эти формы (например, такие как круглые, прямые, плоские, изогнутые, закругленные, скошенные, наклоненные, или тому подобное). Кроме того, элементы, показанные пересекающимися друг с другом, могут быть указаны как пересекающиеся элементы или пересекающиеся друг с другом в, по меньшей мере, одном из примеров. Кроме того, элемент, показанный внутри другого элемента, или, показанный за пределами другого элемента, могут быть указаны как таковые в одном из примеров.
Фиг. 1 является упрощенной схемой, на которой показан примерный вариант осуществления одного из цилиндров многоцилиндрового двигателя 10, который может содержаться в силовой установке автомобиля. Двигатель 10 управляется по, меньшей мере, частично системой управления, содержащей контроллер 12, и вводом от водителя 132 автомобиля через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации сигнала, пропорционального сигналу положению педали (ПП). Камера сгорания (цилиндр) 30 двигателя 10 содержит стенки 32 отверстия цилиндра с расположенным внутри поршнем 36. Как показано, поршень 36 соединен с коленчатым валом 40 таким образом, что возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен с, по меньшей мере, одним приводным колесом автомобиля через систему промежуточной трансмиссии. Кроме того, стартерный мотор может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик для обеспечения запуска двигателя 10.
Как показано в примере на фиг. 1, камера 30 сгорания принимает воздух на впуске из впускного коллектора 44 через канал 42 системы впуска воздуха (СВВ) и выпускает выделяющиеся при горении газы через выпускной коллектор 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут выборочно соединяться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
Выше по потоку от впускного клапана 52, устройство движения заряда (например, система выступа) 148 может быть расположено быть расположено в отверстии самой нижней стенки впускного окна 140. Штриховая линия 142 представляет границу между впускным окном 140 и впускным коллектором 44. В некоторых примерах, система 148 выступа может выдвигаться из впускного окна 140 в сторону (и вовнутрь) впускного коллектора 44. Система 148 выступа может быть размещена на расстоянии 10-40 мм от части впускного клапана 52, находящейся в контакте с самой нижней стенкой впускного окна 140. В этом положении, система 148 выступа, когда выдвинута, может препятствовать протеканию воздуха к впускному клапану 52 и, таким образом, управлять воздушным потоком, чтобы создавать эффект вертикального завихрения заряда, поступающего в соответствующий цилиндр. Вертикальное завихрение может быть определено как вихревое движение, используемое для увеличения гомогенности воздушно-топливной смеси.
Система 148 выступа, расположенная внутри впускного окна 140 может выдвигаться или втягиваться в соответствии с измеренным режимом двигателя. В качестве примера, система 148 выступа может быть, по меньшей мере частично, выдвинута в соответствии с тем, что положение дросселя становится более закрытым (например, при уменьшении нагрузки двигателя). Это может быть связано с уменьшением эффективности воздушно-топливного перемешивания, вызванным уменьшением скорости воздушного потока. Чтобы обойти эту дилемму, система 148 выступа может выдвигаться для создания вертикального завихрения. Из-за близости системы 148 выступа относительно впускного клапана 52 цилиндра (например, язычок может быть расположен между 10-40 мм от нижней части впускного клапана в контакте с впускным трактом, соединенным с впускным окном 140), может быть создано вертикальное завихрение для повышения эффективности воздушно-топливного перемешивания.
Выступающая часть системы 148 выступа может быть заподлицо с самой нижней стенкой впускного окна 140, когда система выступа находится во втянутом положении. В одном из примеров, система 148 выступа в полностью втянутом состоянии не заграждает никакую часть впускного окна 140. Система 148 выступа может быть соединена с уплотнителем хладагента (не показан на фиг. 1). Как раскрыто выше, камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапанов. Если камера 30 сгорания содержит два или более впускных клапанов, одна система выступа может быть представлена для каждого впускного клапана. Таким образом, может существовать множество систем 148 выступа в сочетании с множеством впускных клапанов 52.
В некоторых вариантах осуществления, дополнительно или в качестве альтернативы, вторая система 149 выступа может быть расположена внутри воздухозаборника впускного коллектора. В одном из примеров, вторая система 149 выступа может быть крупнее системы 148 выступа. Вторая система 149 выступа может быть расположена на самой верхней стенке входа впускного коллектора, наиболее удаленной от камеры 30 сгорания. Иначе говоря, двигатель 10 может содержать две разные системы выступа, систему 148 выступа, расположенную на самой нижней стенке впускного окна 140, наиболее близко к камере 30 сгорания, и вторую систему 149 выступа, расположенную на самой верхней стенке входа впускного коллектора, наиболее удаленной от камеры 30 сгорания. Система 148 выступа может находиться ближе к камере сгорания по сравнению со второй системой 149 выступа. Впускной коллектор может быть рассмотрен более подробно ниже. Вторая система 149 выступа может быть расположена ниже по потоку от компрессора 162 и выше по потоку от штриховой линии 142.
В одном из вариантов осуществления, для двигателя, содержащего четыре камеры сгорания, где каждая камера сгорания содержит два впускных клапана, двигатель может содержать одну систему 148 выступа в каждом из впускных трактов камер сгорания и может также содержать вторую систему 149 выступа во впускном коллекторе. Таким образом, раскрытый двигатель может содержать в общей сложности восемь систем 148 выступа и дополнительную систему 149 выступа.
Вторая система 149 выступа, при выдвижении, может влиять на воздушный поток во все цилиндры в целом, а не по отдельности, в то время как система 148 выступа, при выдвижении, может влиять только на воздушный поток в отдельный цилиндр. Следовательно, вторая система 149 выступа, при выдвижении, может, по меньшей мере частично, перекрывать поток воздуха в камеру 30 сгорания. Вторая система 149 выступа, при полном втягивании, может быть заподлицо с верхней стенкой воздушного впускного коллектора таким образом, чтобы не перекрывать диаметр воздушного впускного коллектора.
При выдвижении, вторая система выступа может управлять воздушным потоком через воздушный впускной коллектор таким образом, что скорость воздушного потока (например, скорость истечения) увеличивается. Таким образом, воздух может доставляться в камеру 30 сгорания на увеличенной скорости. Втянутый второй язычок второй системы выступа может позволить увеличенному количеству воздуха протекать через воздушный впускной коллектор. Язычок второй системы выступа может быть выполнен с возможностью удерживания во множестве частично выдвинутых положений. Скорость воздушного потока, протекающего через менее выдвинутый второй язычок, может быть меньше скорости воздушного потока, протекающего через более выдвинутый второй язычок.
Впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 управляются кулачковым приводом через соответствующие системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может содержать один или более кулачков и может использовать одно или более из систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапана. Положения впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 определяются датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 может управляться электроприводом клапанов. Например, цилиндр 30 может альтернативно содержать впускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапанов и выпускной клапан, управляемый с помощью кулачкового привода, содержащего системы ППК и/или ИФКР.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одним или более топливными инжекторами для подачи в них топлива. В качестве неограничивающего примера показан цилиндр 30, содержащий один топливный инжектор 66, который подает топливо из топливной системы. Топливный инжектор 66 показан соединенным непосредственно с цилиндром 30 для непосредственного впрыска туда топлива пропорционально ширине импульса сигнала ШИВТ (ширине импульса впрыска топлива), принятого от контроллера 12, с помощью электронного драйвера 68. Таким образом, топливный инжектор 66 обеспечивает так называемый прямой впрыск топлива в цилиндр 30 сгорания.
Как показано на фиг. 1, между каналом 42 СВВ и впускным коллектором 44 может быть расположен дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В данном конкретном примере, положение дроссельной заслонки 64 может изменяться контроллером 12 посредством сигнала, подаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм, содержащийся с дросселем 62 - такая конфигурация обычно называется электронным управлением дросселя (ЭУД). Таким образом, дроссель 62 может работать для изменения воздуха на впуске, подаваемого в камеру 30 сгорания, среди других цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 предоставляется контроллеру 12, например, сигналом положения дросселя ПД. Канал 42 СВВ дополнительно содержит датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 абсолютного давления в коллекторе для представления соответствующих сигналов МРВ и ДВК контроллеру 12.
Система 88 зажигания может подавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в соответствии с сигналом опережения зажигания 03 от контроллера 12, при выбранных режимах работы. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания или, одна или несколько других камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме воспламенения от сжатия, с искрой зажигания или без искры зажигания.
Двигатель 10 может дополнительно содержать устройство сжатия, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, содержащий, по меньшей мере, компрессор 162, расположенный вдоль впускного коллектора 44 или канала 42 СВВ. Для турбонагнетателя, компрессор 162 может быть, по меньшей мере частично, приведен в движение турбиной 164 (например, через вал), помещенной внутри выпускного воздуховода, при этом турбину, как правило, помещают настолько близко к камере сгорания, насколько позволяет компоновка в расчете на приложение максимально возможной энергии непосредственно на турбинном колесе. Для нагнетателя, компрессор 162 может быть, по меньшей мере частично, приведен в движение двигателем и/или электрической машиной, и может не содержать турбины. Таким образом, величина сжатия (например, наддува), подаваемого на один или более цилиндров двигателя через турбонагнетатель или нагнетатель, может изменяться контроллером 12.
Датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах показан соединенным с выхлопной трубой выше по потоку от устройства 70 контроля выбросов. Датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах может быть любым подходящим датчиком для обеспечения индикации воздушно-топливного отношения в отработавших газах, таким как линейный датчик содержания кислорода или УДКОГ (универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик содержания кислорода или ДКОГ, НДКОГ (нагреваемый ДКОГ), датчик NOx, НС, или СО. Устройство 70 контроля выбросов показано размещенным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 содержания кислорода в отработавших газах. Устройство 70 может быть трехкомпонентным нейтрализатором (ТКН), уловителем NOx, любыми другими устройствами контроля загрязнения, или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 10, устройство 70 контроля выбросов может периодически переустанавливаться, управляя по меньшей мере одним цилиндром двигателя в пределах определенного воздушно-топливного отношения.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего блок 102 микропроцессора, входной/выходной порты 104, электронный накопитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в виде чипа 106 постоянного запоминающего устройства в данном конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110, и шину данных. Контроллер 12, в дополнение к ранее упомянутым сигналам, может принимать различные сигналы от датчиков, подсоединенных к двигателю 10, содержащие измерения массового расхода засосанного воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха, температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, соединенного с рукавом 114 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 40; положение дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (ДВК) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя, в об/мин, может генерироваться контроллером 12 от сигнала ПЗ. Сигнал ДВК давления в коллекторе от датчика давления в коллекторе может использоваться для обеспечения индикации вакуума или давления, во впускном коллекторе. Следует отметить, что могут быть использованы различные комбинации вышеуказанных датчиков, таких как датчик МРВ без датчика ДВК, или наоборот. При стехиометрической работе, датчик ДВК может предоставлять индикацию крутящего момента двигателя, например. Кроме того, этот датчик, наряду с измеренной частотой вращения двигателя, может обеспечить оценку заряда (содержащего воздух), засасываемого в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика частоты вращения двигателя, может выдавать заданное число равномерно распределенных импульсов на каждый оборот коленчатого вала.
На фиг. 2 показан вид 200 в аксонометрии головки 210 цилиндров вместе с множеством впускных окон 212, причем каждое впускное окно связано с соответствующей системой выступа множества систем 204 выступа. Каждая система выступа из множества систем 204 выступа содержит картридж 214 и исполнительный механизм 206. Исполнительный механизм 206 может быть электрическим исполнительным механизмом, который может регулировать положение вала системы выступа, как будет раскрыто ниже со ссылками на фигуры 3-5. Каждый из картриджей 214 вставляется в отсек 211, причем отсек 211 содержит отверстие вертикально ниже соответствующего впускного окна, причем это отверстие ведет к трубчатому каналу под нижней поверхностью впускного тракта, соединенного с соответствующим впускным окном.
В контексте данного документа, термин входное окно может содержать отверстие в головке цилиндров, где из впускного коллектора (например, впускного коллектора 44, показанного на фиг. 1) принимается воздух на впуске, один или более впускных трактов, и одно или более окон цилиндра. В одном из примеров, отдельное впускное окно может содержать только один соответствующий впускной тракт и окно цилиндра. В другом примере, отдельное впускное окно может содержать два впускных тракта, причем каждый впускной тракт соединен с соответствующим окном цилиндра. Окна цилиндра могут содержать отверстия в цилиндре, которые принимают воздух на впуске, и воздушный поток на впуске в цилиндр через окно цилиндра может регулироваться впускным клапаном (например, впускным клапаном 52, изображенным на фиг. 1).
Каждый из картриджей 214 может быть прикреплен к отсеку 211, например, болтами 216. Ниже каждого из впускных окон множества впускных окон 212, каждая из систем 204 выступа может частично выдвигаться вдоль длины L головки 210 цилиндров (поперечный разрез системы выступа показан на фиг. 3А), и может быть перпендикулярна продольной оси 222 головки 210 цилиндров.
Каждая система выступа из множества систем 204 выступа может занимать пространство под воздушным впускным коллектором (например, впускным коллектором 44, показанном на фиг. 1), тем самым позволяя размещать систему выступа, несмотря на ограниченную доступность пространства вблизи головки цилиндров. В одном из примеров, хладагент может циркулировать вблизи системы выступа вдоль трубчатого канала отсека 211, защищая систему выступа от термической деградации. Отверстие отсека 211 может содержать уплотнитель (не показан на фиг. 2), взаимодействующую с картриджем 214 системы выступа, и предотвращаю утечку текучих сред, таких как хладагент, из отверстия отсека 211.
На фиг. 3 изображен впускной тракт 326, имеющий систему 300 выступа. Система 300 выступа может быть одной из множества систем 204 выступа, связанных с соответствующими впускными окнами 212, показанными на фиг. 2. На фиг. 4 показан вид в увеличенном масштабе одной области системы 300 выступа, показанной на фиг. 3, а на фиг. 5 показана система 300 выступа в выдвинутом положении. Фигуры 3-5 будут раскрыты совместно.
Ссылаясь на фиг. 3А, система 300 выступа может быть соединена с нижней стенкой 333 впускного тракта 326. Второй впускной тракт 331, расположенный рядом с впускным трактом 326, может быть соединен со второй системой 360 выступа, аналогичной системе 300 выступа. Впускной тракт 326 может быть соединен по текучей среде с соответствующим впускным окном, например, впускным окном 212, показанным на фиг. 2. Впускное окно и связанный с ним впускной тракт 326 могут соединяться по текучей среде с камерой сгорания соответствующего цилиндра двигателя (например, камерой 30 сгорания через впускной клапан 52, которые показаны на фиг. 1). В одном из примеров, каждый из впускного тракта 326 и второго впускного тракта 331 могут соединяться по текучей среде с соответствующим впускным окном, и каждое впускное окно может соединяться с другим цилиндром двигателя. В другом примере, каждый из впускного тракта 326 и второго впускного тракта 331 могут соединяться с одним и тем же впускным окном, причем впускное окно соединяется по текучей среде с одним цилиндром двигателя. В одном из примеров, только один впускной тракт может иметь систему выступа.
Система 300 выступа показана в полностью втянутом положении 301 на фиг. 3А. Система 300 выступа соединена с нижней стенкой 333 впускного тракта 326, где нижняя стенка 333 находится прямо над отсеком 328, аналогичном отсеку 211, показанному на фиг. 2. В одном из примеров, система 300 выступа может быть такой же, как система 148 выступа, показанная на фиг. 1.
Уплотнитель 309 может быть представлен вокруг отверстия отсека 328, непосредственно ниже нижней стенки 333 впускного тракта 326, поперечный разрез которого показан на фиг. 3А. В одном из примеров, хладагент (например, хладагент двигателя) может циркулировать вдоль трубчатого канала, обрамленного отсеком 328, например, для регулирования температуры системы выступа. Уплотнитель 309, приложенный к другой сопрягаемой поверхности, и вставленный в отверстие отсека 328, может препятствовать утечке хладагента из трубчатого канала.
Система 300 выступа содержит картридж 310 (такой же, как картридж 214, вставленный в отверстие отсека 211 на фиг. 2). Поперечный разрез картриджа 310, вставленного в отверстие отсека 328, изображен на фиг. 3А. Отверстие отсека 328 может быть вертикально под впускным окном, связанным с впускным трактом 326, аналогично конфигурации картриджа 214, изображенного на фиг. 2. Картридж 310 выполнен так, что картридж 310 соответствует размерам отверстия отсека 328, и картридж 310 может быть сопряжен с отсеком 328. При вставке картриджа 310 в отсек 328, внутренняя поверхность картриджа 310 может быть прижата к уплотнителю 309. Картридж 310 может быть прикреплен к отсеку 328 с помощью болтов (аналогично болтам 216 на фиг. 2). Болты могут сначала ввертываться через соответствующие отверстия на картридже 310, а затем через соответствующие отверстия на отсеке 328.
Система 300 выступа содержит вал 312, подвижно помещаемый вдоль картриджа 310. Уплотнитель 308 вала может присутствовать вокруг вала 312 в области, где вал вставляется в картридж 310. По меньшей мере, часть вала 312 может находиться в контакте по общей грани с дополнительной частью картриджа 310.
Вал 312 может содержать антиротационный механизм, имеющий гребень 370 на валу 312, находящийся в контакте по общей грани с картриджем 310, как изображено на фиг. 3А. Вертикальный поперечный разрез 381 вала 312 с гребнем 370, вставленного в канавку 372 картриджа 310 (выполненный по линии 380 на фиг. 3А) изображен на фиг. 3В. Гребень 370 может находиться в контакте по общей грани с пазом 372 вдоль внутренней поверхности картриджа 310. Гребень 370 может скользить вдоль канавки 372, когда вал 312 выдвигается или втягивается. По меньшей мере, часть гребня 370 может сопрягаться с канавкой 372 картриджа 310, даже когда вал 312 находится в полностью выдвинутом положении, как изображено на фиг. 5. Сопрягаясь с канавкой картриджа 310, гребень 370 может препятствовать вращению/кручению вала 312 относительно картриджа 310, сохраняя ориентацию системы 300 выступа относительно отверстия 303 впускного тракта 326. В одном из примеров, на валу 312 может быть представлено более одного гребня, которые могут сопрягаться с одной или более канавок на картридже 310 для препятствия вращению вала относительно картриджа 310.
Вал 312 содержит первый конец 302 и второй 1 конец 322, находящийся напротив первого конца 302. Первый конец 302 вала выполнен с возможностью вставки в соответствующий канал 306 регулировки хода и движения вдоль него, причем канал 306 регулировки хода связан с исполнительным механизмом 307. В одном из примеров, исполнительный механизм 307 может быть электрическим исполнительным механизмом. В других примерах, исполнительный механизм может быть пневматическим, гидравлическим, или другим подходящим исполнительным механизмом. Исполнительный механизм 307 может выступать за пределы картриджа 310, аналогично множеству исполнительных механизмов 206, выступающих из картриджа 214 на фиг. 2.
Второй конец 322 вала 312, начинающийся от первой области 336, может содержать верхнюю поверхность 332 и нижнюю поверхность 334, находящуюся напротив верхней поверхности 332, как изображено на фиг. 3А и на виде 350 в увеличенном масштабе второго конца 322 на фиг. 4. Верхняя поверхность 332 и нижняя поверхность 334, начинающиеся от первой области 336, удаляются друг от друга, а за ними следует вторая область 338, откуда верхняя поверхность 332 наклоняется вниз и встречается с нижней поверхностью 334 в третьей области 340. В других примерах, пространственное соотношение между наклоном верхней поверхности и второй поверхностью может изменяться. Во второй области 338, верхняя поверхность 332 может быть расположена на более высокой вертикальной плоскости, чем третья область 340 и первая область 336. Вертикальное смещение верхней поверхности между второй областью 338 и третьей областью 340 может определять наклон верхней поверхности 332.
Верхняя поверхность содержит уступ 316 на стыке верхней поверхности 332 и нижней поверхности 334 в третьей области 340. Уступ 316 может выступать от верхней поверхности 332 в сторону впускного тракта 326.
Второй конец 322 вала 312 содержит язычок 321 внутри уплотнительного корпуса 320, соединенного с возвратной пружиной 314. Уплотнительный корпус уплотнителя поддерживает разделение между хладагентом двигателя и воздушным зарядом двигателя. Язычок содержит основание 323 и вертикальную часть 325. Вертикальная часть 325 язычка, по меньшей мере частично, вставляется внутри уплотнительного корпуса 320. Верхняя поверхность 332 между второй областью 338 и уступом 316 может перемещаться относительно нижней поверхности (не видна) язычка 321 и может оставаться в контакте по общей грани с, по меньшей мере, частью нижней поверхности язычка 321 во время их относительного перемещения. По меньшей мере, часть основания 323 язычка 321 может входить в контакт по общей грани с уступом 316, поэтому уступ блокирует дальнейшее относительное перемещение верхней поверхности и язычка.
Корпус 320 уплотнителя может окружать по меньшей мере часть вертикальной части 325. Возвратная пружина 314, соединенная с уплотнительным корпусом 320, может прикрепляться к основанию 323 язычка. Уплотнительный корпус 320 может содержать верхнюю поверхность 327 вокруг верхнего отверстия 329 уплотнительного корпуса 320, через которое может выдвигаться, по меньшей мере, часть вертикальной части 325 язычка. Верхнее отверстие 329 уплотнительного корпуса может соответствовать отверстию 303 в нижней стенке 333 впускного тракта 326. Кромка 319, выступающая наружу от основания уплотнительного корпуса 320 может быть прикреплена к нижней стенке 333 впускного тракта 326, прикрепляя уплотнительный корпус 320 к нижней стенке 333, образующей отверстие 303 впускного тракта 326. Вертикальная часть язычка может выступать из отверстия 303 во впускной тракт 326.
Когда система 300 выступа находится во втянутом положении, первый конец 302 вала 312 может быть расположен внутри канала 306 регулировки хода, как изображено на фиг. 3А. В одном из примеров, первый конец может быть установлен по всей длине в канал регулировки хода, полностью занимая канал. В других примерах, первый конец вала может быть установлен по части длины в канал регулировки хода. Когда первый конец вала установлен так, чтобы занимать канал регулировки хода, язычок на втором конце вала может находиться в контакте с уступом 316, так что язычок 321 вместе с уплотнительным корпусом, соединенным с пружиной, расположен вдоль более низкой вертикальной плоскости верхней поверхности. В этом положении, пружина корпуса не сжата, что приводит к тому, что язычок находится внутри корпуса и не выступает через верхнее отверстие 239 корпуса. Таким образом, находясь во втянутом положении, язычок не выступает из корпуса и, следовательно, не выступает во впускной тракт для образования вертикальных завихрений воздуха, например, при высоких нагрузке и частоте вращения двигателя.
На фиг. 5 показана система 300 выступа в выдвинутом положении 351, причем первый конец 302 вала 312 перемещен исполнительным механизмом 307 таким образом, что он находится, по меньшей мере частично, вне канала 306 регулировки хода. Исполнительный механизм может так делать в соответствии с нагрузкой двигателя, скоростью воздушного потока и/или требуемым вертикальным завихрением, как будет описано далее со ссылками на фигуры 6 и 7. В результате перемещения вала 312 наружу (в сторону отверстия 303) вдоль канала регулировки хода, второй конец 322 вала может перемещаться вперед таким образом, что уступ 316 верхней поверхности 332 удаляется от основания 323 язычка, в то время как наклон верхней поверхности 332 на более высокой плоскости перемещается под язычком. Верхняя поверхность 332 в контакте с язычком на более высокой плоскости может сжимать возвратную пружину 314, прикрепленную к уплотнительному корпусу. По меньшей мере, часть язычка может выступать через верхнее отверстие 329 уплотнительного корпуса 320 во впускной тракт, образуя вертикальные завихрения в воздушном потоке.
Величина внешнего перемещения первого конца вала вдоль канала регулировки хода может определять область наклона верхней поверхности, связанной с язычком, что в свою очередь будет определять степень сжатия пружины и результирующий выступ язычка из отверстия уплотнительного корпуса. Различные условия работы двигателя и соответствующие положения язычка (определяемые расположением вала исполнительным механизмом) будут рассмотрены ниже со ссылками на фигуры 6 и 7.
Способы и условия для выдвижения и втягивания язычка системы выступа раскрыты более подробно ниже со ссылками на фиг. 6. Способ для управления вариантом осуществления системы выступа, содержащей первый язычок, соединенный с впускным окном, и второй язычок, соединенный с впускным коллектором (аналогично системе 148 выступа и второй системе 149 выступа, раскрытых выше со ссылками на фиг. 1) раскрыт ниже со ссылками на фиг. 7.
На фиг. 6 изображен примерный способ 600 для регулировки положения язычка во впускном тракте головки цилиндров двигателя. Способ может содержать условия для, по меньшей мере частичного, выдвижения язычка из-за уменьшения нагрузки двигателя для введения/увеличения эффекта вертикального завихрения в воздушно-топливной смеси. Кроме того, способ может содержать условия для, по меньшей мере частичного, втягивания язычка из-за увеличения нагрузки двигателя, чтобы обеспечить вихревое завихрение, позволяя увеличить скорость воздушного потока.
Инструкции для осуществления способа 600 и остальные способы, включенные в настоящее раскрытие, могут выполняться контроллером, например, контроллером 12, на основе инструкций, хранящихся в памяти контроллера, и в сочетании с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, содержащих датчики NOx, датчики УДКОГ, датчики давления и прочие, раскрытые выше со ссылкой на фиг. 1. Контроллер может использовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулировки работы двигателя в соответствии со способами, раскрытыми ниже. В одном из примеров, на основе входных сигналов от датчиков, контроллер 12 может задействовать исполнительные механизмы, такие как исполнительный механизм 307 системы 300 выступа для регулировки выдвижения и втягивания язычка 321 в соответствующий впускной тракт 326, как изображено на фигурах 3А-5.
Способ 600 может начинаться на шаге 902, где контроллер оценивает, измеряет и/или определяет текущие рабочие параметры двигателя. Текущие рабочие параметры двигателя могут содержать, но не ограничиваются этим, скорость воздушного потока в коллекторе, скорость автомобиля, положение дросселя, разрежение в коллекторе, частоту вращения двигателя, уровень наддува, частоту вращения компрессора, и воздушно-топливное отношение в камере сгорания. Нагрузка двигателя может определяться с помощью одного или более из скорости автомобиля, положения дросселя, и разрежения в коллекторе.
На шаге 904, способ 600 содержит определение того, меньше ли текущая нагрузка двигателя первого порогового значения. Первый порог может отражать низкую нагрузку двигателя. В одном из примеров, текущая нагрузка двигателя может быть меньше первого порогового значения, когда двигатель на холостом ходу и/или положение дросселя преимущественно закрыто (например, дроссель открыт на 20%). Таким образом, когда дроссель находится в преимущественно закрытом положении, в двигатель поступает меньше воздушного потока, чем, когда дроссель полностью открыт или преимущественно открыт (например, дроссель открыт на 70%), что отражает то, что текущая нагрузка двигателя меньше чем первое пороговое значение.
Если нагрузка двигателя не меньше первого порогового значения, то способ переходит к шагу 906 для определения того, уменьшается ли текущая нагрузка двигателя. Уменьшение нагрузки двигателя может быть подтверждено на основании уменьшения положения дроссельной заслонки с более чем пороговой скоростью (например, получая команду на полностью закрытое положение), уменьшения скорости автомобиля, и/или уменьшения разрежения в коллекторе.
Если нагрузка двигателя меньше первого порогового значения (на шаге 904) или нагрузка двигателя уменьшается (на шаге 906), способ 600 переходит к шагу 908 и выдвигает язычок системы выступа в соответствующее впускное окно. На шаге 908, выдвижение язычка содержит расположение (с помощью исполнительного механизма) вала системы выступа таким образом, что верхняя поверхность второго конца вала перемещается относительно язычка. Язычок переходит из контакта с более низкой вертикальной плоскостью к более высокой вертикальной плоскости вдоль наклона верхней поверхности второго конца вала, что приводит к сжатию пружины, связанной с уплотнительным корпусом язычка. Как упомянуто выше, степень выдвижения язычка может регулироваться посредством регулировки степени перемещения вала исполнительным механизмом (например, исполнительный механизм может перемещать первый конец вала частично из канала регулировки хода, частично сжимая пружину вдоль частичного выдвижения язычка через уплотнительный корпус во впускное окно). Требуемая степень выдвижения язычка может быть сначала определена на основе нагрузки двигателя, при этом степень выдвижения увеличивается по мере снижения нагрузки двигателя (например, ниже первого порогового значения). В одном из примеров, когда нагрузка двигателя меньше первого порогового значения и нагрузка двигателя начинает понижаться дальше, язычок может поддерживаться полностью выдвинутым.
В качестве примера, автомобиль может переходить от высокой нагрузки в область средней нагрузки. В соответствии со снижением нагрузки двигателя, контроллер может определить, что требуется выдвижение язычка. Тем не менее, на основании того, что нагрузка двигателя дольше первого порогового значения, язычок не может быть полностью выдвинут.Если бы нагрузка двигателя продолжала уменьшаться за пределы первого порогового значения, язычок можно было бы полностью выдвинуть. Путем сохранения язычка в положении меньшем, чем полностью выдвинутом в области средней нагрузки, можно обеспечить требуемую скорость воздушного потока в условиях средней нагрузки.
Следует понимать, что, когда нагрузка двигателя выше первого порогового значения, но меньше второго порогового значения (как раскрыто ниже), степень выдвижения может аналогичным образом регулироваться в зависимости от нагрузки двигателя. В частности, когда нагрузка двигателя находится между первым пороговым значением и вторым пороговым значением, язычок может быть частично выдвинут, но не полностью выдвинут или полностью втянут.
Возвращаясь к шагу 906, если определено, что текущая нагрузка двигателя не понижается и нагрузка двигателя не меньше первого порогового значения, то способ 600 переходит к шагу 916 для определения того, больше ли текущая нагрузка двигателя второго порогового значения. Как упомянуто выше, второе пороговое значение может быть более высокой нагрузкой двигателя, чем первое пороговое значение, но может быть меньше, чем предельно допустимая нагрузка двигателя, например. Можно определить, что нагрузка двигателя выше второго порогового значения, если положение дросселя более открыто, чем положение дросселя на шаге 904 (например, при полностью открытом дросселе), скорость автомобиля высокая (например, больше 40 миль/ч), и/или разрежение в коллекторе низкое.
Если текущая нагрузка двигателя не больше второго порогового значения, то способ 600 переходит к шагу 918 для определения того, увеличивается ли текущая нагрузка двигателя. Можно определить, что нагрузка двигателя увеличивается, если открытие дросселя увеличивается на пороговой скорости (например, в сторону полностью открытого дросселя), увеличивается скорость автомобиля, и/или уменьшается разрежение в коллекторе.
Если способ 600 определяет, что нагрузка двигателя больше, чем второй пороговое значение или нагрузка двигателя увеличивается, то способ 600 может перейти к шагу 920 и втянуть язычок.
На шаге 920, втягивание язычка содержит расположение вала системы выступа с помощью исполнительного механизма таким образом, что верхняя поверхность второго конца вала перемещается относительно язычка (язычок переходит из контакта с более высокой вертикальной плоскостью к более низкой вертикальной плоскости наклона верхней поверхности), так что возвратная пружина, связанная с уплотнительным корпусом не сжата или только частично сжата, втягивая язычок полностью или частично обратно в уплотнительный корпус. Может быть предпочтительным втягивать язычок при увеличивающихся нагрузках двигателя для увеличения воздушно-топливного перемешивания при более высоких нагрузках за счет увеличенной скорости воздушного потока (и не препятствовать воздушному потоку в цилиндр). Следовательно, топливное КПД может быть увеличено путем втягивания язычка, чтобы обеспечить повышенную скорость воздушного потока при уменьшении вертикальных завихрений заряда. Степень втягивания может быть определена на основании нагрузки двигателя. В частности, степень втягивания может быть увеличена по мере увеличения нагрузки двигателя (например, выше второго порогового значения). Способ 600 затем завершается.
В одном из примеров, когда нагрузка двигателя находится меду первым пороговым значением и вторым пороговым значением, язычок может быть только частично втянут.Тем не менее, если нагрузка двигателя равна второму пороговому значению или больше него, язычок может быть полностью втянут.Это может быть вызвано запросом на увеличение потока воздуха при более высокой нагрузке. Полностью втянутый язычок может не преграждать впускной тракт (например, окно цилиндра) и не управлять вихревыми завихрениями движения заряда воздушного потока. Втягивание язычка при более высоких нагрузках двигателя может обеспечить удовлетворение требуемого количества воздуха.
Возвращаясь к шагу 918, если определено, что нагрузка двигателя не увеличивается, то способ может перейти к шагу 928 и поддерживать текущие рабочие параметры двигателя, что не содержит регулирование язычка. Например, может поддерживаться существующее состояние выдвижения/втягивания язычка. Способ 600 затем завершается. Таким образом, способ 600 представляет примерный способ для регулировки работы язычка одиночной системы выступа, расположенной во впускном тракте головки цилиндров. Язычок может выдвигаться при определении того, что нагрузка двигателя уменьшается, и втягиваться при определении того, что нагрузка двигателя увеличивается. Таким образом, можно оптимизировать сгорание путем выдвижения язычка для обеспечения вертикальных завихрений, чтобы повысить воздушно-топливное перемешивание при более низких нагрузках двигателя, и путем втягивания язычка для обеспечения увеличенного воздушного потока при более высоких нагрузках двигателя.
На фиг. 7 показан способ 700, который может использоваться для регулировки каждого из первого язычка первой системы выступа во впускном тракте впускного окна (например, окна цилиндра) и второго язычка второй системы выступа во впускном коллекторе выше по потоку от впускного окна, аналогичных системе 148 выступа и второй системе 149 выступа соответственно, раскрытых выше со ссылками на фиг. 1. Здесь, первый язычок может предоставлять индивидуальные регулировки воздушного потока в цилиндр, а второй язычок предоставляет глобальные (общие) регулировки воздушного потока во все цилиндры двигателя. Тем не менее, в альтернативных вариантах осуществления, по меньшей мере один язычок может присутствовать для каждого цилиндра двигателя в соответствующих впускных окнах, позволяя независимо и индивидуально регулировать поток в каждый цилиндр.
Способ 700 может быть реализован независимо от способа 600. Инструкции для осуществления способа 700 и остальных способов, включенных в настоящее раскрытие, могут выполняться контроллером, например, контроллером 12, на основе инструкций, хранящихся в памяти контроллера, и в сочетании с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, содержащих датчики NOx, датчики УДКОГ, датчики давления и прочие, описанные выше со ссылкой на фиг. 1. Контроллер может использовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулировки работы двигателя в соответствии со способами, раскрытыми ниже. В одном из примеров, на основе входных сигналов от датчиков, контроллер 12 может использовать исполнительные механизмы, такие как исполнительный механизм 307 системы 300 выступа для регулировки выдвижения и втягивания язычка 321 в соответствующий впускной тракт 326, как изображено на фигурах 3А-5.
Способ 700 может начинаться на шаге 702, который содержит оценку, измерение, и/или определение рабочих параметров двигателя. Полученные рабочие параметры двигателя могут содержать, но не ограничиваются этим, измерение скорости воздушного потока, скорость автомобиля, положение дросселя, разрежение в коллекторе, частоту вращения двигателя, уровень наддува, и воздушно-топливное отношение. Нагрузка двигателя может определяться с помощью одного или более из скорости автомобиля, положения дросселя, и разрежения в коллекторе.
На шаге 704, способ 700 определяет, меньше ли скорость воздуха на впуске первой пороговой скорости. В одном из примеров, скорость воздуха на впуске может быть определена на основании входного сигнала от датчика массового расхода воздуха (например, датчик 120 МРВ на фиг. 1, предоставляющий сигнал МРВ контроллеру 12). Один из примеров, когда скорость воздуха на впуске может быть меньше первой пороговой скорости, может содержать, что двигатель работает на холостом ходу и/или нагрузка двигателя низкая, где положение дросселя преимущественно закрытое (например, закрытое на 80%). Если скорость воздуха на впуске меньше первого порогового значения на шаге 704, способ 700 переходит к шагу 706, где второй язычок, соединенный с впускным коллектором, может быть частично или полностью выдвинут, чтобы уменьшить площадь поперечного сечения впускного коллектора, тем самым увеличивая скорость воздуха на впуске, протекающего через впускной коллектор ко всем цилиндрам двигателя.
Поскольку второй язычок расположен дальше от цилиндров, может потребоваться дополнительное управление воздушным потоком, когда воздушный поток приближается к цилиндру, например, путем регулирования положения первого язычка вдоль впускного тракта, который расположен ближе к цилиндру. В примере на шаге 707, кроме выдвижения второго язычка, первый язычок, соединенный с впускным трактом конкретного цилиндра, может быть изменен, чтобы порождать требуемое движение заряда в воздушном потоке к конкретному цилиндру. Требуемая скорость движения заряда может быть основана на одном или более из положения дросселя, нагрузке двигателя, скорости воздушного потока, и воздушно-топливного перемешивания. В одном из примеров, первый язычок может быть, по меньшей мере частично, выдвинут из втянутого положения, чтобы увеличить движение заряда, в то время как в другом примере первый язычок может быть, по меньшей мере частично, втянут из выдвинутого положения, чтобы уменьшить движение заряда. В примере на шаге 709, воздушный поток, поступающий в конкретный цилиндр, может иметь требуемую скорость движения заряда. Следовательно, выборочно изменяться может только второй язычок, в то время как первый язычок может оставаться неизменным. Способ 700 затем завершается.
Если скорость воздуха на впуске на шаге 704 не меньше первой пороговой скорости, способ 700 переходит к шагу 710 для определения того, меньше ли скорость воздуха на впуске второй пороговой скорости, где вторая пороговая скорость больше первой пороговой скорости. Если скорость воздуха на впуске не меньше второй пороговой скорости, способ 700 переходит к шагу 718, где как первый язычок, так и второй язычок могут быть втянуты. В одном из примеров, оба язычка могут быть полностью втянуты, что позволяет направлять в цилиндр двигателя воздух на впуске со скоростью большей, чем вторая пороговая. Один из примеров, когда скорость воздуха на впуске может быть больше второй пороговой скорости, может содержать, что нагрузка двигателя высокая, где положение дросселя преимущественно открытое (например, открытое на 80%). Способ 700 затем завершается.
Если скорость воздуха на впуске меньше второй пороговой скорости, способ 700 переходит к шагу 712. Когда скорость воздуха на впуске больше первой пороговой скорости и меньше второй пороговой скорости, могут изменяться выборочно либо первый язычок, либо второй язычок. В другом примере, могут изменяться как первый язычок, так и второй язычок. Изменение может быть основано на одном или более из положения дросселя, нагрузке двигателя, скорости воздушного потока, и воздушно-топливного перемешивания. Изменение может содержать выдвижение, от частичного до полного, или втягивание, от частичного до полного, либо первого язычка, либо второго язычка, или каждого из первого язычка и второго язычка.
Изменение как первого язычка, так и второго язычка может выполняться с той же скоростью или с разной скоростью. Например, первый язычок может выдвигаться с более высокой или более низкой скоростью или до более высокой или более низкой степени выдвижения, чем выдвижение второго язычка. Аналогичным образом, первый язычок может выдвигаться с более высокой или более низкой скоростью или до более высокой или более низкой степени выдвижения, чем втягивание второго язычка. В еще одних примерах, выдвижение/втягивание первого язычка может быть основано на выдвижении/втягивании второго язычка. Например, при увеличении выдвижения первого язычка, выдвижение второго язычка может также увеличиваться. В другом примере, при увеличении выдвижения первого язычка, выдвижение второго язычка может также уменьшаться. В альтернативных примерах, изменение первого и второго язычка могут осуществляться с не зависящими друг от друга скоростями. Способ 700 затем завершается.
Таким образом, первый язычок может выдвигаться для создания вертикальных завихрений впускного воздушного потока, а второй язычок может выдвигаться для увеличения скорости воздушного потока. Второй язычок может работать в координации с первым язычком, чтобы обеспечить синергические преимущества для воздушно-топливного перемешивания. Кроме того, первый язычок и второй язычок могут регулироваться так, чтобы иметь разные степени выдвижения (например, первый язычок выдвинут на 50%, а второй язычок выдвинут на 25%).
Технический эффект от выдвижения или втягивания язычка системы выступа заключается в увеличении воздушно-топливного перемешивания и, следовательно, увеличении экономии топлива. Кроме того, система выступа может использоваться для поддержания или изменения скорости воздушного потока до требуемой скорости воздушного потока. Путем использования эффективной и компактной системы выступа на основе исполнительного механизма для выдвижения язычка системы выступа через отверстие на нижней стенке впускного тракта, ближайшее к цилиндру, в воздухе на впуске может создаваться требуемое вертикальное завихрение. Кроме того, язычок может регулироваться на основе измеренных режимов работы двигателя для оптимизации топливного КПД каждого отдельного цилиндра двигателя.
Примерная система содержит цилиндр с впускным трактом, систему выступа, расположенную в отверстии на нижней стенке впускного тракта, ближайшей к цилиндру, причем система выступа содержит язычок, расположенный с возможностью движения внутри подпружиненного уплотнительного корпуса, причем подпружиненный уплотнительный корпус прикреплен к области нижней стенки, образующей отверстие. Первый пример системы содержит контроллер, хранящий долговременные инструкции в памяти, которые при выполнении обеспечивают активацию контроллером исполнительного механизма для перемещения язычка системы выступа наружу из подпружиненного корпуса через отверстие на нижней стенке впускного тракта в соответствии с режимом работы. Второй пример системы опционально содержит первый пример и дополнительно содержит, что режим работы подразумевает, что впускной дроссель перемещается из первого положения во второе положение, причем дроссель во втором положении более закрыт, чем дроссель в первом положении. Третий пример системы опционально содержит один или более из первого и второго примеров и дополнительно содержит, что система выступа содержит вал, имеющий первый конец, соединенный с исполнительным механизмом, и второй конец, расположенный напротив первого конца, причем второй конец содержит наклонную верхнюю поверхность, находящуюся в контакте по общей грани с нижней поверхностью язычка. Четвертый пример системы опционально содержит один или более из примеров с первого по третий и дополнительно содержит, что первый конец вала выполнен с возможностью расположения внутри канала регулировки хода, связанного с исполнительным механизмом, когда язычок находится в полностью втянутом положении, и первый конец вала выполнен с возможностью расположения, по меньшей мере частично, вне канала регулировки хода, когда язычок находится в, по меньшей мере частично, выдвинутом положении. Пятый пример системы опционально содержит один или более из примеров с первого по четвертый и дополнительно содержит, что уступ на втором конце вала находится, по меньшей мере частично, в контакте по общей грани с основанием язычка, когда язычок находится в полностью втянутом положении. Шестой пример системы опционально содержит один или более из примеров с первого по пятый и дополнительно содержит, что уступ соединен с самой нижней вертикальной плоскостью второго конца вала. Седьмой пример системы опционально содержит один или более из примеров с первого по шестой и дополнительно содержит, что пружина подпружиненного уплотнительного корпуса не сжата, когда язычок находится в полностью втянутом положении, и пружина, по меньшей мере частично, сжата, когда язычок находится в, по меньшей мере частично, выдвинутом положении. Восьмой пример системы опционально содержит один или более из примеров с первого по седьмой и дополнительно содержит, что наклонная верхняя поверхность выполнена с возможностью скользящего перемещения относительно нижней поверхности язычка, когда первый конец вала перемещается относительно канала регулировки хода. Девятый пример системы опционально содержит один или более из примеров с первого по восьмой и дополнительно содержит, что подпружиненный уплотнительный корпус содержит кромку, причем эта кромка прикрепляет подпружиненный уплотнительный корпус к области нижней стенки, образующей отверстие впускного тракта. Десятый пример системы опционально содержит один или более из примеров с первого по девятый и дополнительно содержит вторую систему выступа, содержащую второй язычок, который крупнее первого язычка, причем второй язычок расположен с возможностью движения внутри второго подпружиненного уплотнительного корпуса, причем второй подпружиненный уплотнительный корпус прикреплен к верхней стенке впускного коллектора, при этом впускной коллектор соединен по текучей среде с впускным трактом.
Примерная система головки цилиндров содержит головку цилиндров, содержащую впускное окно выше отсека, и картридж системы выступа, вставленный в этот отсек, причем система выступа имеет первый исполнительный механизм, выполненный с возможностью выдвижения и втягивания язычка из подпружиненного уплотнительного корпуса в тракт, соединенный с впускным окном. Первый пример системы дополнительно содержит второй картридж второй системы выступа, вставленный в отсек, причем вторая система выступа имеет второй исполнительный механизм, выполненный с возможностью выдвижения и втягивания второго язычка из второго подпружиненного уплотнительного корпуса во второй тракт. Второй пример системы опционально содержит первый пример и дополнительно содержит, что тракт соединен по текучей среде с первым цилиндром, а второй тракт соединен по текучей среде со вторым цилиндром двигателя. Третий пример системы опционально содержит один или более из первого и второго примеров и дополнительно содержит, что каждый из тракта и второго тракта соединены по текучей среде с первым цилиндром двигателя.
Примерный способ включает в себя шаг, на котором регулируют систему выступа во впускном тракте впускного окна цилиндра в соответствии с измеренным рабочим параметром автомобиля, причем система выступа содержит язычок внутри подпружиненного уплотнительного корпуса, прикрепленного к нижней стенке, образующей отверстие во впускной тракт. В первом примере способа, при регулировке системы выступа, в соответствии с тем, что нагрузка двигателя меньше первого порогового значения, приводят в действие исполнительный механизм для перемещения вала, по меньшей мере частично, из канала регулировки хода системы выступа для того, чтобы полностью выдвинуть язычок из подпружиненного уплотнительного корпуса через нижнюю стенку во впускной тракт. Второй пример способа опционально содержит первый пример и дополнительно содержит, что в нем при регулировке системы выступа, в соответствии с тем, что нагрузка двигателя больше второго порогового значения, причем второе пороговое значение больше первого порогового значения, приводят в действие исполнительный механизм для перемещения вала, по меньшей мере частично, обратно вовнутрь канала регулировки хода, чтобы полностью втянуть язычок в подпружиненный уплотнительный корпус. Третий пример способа опционально содержит примеры с первого по второй и дополнительно содержит, что в нем при регулировке системы выступа, в соответствии с тем, что нагрузка двигателя находится между первым пороговым значением и вторым пороговым значением, приводят в действие исполнительный механизм для перемещения вала чтобы, по меньшей мере частично, выдвинуть язычок из подпружиненного уплотнительного корпуса через нижнюю стенку во впускной тракт. Четвертый пример способа опционально содержит примеры с первого по третий и дополнительно содержит, что в нем регулируют вторую систему выступа в соответствии со скоростью воздуха на впуске, причем вторая система выступа содержит второй язычок внутри второго подпружиненного уплотнительного корпуса, прикрепленного к верхней стенке впускного коллектора, соединенного по текучей среде с впускным трактом.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и выполняться системой управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами, и другим оборудованием двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем. Управляющие действия могут также преобразовывать рабочее состояние одного или нескольких датчиков, или исполнительных механизмов в реальных условиях, когда указанные действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты оборудования двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на "один" элемент или "первый" элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
Реферат
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению. Система впуска содержит цилиндр (30) с впускным трактом, систему (148) выступа, расположенную в отверстии на нижней стенке впускного тракта, ближайшей к цилиндру (30). Система (148) выступа содержит язычок, расположенный с возможностью движения внутри подпружиненного уплотнительного корпуса. Подпружиненный уплотнительный корпус прикреплен к области нижней стенки, образующей указанное отверстие. Контроллер (12) хранит долговременные инструкции в памяти, выполненные с возможностью, при их исполнении, обеспечивать активацию контроллером (12) исполнительного механизма для перемещения язычка системы выступа наружу из подпружиненного уплотнительного корпуса через указанное отверстие на нижней стенке впускного тракта в соответствии с режимом работы. Также раскрыты варианты системы впуска. Технический результат заключается в повышении экономии топлива. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
