CN103318159B - 用于车辆的电驱动真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将真空供应至车辆的真空消耗装置的系统。该系统包括电驱动真空泵，其选择性地将空气引导至涡轮增压器上游和下游的进气系统。

Description

用于车辆的电驱动真空泵

技术领域

背景技术

车辆内的各种装置均可消耗真空。例如，真空可被运用于制动辅助装置或动力制动系统，从而放大由车辆操作员施加至制动踏板的力。被放大的力可被施加至制动主缸，从而提供车辆制动。制动辅助装置可允许车辆操作员使用较少的作用力施加制动，且相对于无辅助制动更为舒适。在一些执行过程中，可以由电驱动真空泵（EVP）提供用于制动辅助的至少一些真空。

在一个例子中，电驱动真空泵经操作从增压发动机内抽取空气，从而为制动助力器提供真空。特别地，在电驱动真空泵运行的过程中，空气从制动助力器抽取、经过电驱动真空泵、然后被排放至涡轮增压器下游的进气歧管中。

然而，本发明人在此已认识到该方法潜在问题。例如，因为空气仅被循环至涡轮增压器下游的进气歧管，并且来自该进气歧管，电驱动真空泵的差值压力以及相应空气流速是低的。因此，电驱动真空泵会更频繁地运行，从而满足制动助力器的真空消耗需求。这将导致电驱动真空泵较短的运行寿命。此外，低空气流速将在电驱动真空泵接通时导致慢的真空产生率。

发明内容

因此，在一个示例中，可以通过向车辆的真空消耗装置供应真空的系统解决上述的一些问题。该系统包括电驱动真空泵，其选择性地将空气引导至涡轮增压器的压缩机上游和节气门下游的进气系统至进气歧管。

通过选择性地将从电驱动真空泵排放的空气引导至涡轮增压器上游或至进气歧管，空气可被排放至最低可用压力。因此，相对于仅将空气引导至涡轮增压器下游的进气歧管的配置，可增加电驱动真空泵的压差以及相应空气流速。以这种方式，电驱动真空泵可被较不频繁地运行，并且相对于仅将空气引导至涡轮增压器下游的进气歧管的配置，可增加电驱动真空泵的运行寿命。

此外，空气流速的增加减少了制动器真空的恢复时间。以这种方式，可以为重复的制动器致动提供合适的真空量。另外，增加的流速产生了更大的真空量，这样可以有利于电驱动真空泵中的泵尺寸的减小。通过这种方式，可以实现车辆成本和重量的降低。

在另一实施例中，将真空供应至车辆的真空消耗装置的方法包含：当涡轮增压器上游的压力比进气歧管压力低时，将电驱动真空泵所排放的空气引导至涡轮增压器上游的进气系统；以及当进气歧管压力比涡轮增压器上游的压力低时，将电驱动真空泵排放的空气引导至进气歧管。

在另一实施例中，该方法还包含调节发动机致动器，从而基于电驱动真空泵所排放的空气的引导路线补偿气流。

在另一实施例中，调节包括相对于空气在涡轮增压器的压缩机的上游被引导时的火花正时，延迟点火系统的火花正时，从而补偿被引导至进气歧管的空气。

在另一实施例中，调节包括相对于空气被引导到涡轮增压器的压缩机的上游时的打开位置，减小节气门的打开位置，从而补偿被引导至进气歧管的空气。

在另一实施例中，电驱动真空泵为可变流量泵，并且调节包括相对于空气被引导至涡轮增压器的压缩机上游时的流速，降低通过可变流量电驱动真空泵所抽取的空气的流速，从而补偿被引导至进气歧管的空气。

在另一实施例中，将真空供应至车辆的真空消耗装置的系统包含：进气系统，其包括含有压缩机的涡轮增压器；进气歧管，其与压缩机流体联接；以及节气门，其被定位在压缩机下游的进气歧管内；电驱动真空泵，其经配置将真空供应至真空消耗装置；第一止回阀，其被定位在电驱动真空泵和进气歧管之间，其中第一止回阀经配置在进气歧管中的压力比压缩机上游的进气系统中的压力低时，将通过电驱动真空泵排放的空气引导至节气门下游的进气歧管；以及第二止回阀，其被定位在电驱动真空泵和压缩机上游的进气系统之间，其中第二止回阀经配置在压缩机上游的进气系统中的压力比进气歧管中的压力低时，将空气引导至压缩机上游的进气系统。

在另一实施例中，该系统还包含控制器，其经配置调节发动机致动器，从而基于电驱动真空泵所排放的空气的引导路线补偿气流。

在另一实施例中，发动机致动器包括点火系统，并且控制器经配置相对于空气在压缩机上游被引导时的火花正时，延迟点火系统的火花正时，从而补偿被引导至进气歧管的空气。

在另一实施例中，发动机致动器包括节气门，并且控制器经配置，相对于空气被引导至压缩机上游时的打开位置，减小节气门的打开位置，从而补偿被引导至涡轮增压器下游的空气。

在另一实施例中，发动机致动器包括可变流量电驱动真空泵，并且控制器经配置，相对于空气被引导至压缩机上游时的流速，降低通过可变流量电驱动真空泵所抽取的空气的流速，从而补偿被引导至涡轮增压器下游的空气。

应理解，提供上述发明内容是要以简化的形式介绍所选的概念，其将在具体实施方式中得到进一步说明，其如下。这并不意味着确立所述主题的关键或基本特征，其范围仅由具体实施方式后的权利要求限定。另外，所述的主题事项不被限制于解决上述或在本发明中任何部分所指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

参考附图，阅读下列非限制性实施例的详细描述，将会更好地理解本公开的主题，其中：

图1示出包括发动机和电驱动真空泵的车辆的示例图。

图2示出可被实施将真空供应至图1所示车辆的真空消耗装置的程序的高级流程图。

图3示出可被实施基于图1所示电驱动真空泵所排放的空气的引导路线来调节发动机致动器的程序的高级流程图。

具体实施方式

本说明涉及使用电驱动真空泵将真空供应至车辆的真空消耗装置的系统和方法。更具体地，本说明涉及基于运行条件，选择性地将来自电驱动真空泵的气流引导至车辆的最低可用压力。

如图1-2所示，电驱动真空泵可选择性地将空气引导至增压发动机中的涡轮增压器的上游和下游。在一个示例中，当进气歧管中的压力比涡轮增压器上游的进气系统中的压力低时，空气可从电驱动真空泵被引导至涡轮增压器下游的进气歧管。另一方面，当涡轮增压器上游的进气系统中的压力比进气歧管中的压力低时，空气可从电驱动真空泵被引导至涡轮增压器上游的进气系统。因此，相对于仅将空气循环至具有相同压力的单个位置以及从该位置循环空气的配置，可以增加电驱动真空泵的空气流速和真空。控制器可经配置执行例如图3所示的用于将真空供应至图1所示车辆的的真空消耗装置的程序。

图1示出车辆系统1的示意图。车辆系统1包括内燃发动机10。通过电子发动机控制器12控制包含多个气缸的内燃发动机10，图1示出其中的一个气缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，其具有活塞36放置于其中，并且活塞36被连接至曲轴40。

进气系统14可被联接至发动机10。进气系统14包括进气道42、涡轮增压器163的压缩机162、增压室46、进气歧管44和节气门62。进气道42可被定位在涡轮增压器163的压缩机162上游。增压室46和进气歧管44可被定位在涡轮增压器163的压缩机162下游。节气门62可被定位在增压室46下游的进气歧管44中。

示出燃烧室30分别经进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。通过进气凸轮51和排气凸轮53操作每个进气和排气门。在一些实施例中，可以通过机电控制气门线圈和衔铁组件操作一个或更多进气和排气门。可以通过进气凸轮传感器55确定进气凸轮51的位置。可以通过排气凸轮传感器57确定排气凸轮53的位置。

示出燃料喷射器66经设置，将燃料直接喷射至气缸30，这被本领域技术人员称为直接喷射。替代地，燃料可以被喷射至进气口，这被本领域技术人员称为进气道喷射。燃料喷射器66输送与控制器12发出的信号FPW的脉冲宽度成比例的液体燃料。由燃料系统（未示出）将燃料输送至燃料喷射器66，其中燃料系统包括燃料箱、燃料泵、以及燃料导轨（未示出）。燃料喷射器66被供应来自电驱动器95的工作电流，其中电驱动器95响应于控制器12。另外，示出进气歧管44与用于调节节流板64位置的节气门62连通，从而控制来自进气增压室46的气流。

压缩机162从进气道42抽吸空气以供应增压室46和进气歧管44。排气旋转涡轮增压器163的涡轮机164，其经转轴161联接至压缩机162。废气门致动器（未示出）可允许排气绕过涡轮机164，以便在变化的工况下能够控制增压压力。

包括制动助力器贮存器的制动助力器140可以经止回阀174被联接至进气歧管44。以这种方式，制动助力器140与进气歧管气体连通。止回阀174允许空气从制动助力器140流至进气歧管44，并且限制空气从进气歧管44流至制动助力器140。当贮存器压力（例如，制动助力器140）相对于进气歧管高时，止回阀174适应贮存器压力的快速降低。制动助力器140可以包括内部真空贮存器，并且其可以将通过车辆操作员152经制动踏板150所提供的至主缸的力放大，用于施加车辆制动（未示出）。可以通过制动踏板传感器154监测制动踏板150的位置。

另外，或替代地，可以经来自控制器12的控制信号选择性运行电驱动真空泵176，从而将至少一些真空供应至制动助力器140。电驱动真空泵176可被定位在制动助力器140和涡轮增压器163压缩机162的上游和下游的进气系统14中的点之间，并且可以流体地联接制动助力器140。因此，基于工况，电驱动真空泵176可以选择性地将空气引导至涡轮增压器163上游和下游的进气系统14。换言之，电驱动真空泵176可将空气引导至最低可用压力点。以这种方式，相对于如下配置，其中电驱动真空泵仅将空气排至进气歧管或接近大气压力的压力（例如，曲轴箱压力），可以增加电驱动真空泵176的气流和真空。

止回阀170可被定位在电驱动真空泵176和进气歧管44之间。止回阀170可经配置，当进气歧管44内的压力比涡轮增压器163上游的进气系统14内的压力低时，将电驱动真空泵176所排放的空气经通道178引导至节气门62下游的进气歧管44。

例如，在低的发动机负荷条件下，例如在少量空气流经涡轮增压器163的怠速条件下，进气歧管44内的压力可以比进气道42内的涡轮增压器163上游的压力例如大气压力低。在这样的条件下，因为在涡轮增压器163上游和下游之间用于引导空气的最低可用压力点位于进气歧管44内，所以空气可从电驱动真空泵176被引导至涡轮增压器163下游的进气歧管44。

止回阀172可被定位在电驱动真空泵176和涡轮增压器163上游的进气系统14之间。止回阀172可经配置，当涡轮增压器163上游的进气系统14内的压力比进气歧管内的压力低时，引导空气通过通道180至涡轮增压器163上游的进气系统14。在一个示例中，电驱动真空泵176选择性地将空气引导至涡轮增压器163上游的大气。换言之，通道180可流体地联接进气道42。

例如，在高的发动机负荷条件下，其中较高的空气量流经涡轮增压器163从而产生升压，由于由涡轮增压器163所产生的压缩，进气歧管44内的压力可以比进气道42内的涡轮增压器163上游的压力要高。在这样的条件下，因为在涡轮增压器163的上游和下游之间引导空气的最低可用压力点位于进气道42内，所以空气可从电驱动真空泵176被引导至涡轮增压器163上游的进气道42。

通过将来自电驱动真空泵的空气引导至最低可用压力，电驱动真空泵的排气口压力将比空气仅被引导至单个位置的配置低。该降低的排气压力引起电驱动真空泵的气流和真空增加。换言之，通过将来自电驱动真空泵的空气引导至最低可用压力，可以提高电驱动真空泵的性能，并且可以较不频繁地运行（例如，可以降低占空比）电驱动真空泵。这样可以促进降低车辆成本和重量的更小型泵的实施。

在所示实施例中，电驱动真空泵将真空供应至制动助力器。然而，应明白在不背离本说明的范围的情况下，电驱动真空泵可以将真空供应至一个或更多合适的真空消耗装置。例如，真空消耗装置可以包括制动助力器、曲轴箱通风系统、以及燃料蒸汽抽送罐中的至少一个。

无分电器点火系统88经火花塞92将点火火花提供至燃烧室30，以响应于控制器12。控制器12可经配置，基于工况，调节点火系统88的火花正时。在一个示例中，控制器12可经配置相对于空气在涡轮增压器163上游被引导至进气道42时的火花正时，延迟点火系统88的火花正时，从而补偿在涡轮增压器163下游被引导至进气歧管44的空气。示出宽域排气氧（UEGO）传感器126被联接至催化转换器70上游的排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。

在一个例子中，转换器70能够包括多个催化剂砖。在另一个示例中，能够使用每个均带有多个催化剂砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转换器70能够是三元催化剂。

图1示出作为常规微计算机的控制器12，其包括：微处理器单元（CPU）102、输入/输出端口（I/O）104、只读存储器（ROM）106、随机存取存储器（RAM）108、保活存储器（KAM）110、以及常规数据总线。基于所接收的指示车辆工况的传感器信号，控制器12命令各种发动机致动器。示出控制器12接收来自被联接至发动机10的传感器的不同信号，除了上述那些信号之外，还包括：来自温度传感器112的发动机冷却剂温度（ECT），其中温度传感器112被联接至冷却套筒114；位置传感器154，其被联接至制动踏板150，用于感测制动踏板位置；爆震传感器，其用于确定末端气体的点燃（未示出）；来自压力传感器121的发动机歧管压力（MAP）的测量，其中压力传感器121被联接至进气歧管44；来自压力传感器122的增压压力的测量，其中压力传感器122被联接至增压室46；来自压力传感器125的制动助力器贮存器压力，感测曲轴40位置的来自霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120（例如，热线式空气流量计）的进入发动机的空气质量的测量；以及来自传感器58的节气门位置的测量。可通过联接至进气道42的压力传感器119感测大气压力，用于通过控制器12来处理。

存储介质只读存储器106能够通过计算机可读数据编程，其中计算机可读数据表示由处理器102可执行的指令，以便执行以下所述方法以及可被预先考虑但未具体列出的其他变体。

在一个示例中，控制器12可经配置调节发动机致动器，从而基于通过电驱动真空泵176排放的空气的引导路线补偿空气流。更具体地，当涡轮增压器163下游的压力比涡轮增压器163上游的压力低时，可以将空气引导至节气门62下游的进气歧管44。未节流的空气可影响发动机的运行，例如空气燃料比控制。在电驱动真空泵运行时，基于进气歧管44内的MAP的增长，控制器12将找到这个未节流空气源。可以计算其他来源（制动器、吸气器、曲轴箱通风装置、抽取装置以及其他真空致动装置）的未节流空气流速，且其可被供至控制器12，所以节气门能够适当地控制空气充气。因此，控制器12可经配置调节一个或更多致动器，从而补偿引入进气歧管44的额外空气，从而适当地控制空气充气。

在一个示例中，致动器包括点火系统88，并且控制器12可经配置相对于空气被引导至涡轮增压器163上游时的火花正时，延迟点火系统88的火花正时，从而补偿被引导至涡轮增压器163下游和节气门62下游的空气。在另一个示例中，致动器包括节气门62，并且控制器12经配置相对于空气被引导至涡轮增压器163上游时的节气门的打开位置，减小节气门62的打开位置，从而补偿被引导至涡轮增压器163下游以及节气门62下游的空气。在另一示例中，制动器包括可变流量电驱动泵。也就是，电驱动真空泵可经配置改变经真空泵抽取的空气的流速。在该情况中，控制器12可经配置，相对于空气被引导至涡轮增压器163上游时的流速，降低通过可变流量电驱动泵抽取的空气流速，从而补偿被引导至涡轮增压器163下游以及节气门62下游的空气。

在一些实施例中，发动机可被联接至混合驱动车辆中的电动机/电池系统。混合驱动车辆可具有并联配置、串联配置、或其变体或组合。此外，在一些实施例中，可以采用其他发动机配置，例如柴油机。

上述配置能够使用各种将真空供应至车辆真空消耗装置的方法。因此，现在通过示例的方式，继续参考上述配置，说明一些这样的方法然而，应当理解也可经过其他配置，使用这些方法以及完全在本公开范围内的其他方法。

图2示出程序或方法200的高级流程图，其中程序经实施将真空供应至车辆的真空消耗装置。在一个示例中，可以由图1所示控制器12执行该方法200，从而将真空供应至制动助力器140。在202处，该方法200包括确定工况。确定工况可包括接收传感器信号，以及确定联接至车辆的致动器的状态。例如，参考图1，该方法可包括经压力传感器119确定涡轮增压器163上游的压力，以及经压力传感器121确定涡轮增压器163下游的压力。此外，该方法可包括确定电驱动真空泵176是否正在运行。

在204处，该方法200包括确定压缩机下游的进气歧管的压力是否比涡轮增压器的压缩机进口上游的压力低。如果压缩机下游的进气歧管压力比涡轮增压器上游的压力低，该方法200移至206。否则，该方法200移至208。

在206处，该方法200包括当涡轮增压器下游的压力比涡轮增压器上游的压力低时，将通过电驱动真空泵排放的空气引导至进气歧管。在一个特定示例中，空气被引导至节气门下游的进气歧管。

在208处，该方法200包括当压缩机进口上游的压力比进气歧管压力低时，将通过电驱动真空泵排放的空气引导至压缩机进口上游的进气系统。在一个特定示例中，空气被引导至处于大气压力的进气道。

当涡轮增压器上游的压力比涡轮增压器下游的压力低时，通过将由电驱动真空泵排放的空气引导至涡轮增压器上游，以及当涡轮增压器下游的压力比涡轮增压器上游的压力低时，引导至涡轮增压器的下游，相对于仅引导电驱动真空泵排放的空气至进气歧管的方法能够增大可用的压差。真空泵排气压力可经调节增加电驱动真空泵的流速和真空。因此，增加的流速和真空可允许较不频繁地运行电驱动真空泵。此外，在真空消耗装置为制动助力器的情况中，增加的流速将有助于在重复制动过程中制动助力器的更快恢复时间。另外，增加的真空将有助于在车辆中使用更小型真空泵，且同时维持充足的流速能力。以这种方式，可以降低车辆成本和重量。

图3示出程序/方法300的高级流程图，其经实施基于通过电驱动真空泵所排放的空气的引导路线调节发动机致动器。在一个示例中，可以通过图1所示控制器12执行该方法300。

在302处，该方法300包括测量进气歧管压力和节气门进口压力。这些压力测量可被用于确定进气歧管压力是否比压缩机上游的压力低。可以假定节气门进口压力比压缩机进口压力低。此外，可以假定电驱动真空泵的流速100%到达最低压力降。

在304处，该方法300包括基于泵进口温度/压力以及泵出口温度/压力，确定由电驱动真空泵排放的空气的流速。

在306处，该方法300包括确定空气是否从电驱动真空泵排放至进气歧管。可以基于相对于节气门进口压力或压缩机进口上游压力的进气歧管内的压力做出该确定。如果空气被排放至进气歧管，则该方法300移至308。否则，该方法300返回至其他操作。

在308处，该方法300减少通过节气门的空气流，从而补偿由电驱动真空泵排放的空气流量。在一些情况中，通过减少节气门打开位置，可以减少空气流。在一些情况中，通过致动曲轴箱强制通风阀，可以减少空气流。在一些情况中，通过将空气抽取至燃料蒸汽罐，可以减少空气流。

在310处，该方法300包括确定节气门是否饱和或者节气门是否无法进一步关闭。如果节气门饱和，则该方法300移至312。否则，该方法300返回至其他操作。

在312处，该方法300包括调节发动机致动器，从而补偿比被命令的空气流要大的空气流。

在一些实施例中，在314处，调节发动机致动器包括相对于空气被引导至压缩机上游的火花正时，延迟点火系统的火花正时，从而降低发动机扭矩，以补偿比被命令的空气流要大的空气流。

在一些实施例中，在316处，调节发动机致动器包括接合辅助负荷，从而降低发动机扭矩。例如，辅助负荷可包括来自前端辅助驱动器（FEAD）的负荷，例如交流发动机。

在一些实施例中，在318处，调节发动机致动器包括相对于在空气被引导至涡轮增压器上游时的流速，降低通过可变流量电驱动真空泵抽取的空气的流速，从而补偿被引导至涡轮增压器下游的空气。

当进气歧管内的压力比压缩机上游的压力低时，通过调节一个或更多发动机致动器，从而补偿被引导至进气歧管的空气，可以维持对进入发动机气缸的空气充气的准确控制。

应理解，本文所公开的示例性控制和估算程序可被各种系统配置使用。本文所描述的专用程序可表示一个或更多任何数量的处理策略，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程、等等。类似地，所示的过程步骤（操作、功能、和/或作用）可表示待被编入电控制系统内的计算机可读存储媒介的代码。应理解，在一些实施例中，在不背离该公开范围的情况下，本文所描述的和/或所说明的一些过程步骤可以被省略。同样地，并不总是要按照所示的过程步骤顺序来实现想要的结果，其被提供是为了便于说明和描述。根据所使用的特定策略，可重复执行一个或更多所示作用、功能或操作。

应明白，因为能想到各种变体，所以本文所述的物件、系统和方法实质上是示例性的，并且这些具体的实施例或例子不应被视作具有限制意义。因此，本公开包括本文所公开的各种系统和方法的所有新颖和非明显组合和子组合、以及其中的任何和所有等效物。例如，在第一运行模式中，电驱动真空泵将空气引导至涡轮增压器的压缩机上游的进气系统，以及在第二运行模式中，电驱动真空泵将空气引导至涡轮增压器的压缩机下游的进气系统。

Claims (10)

1.一种用于将真空供应至车辆的真空消耗装置的系统，其包含：

电驱动真空泵，其选择性地仅在一个方向上从所述真空泵引导空气并将空气引导至涡轮增压器上游的进气系统的进气道和涡轮增压器的下游，所述真空泵定位在所述真空消耗装置和所述进气系统之间，其中所述进气道流体地联接所述涡轮增压器。

2.根据权利要求1所述系统，其中所述进气系统包括进气歧管和节气门，所述进气歧管流体地联接所述涡轮增压器的压缩机，所述节气门被定位在所述压缩机下游的所述进气歧管内，并且其中所述电驱动真空泵选择性地将空气引导至所述节气门下游的所述进气歧管。

3.根据权利要求2所述系统，还包含：

第一止回阀，其被定位在所述电驱动真空泵和所述进气歧管之间，所述第一止回阀经配置以在所述进气歧管中的压力比所述压缩机上游的所述进气系统中的压力低时，仅在一个方向上引导所述电驱动真空泵排放的空气至所述节气门下游的所述进气歧管。

4.根据权利要求3所述系统，还包含：

第二止回阀，其被定位在所述电驱动真空泵和所述压缩机上游的所述进气系统的所述进气道之间，所述第二止回阀经配置，以在所述涡轮增压器上游的所述进气系统中的压力比所述进气歧管中的压力低时，仅在一个方向上将空气引导至所述压缩机上游的所述进气系统。

5.根据权利要求1所述系统，其中所述电驱动真空泵选择性地将空气引导至所述压缩机上游的大气。

6.根据权利要求1所述系统，其中所述真空消耗装置包括制动助力器。

7.根据权利要求1所述系统，还包含：

控制器，其经配置调节发动机致动器，从而基于由所述电驱动真空泵所排放的空气的引导路线来补偿气流。

8.根据权利要求7所述系统，其中所述发动机致动器包括点火系统，并且所述控制器经配置，相对于在空气被引导至所述涡轮增压器的压缩机上游时的火花正时，延迟所述点火系统的火花正时，从而补偿被引导至所述进气歧管的空气。

9.根据权利要求7所述系统，其中所述发动机致动器包括节气门，并且所述控制器经配置，相对于在空气被引导至所述涡轮增压器的压缩机上游时的打开位置，减小所述节气门的打开位置，从而补偿被引导至所述进气歧管的空气。

10.根据权利要求7所述系统，其中所述发动机致动器包括可变流量电驱动泵，并且所述控制器经配置，相对于在空气被引导至所述涡轮增压器的压缩机上游时的流速，降低通过所述可变流量电驱动泵所抽取的空气的流速，从而补偿被引导至所述进气歧管的空气。