CN106257039A - 用于升压发动机中的曲轴箱通风的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于升压发动机中的曲轴箱通风的方法。提供一种用于使升压发动机中的曲轴箱通风的方法和系统。示例方法可包括通过电控阀选择性地启用曲轴箱通风流和吸气器动力流中的一个,响应于来自真空消耗器对真空的需求,启用吸气器动力流。这样,升压发动机的曲轴箱可被通风,直到真空消耗器需求真空。
Description
技术领域
本说明书整体涉及用于使升压发动机的曲轴箱通风同时允许真空产生的方法和系统。
背景技术
未燃烧燃料和其它燃烧产物可经过活塞和内燃发动机(例如,车辆的内燃发动机)的气门导管逸出到曲轴箱中。通常被称为“渗漏”气体的曲轴箱中所得的气体可促成发动机油供应中淤渣的形成。此外,渗漏气体可对曲轴箱过度地加压,从而导致不期望的油盘垫圈和曲轴箱密封件的渗漏。为了避免这些问题,发动机可包括耦接到进气装置的曲轴箱通风(CV)系统,其用以将渗漏气体从曲轴箱排放到进气装置。CV系统可包括曲轴箱和发动机进气道中间的被动曲轴箱通风(CV)阀,从而调节渗漏气体从曲轴箱到进气歧管的流动。
Pursifull等人在US 8,925,520中示出示例曲轴箱通风系统。在本文,曲轴箱气体被引导通过吸气器,以产生被供应到真空消耗器的真空。在US 8,925,520中的示例系统包括被动控制阀,用于调节进入吸气器且进入进气歧管的曲轴箱通风。被动控制阀被布置在曲轴箱和进气歧管的中间。
各种类型的CV阀可被使用在CV系统中,以调节曲轴箱通风流。在一个示例中,在低(或浅)进气歧管真空的情况下,CV阀可允许较高流速的曲轴箱气体进入进气歧管。在进气歧管具有较低的真空(例如,诸如0-15kPa的浅真空)时的条件期间,发动机具有较大的空气流速,并且能够接受较大的曲轴箱通风流速。在高水平的进气歧管真空(例如,较深的,诸如深于80kPa的真空)的情况下,诸如在发动机空转条件期间,CV阀可基本上是关闭的,并且可允许较小的通风流速的曲轴箱气体穿过其中。因此,在空转条件期间,CV阀控制(例如,限制)进入进气歧管的曲轴箱蒸气的流动,以便减小空转的空气流速,并且由此限制空转下的发动机空气消耗量。
本文的发明人已经认识到US 8,925,520的示例系统的潜在问题。作为示例,在某些发动机条件期间,通过吸气器使用曲轴箱通风流产生的真空可以是不充足的。例如,当进气歧管真空在20-80kPa的范围内时,经由CV阀被允许进入进气歧管的曲轴箱蒸气的流速可以是较低的。曲轴箱蒸汽的这种较低的流速可以不产生用于真空消耗器的充足的真空。另外,即使真空消耗器可流体地耦接到进气歧管,进气歧管中的真空水平对于真空消耗器的直接补充也会是不足的。
发明内容
本文发明人已经确定一种方法,从而至少部分地解决上面的问题。在一个示例方法中,用于发动机的方法包括响应于期望的发动机气流和来自真空消耗器的真空需求,通过电控阀选择性地使能/启用曲轴箱通风流和吸气器动力流中的一个。这样,在各种发动机条件期间可满足真空消耗器对真空的需求。
作为一个示例,发动机可包括电控阀,其可将曲轴箱和吸气器中的每一个流体地耦接到发动机的进气歧管。吸气器继而可耦接到真空消耗器。电控阀可被配置成允许在发动机操作的更长持续时间上曲轴箱通风流进入进气歧管。但是,当真空消耗器需求真空时,电控阀可被调整以启用通过吸气器的动力流,同时隔断曲轴箱通风。通过吸气器的动力流可产生真空,其能够被提供到真空消耗器。
这样,可主动地控制曲轴箱通风和通过吸气器的真空产生中的每一个。甚至是当曲轴箱通风流不充足时仍可产生真空用于真空消耗器。此外,当不期望真空产生时,可从曲轴箱抽取蒸气。因此,可增加曲轴箱通风,同时在需要时提供真空产生。通过使用单个阀以控制曲轴箱通风和在吸气器的真空产生中的每一个,可减少部件费用。另外,可不需要附加的控制阀,诸如控制通过吸气器的动力流的吸气器切断阀。因此,可减少成本,同时也减少封装问题。同样地,因为可偶尔需要制动真空补充,并且曲轴箱通风可不需要连续不断地发生,所以需要时可暂时中断曲轴箱通风以用于允许制动真空的恢复。
应当理解,上面的发明内容被提供,从而以简化形式介绍在具体实施方式中被进一步描述的一些概念。并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征,其范围由随附权利要求唯一限定。此外,所要求保护的主题并不限制为解决上面或本公开任何部分中提及的缺点的实施方式。
附图说明
图1A、图1B以及图1C示出根据本公开的示意性发动机系统。
图2呈现示出设定阀的位置以启用各种发动机条件期间的曲轴箱通风流的高级流程图。
图3描绘了用于基于来自真空消耗器的真空需求改变阀的位置的示例流程图。
图4是图1A、图1B以及图1C的发动机系统的示例操作。
具体实施方式
下面的描述涉及用于提供发动机的曲轴箱的通风的系统和方法,诸如图1A、图1B以及图1C中示出的示例发动机系统。发动机系统可包括电控阀,其允许曲轴箱蒸气或动力流通过吸气器的流动。在发动机操作期间,基于期望的发动机空气流速可启用曲轴箱通风(图2)。当从真空消耗器接收到真空需求时,通过改变电控阀的位置可暂停曲轴箱通风,从而启用通过吸气器的动力流(图3)。在吸气器产生的真空可被供应到真空消耗器。电控阀的示例调整在图4中被示出。这样,可以连续的方式从曲轴箱抽取蒸气,同时只有在需要时允许在吸气器的真空产生。
现在参考图1A,其示出可被包括在机动车辆中的示例发动机系统100的方面。应当理解,图1B和图1C包括与图1A中相同的发动机系统。发动机系统被配置成用于燃烧积聚在其至少一个部件中的燃料蒸气。发动机系统100包括可推进机动车辆的多缸内燃发动机10。通过包括控制器12的控制系统15和来自车辆操作者130经由输入装置132的输入,可至少部分地控制发动机10。在这个示例中,输入装置132包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。
发动机系统100可通过进气道42接收进气空气。如在图1A中所示,进气道42可包括定位在压缩机94上游的空气滤清器33(也称为空气净化器33)。发动机10还包括布置在压缩机94下游的进气节气门62,进气节气门62流体地耦接到进气歧管44。进气节气门62可包括节流板64,并且在所描绘的示例中,节流板64的位置可通过提供到包括有节气门62的电动马达或致动器的信号由控制器12改变,其通常被称为电子节气门控制(ETC)的构造。以这种方式,节气门62可被操作以改变提供到进气歧管44和其中多个汽缸的进气空气的量。
质量空气流量传感器120可耦接在进气道42的进口,用于提供关于进入进气口的发动机空气流的信号MAF。压缩机进口压力(CIP)传感器121可耦接在空气净化器33的下游以及压缩机94的上游,从而提供关于进入压缩机94的空气压力的信号。同样地,CIP传感器121还可提供气压或大气压(BP)的指示。此外,节气门进口压力传感器122(也称为TIP传感器122)可立即耦接在进气节气门62的上游,用于向控制器12提供关于节气门进口压力(TIP)或升压压力的信号。另外,歧管空气压力传感器124可耦接到进气歧管44,用于向控制器12提供关于歧管空气压力(MAP)的信号。
进气歧管44被配置成将进气空气或空气燃料混合物供应到发动机10的多个燃烧室30(也称为汽缸30)。多个汽缸30中的每一个可包括在其内往复的对应的活塞(未示出)。燃烧室30可被布置在润滑剂填充的曲轴箱144的上方,使得燃烧室的往复活塞使位于曲轴箱144中的曲轴(未示出)旋转。曲轴箱144在图1A中被示出远离汽缸30,用于简化实施例的描述。
燃烧室30可通过燃料喷射器66被供应一种或多种燃料。燃料可包括汽油、酒精混合燃料、柴油、生物柴油、压缩天然气等等。通过直接喷射(如图1A中所示)、进气道喷射、节气门体喷射或其任何组合,燃料可被供应到燃烧室。需注意,单个燃料喷射器66在图1A中被示出,并且尽管未示出,每个燃烧室30可与相应的燃料喷射器66耦接。在燃烧室中,通过火花点火和/或压缩点火可开始燃烧。
未燃烧燃料和其它的燃烧产物可经过每个活塞和/或气门导管从汽缸30逸出到曲轴箱144内。通常被称为“渗漏”气体的曲轴箱中所得的气体可促成发动机油供应中淤渣的形成。此外,渗漏气体可对曲轴箱144过度地加压,从而导致不期望的油盘垫圈和曲轴箱密封件的渗漏。为了减少这些问题,发动机10可包括曲轴箱通风(CV)系统,其用以将渗漏气体从曲轴箱144排放到进气歧管44。下面将提供CV系统的进一步细节。
来自燃烧室30的排气可通过排气歧管(未示出)排出发动机10,进入耦接到排气道(未示出)的排放控制装置(未示出)。
发动机系统100的压缩机94将升压的进气空气充气提供到进气歧管44。在涡轮增压器压缩机的示例中,压缩机94可机械耦接到排气涡轮(未示出),并且由该排气涡轮驱动,所述排气涡轮由从发动机流动的排气提供动力。排气涡轮可被定位在排气道中,并且可由排气驱动。废气门(未示出)可耦接在涡轮增压器的排气涡轮的两端。具体地,废气门可被包括在旁路通道中,所述旁路通道耦接在排气涡轮的进口和出口之间。通过调整废气门的位置,可控制由排气涡轮提供的升压量。另选地,压缩机94可以是任何合适的进气空气压缩机,诸如马达驱动的机械增压器压缩机。
在图1A中示出的配置中,压缩机94从空气净化器33抽吸新鲜空气,压缩空气,并使压缩的空气流动通过中间冷却器143。中间冷却器也可称为增压空气冷却器。同样地,压缩机94和中间冷却器143中的每一个被定位在进气节气门62的上游。在替代实施例中,中间冷却器143可被定位在进气节气门的下游,并且同样地,其可被容纳在进气歧管中。压缩机94从进气道42抽吸空气,从而将加压的空气供应到升压室46。升压室46被布置在压缩机94和进气节气门62之间。中间冷却器143冷却压缩空气,然后根据进气节气门62的节流板64的位置,其经由进气节气门62流入进气歧管44。
曲轴箱144包括润滑油142和用于测量曲轴箱144内的油142的液面的量油尺146。油分离器86耦接到曲轴箱144的第一端口85,而油分离器84耦接到曲轴箱144的第二端口87。在这些曲轴箱蒸气被递送到进气道42或进气歧管44之前,经由油分离器84和油分离器86中的每一个可选择性地过滤存在于渗漏气体(也称为曲轴箱蒸气)中的油颗粒。
CV系统可包括曲轴箱144和进气歧管44中间的CV阀28,从而调节渗漏气体从曲轴箱到进气歧管的流动。如所示,CV阀28流体地耦接到导管88(也称为曲轴箱通风管88),并且导管88继而经由油分离器86流体地耦接到曲轴箱144。基于公共阀50的位置,导管88可经由通路96和导管98中的每一个流体地耦接到进气歧管44。因此,曲轴箱144能够经由曲轴箱通风管88与进气歧管44流体地连通,所述通风管88包括耦接在其中的曲轴箱通风(CV)阀28。同样地,在当进气歧管44中的压力低于大气压(或MAP低于CIP)时的发动机条件期间,曲轴箱通风可沿曲轴箱通风管88(也称为曲轴箱通风路径88)和CV阀28发生。具体地,来自曲轴箱144的蒸气可经由在曲轴箱的第一端口处的油分离器86离开曲轴箱144进入曲轴箱通风管88,并且在其上流动通过CV阀28和公共阀50中的每一个进入通路96,并且经由导管98直接流入进气歧管44。
曲轴箱144也经由导管82流体地耦接到进气道42。具体地,导管82将在曲轴箱144的第二端口87处的油分离器84流体地耦接到在位置80处的进气道42,该位置80在压缩机94的上游并且在空气净化器33的下游。在进气歧管44中的压力高于CIP时的条件期间,曲轴箱蒸气可经由在曲轴箱144的第二端口87处的油分离器84离开曲轴箱144进入导管82,并且流动通过导管82到在压缩机94的进口处的位置80。此外,到达在位置80处的进气道42的这些曲轴箱蒸气可与被吸入压缩机94的新鲜进气空气合并,并且流动通过压缩机94,经过中间冷却器143,跨越进气节气门62,并进入进气歧管44,用于汽缸30内的燃烧。
在一个非限制性示例中,曲轴箱通风(CV)阀28可包括第一孔口74、第二孔口75以及第三孔口72(也成为逆向流孔口72)。如所示,第一孔口74以与第二孔口75平行的方式被定位。类似地,第一孔口74还被布置成平行于第三孔口72。每个孔口用以将通过其中的气体的流速调节到与孔口的尺寸成比例的程度。在所描绘的示例中,第一孔口74可大于第二孔口75和第三孔口72中的每一个。因此,与通过第二孔口75或第三孔口72所允许的流速相比,第一孔口74可允许曲轴箱气体的更大的流量和/更高的流速。第二孔口75和第三孔口72中的每一个在尺寸上可以是类似的。换句话讲,通过第二孔口75的流体的流速可与通过第三孔口72的流速相同。另选地,第二孔口75可具有比第三孔口72稍微大的尺寸。在本文,第二孔口75可提供比第三孔口72提供的稍微高的流体流速。在另一个示例中,第三孔口72可具有比第二孔口75稍微大的尺寸。
CV阀28可附加地包括被定位成与第一孔口74串联的止回阀76。止回阀76被定位在第一孔口74的下游。替代地,止回阀76可被定位在第一孔口74的上游。同样地,止回阀76可允许从曲轴箱144朝向进气歧管44的流动,同时阻止从进气歧管44朝向曲轴箱144的流体流。从曲轴箱144朝向进气歧管44的流体流(例如,曲轴箱蒸气流)可被称为正向流,而从进气歧管44到曲轴箱144的流体流(例如,升压空气和燃料蒸气)可被称为逆向流。在进气歧管44中的压力低于CIP时的条件期间,可主要发生曲轴箱气体的正向流。在进气歧管44具有比曲轴箱144更高的压力时的条件期间,逆向流可发生。作为另一个示例,在发动机被升压且进气歧管压力高于CIP(和/或BP)时的条件期间,逆向流可发生。
另外,如CV阀28的示意性描绘中所示,可迫使逆向流(例如,从进气歧管44到曲轴箱144的流体流)沿逆向流通道71通过第三孔口72。同样地,止回阀76可阻断逆向流。止回阀78被配置成与逆向流孔口72串联,使得其阻止从曲轴箱144通过逆向流孔口72朝向进气歧管44的流体流。但是,止回阀78允许流体流从进气歧管44通过逆向流孔口72,并且在其上继续进入曲轴箱144。
CV阀28可以是被动控制阀,其被示意性地示为在第一孔口74、第二孔口75以及第三孔口72之间切换的被动阀。在图1A中示出的实施例中,CV阀28附加地包括被布置成与第一孔口74串联的气动控制阀73。阀73和第一孔口74(以及止回阀76)的串联布置被布置成与第三孔口72和止回阀78的串联布置并联。同样地,阀73和第一孔口74的串联布置被布置成与第二孔口75并联。同样地,阀73基本上在大孔口(第一孔口74)和较小的孔口(可位于阀73内的第二孔口75)之间选择,以用于曲轴箱气体的正向流。
在一个示例中,曲轴箱通风阀可被设计,使得其在浅进气歧管真空条件期间具有较大的开口(例如,第一孔口74),以及在进气歧管中深真空水平期间具有较小的开口(例如,第二孔口75)。在本文,当期望的发动机空气流速需求是显著较低时,可减小(例如,限制到最小)从曲轴箱通风阀进入进气歧管的空气流速。同时,当发动机需求较高的发动机空气流速时,曲轴箱通风阀允许增加的曲轴箱通风速率。
需注意,CV阀28(以及阀73)不由控制器12控制。相反,CV阀28(以及阀73)可由进气歧管44中的真空水平和/或压力控制。
图1A的CV阀28被示意性地示出以说明曲轴箱通风阀的功能。但是,在不同实施例中,CV阀的实施方式可以变化。在一个示例实施例中,CV阀28可包括内部限制器(例如,锥体或球),并且/或者可以是弹簧致动阀。进气歧管和曲轴箱之间的压差可调节内部限制器的位置,并且因此调节通过阀的气流。例如,当进气歧管中没有真空时,诸如在发动机关闭条件期间,弹簧可保持内部限制器的基部抵靠在与曲轴箱连通的阀的壳体的端部,使得阀处于完全关闭的位置。相比之下,当进气歧管中存在较高水平的真空(例如,较深的真空)时,诸如在发动机空转或减速条件下,由于进气歧管真空的增加,内部限制器朝向阀壳体的进气歧管端部在阀壳体内向上移动。此时,CV阀28基本上是关闭的,并且曲轴箱蒸气移动通过内部限制器和阀壳体之间小的环形开口。这可示意性地表示为第二孔口75。
当进气歧管真空处于较低水平(例如,诸如20-50kPa的真空)时,例如在部分节流操作期间,内部限制器移动更靠近阀壳体的曲轴箱端部,并且CV流移动通过内部限制器和阀壳体之间较大的环形开口(相对于在较深真空水平下的环形开口)。此时,CV阀28是部分打开的。示意性地,这可通过阀73的渐进式开口和增加的CV流来表示。
最终,例如,在较高的负载条件期间,进气歧管真空的进一步减小(例如,0-15kPa)移动内部限制器甚至更靠近阀壳体的曲轴箱端部,使得CV流移动通过内部限制器和阀壳体之间甚至更大的环形开口。此时,阀73(以及CV阀28)被认为是完全打开的,使得通过阀的CV流被最大化。这样,阀73(以及CV阀28)的打开状态被歧管真空影响,并且当阀73两端的压降减小时,通过CV阀28(以及阀73)的流速增加。
在一个示例中,逆向流孔口72可被形成为通过内部限制器的长度的长度方向的孔口,从而允许待计量的固定量的流体流通过CV阀28,甚至是当CV阀被完全关闭时。CV阀28中存在有目的或故意的渗漏时,逆向流孔口可被启用,使得在当进气歧管中的压力高于大气压(和/或CIP)时的升压发动机条件期间,延伸通过锥体的长度的逆向流孔口可计量从进气歧管朝向曲轴箱的较小量的新鲜的升压空气,从而允许导管82起新鲜空气路径的作用。详细来讲,当在升压发动机条件期间公共阀50启用CV阀28和进气歧管44之间的流体连通时,来自进气歧管的标称量的升压空气可流动通过公共阀50以及CV阀28中的第三孔口72,进入曲轴箱144。此外,在升压条件期间,渗漏气体可经由导管82朝向进气道42离开曲轴箱144。现在,这些渗漏气体可与标称量的新鲜的升压空气组合,其中所述新鲜的升压空气是通过CV阀28的逆向流孔口72从进气歧管44接收的。
发动机系统100可附加地包括耦接到车辆车轮制动器(未示出)的制动升压器160。制动升压器160的真空储蓄器162可经由导管112和制动升压器真空管线58中的每一个耦接到进气歧管。耦接在制动升压器真空管线58内的止回阀56可允许空气从制动升压器160(具体地,从真空储蓄器162)流动到进气歧管44,同时隔断从进气歧管44到制动升压器160的空气流。换句话讲,真空储蓄器162通过制动升压器真空管线58和导管112从进气歧管44接收真空。同样地,当进气歧管44中存在较深水平的真空时,可沿制动升压器真空管线58和导管112朝制动升压器160的真空储蓄器162转移真空。
真空储蓄器162也可接收来自吸气器22的真空。在本文,真空储蓄器162可沿导管112和吸入管线114从吸气器22的吸入端口67接收真空。如所示,导管112在节点54处分成制动升压器真空管线58和吸入管线114。换句话说,吸入管线114和制动升压器真空管线58在节点54处合并以形成导管112。吸入管线114也包括止回阀52以允许从制动升压器160(具体地,从制动升压器160的真空储蓄器162)朝向吸气器22的吸入端口67的流体流。但是,止回阀52阻断从吸气器22朝向制动升压器160的流体(例如,空气)的流动。
真空储蓄器162可被布置在制动升压器的隔板166后面,用于放大由车辆操作者130通过输入装置168提供的力,其用于应用车辆车轮制动器(未示出)。在一个实施例中,制动踏板168可机械地耦接到制动升压器160。制动踏板168的下压可打开制动升压器160(未示出)中的阀,从而允许外面的空气流入制动升压器160的工作室164。同样地,通过制动升压器160可放大施加到制动踏板168的力,从而减少车辆操作者130压下制动踏板168所需要的力的量。通过压力传感器125可估计在制动升压器160的真空水平(或制动升压器中的压力)。制动升压器160通过使用隔板166两端的压差来工作。通过允许大气空气进入工作室164,隔板166两端可形成压差,并且可产生力以协助施加到制动踏板168的力。
应当理解,发动机系统100可包括附加的真空消耗装置,诸如燃料蒸气滤罐、真空致动阀等等,其可从进气歧管或从吸气器22的吸入端口接收真空。
吸气器22也被包括在流体地耦接导管92和导管93的发动机系统100中。如在图1A中所示,吸气器22的会聚部分接近导管92,而吸气器22的发散部分接近导管93。导管92和导管93可以是压缩机旁路通道的一部分。另外,导管92、吸气器22以及导管93还可绕过进气节气门62。导管92启用吸气器22的动力进口65和进气道42之间的流体连通。同时,导管93启用吸气器22的动力出口68和公共阀50之间的流体连通,并且在公共阀50的特殊位置处,动力出口68可进一步地流体耦接到进气歧管44。因此,在一个示例中,吸气器22可从进气道42接收进气空气作为动力流,并且当公共阀50启用吸气器22和进气歧管44之间的流体连通时,可将该进气空气排放到进气歧管44。通过吸气器22的动力空气流可使真空能够在吸气器22处产生。通过吸气器22的空气流在吸气器22内产生低压区域,从而为真空储蓄器和诸如制动升压器160、燃料蒸气滤罐、真空致动阀(未示出)等等的真空消耗装置提供真空源。因此,吸气器(其可替代地被称为抽气器、文丘里管、射流泵以及引射器)是被动真空产生装置,其被应用在发动机系统中时能够提供低成本的真空产生。由吸气器22产生的真空的量可取决于通过吸气器22的动力空气流速。
发动机系统100还包括被定位在进气歧管与CV阀28和吸气器22中的每一个的中间的公共阀50。具体地,公共阀50在CV阀28和进气歧管44的中间。此外,公共阀50也被定位在吸气器22的动力出口68和进气歧管44的中间。公共阀50可以是电控阀,其可通过来自控制器12的命令被致动。在所示的示例中,公共阀50是三通阀。同样地,公共阀50可以是三端口阀。在本文,公共阀50也可以被称为三通阀50。换句话说,公共阀50是在第一位置、第二位置以及第三位置之间可移动的多位置阀,从而允许不同路径的选择。同样地,公共阀50可确定曲轴箱通风是否被启用,或者通过吸气器22的动力空气流是否被激活。此外,公共阀50也可同时停止曲轴箱通风和吸气器动力流中的每一个。但是需注意,公共阀50可不允许从曲轴箱(例如,曲轴箱通风)和吸气器22(例如,吸气器动力流)的同时流动。换句话说,公共阀50可仅仅允许曲轴箱通风,或者仅仅允许吸气器动力流。详细来讲,曲轴箱144的通风可独立于(以及相互排斥地)吸气器动力流被启用。此外,公共阀50也可呈现曲轴箱通风和吸气器动力流都不允许穿过其中(诸如图1C中所示)的位置。
在图1A的示例中,公共阀50被命令到允许曲轴箱144和进气歧管44之间的流体连通的位置。具体地,曲轴箱144的第一端口85(具有油分离器86)通过图1A中的公共阀50流体地耦接到进气歧管44。流体流可在正向流方向(例如,从曲轴箱144到进气歧管44)或逆向流方向(例如,从进气歧管44朝向曲轴箱144)通过公共阀50发生。
还需注意,当公共阀50在允许曲轴箱144和进气歧管44之间的流体连通的位置时,来自吸气器22的动力出口68的导管93不会流体地耦接到导管98(并且因此耦接到进气歧管44)。同样地,当曲轴箱(例如,曲轴箱的第一端口85)与进气歧管流体连通时,吸气器不与进气歧管流体连通。
在如图1A中所示的公共阀50的位置的情况下,并且在当进气歧管压力(如MAP传感器124所测量的)高于CIP且升压压力高于CIP时的升压条件期间,标称量的升压空气可从进气歧管44流动通过导管98,越过(across)通路96,通过公共阀50,进入曲轴箱通风管88。此外,通过在曲轴箱的第一端口85处的油分离器86,该标称量的升压空气可流动经过止回阀78,通过逆向流孔口72,进入曲轴箱144。另外,包括渗漏气体和驻留在曲轴箱144内的燃料蒸气的曲轴箱蒸气可与标称量的升压空气一起从曲轴箱144被抽取。曲轴箱蒸气和标称升压空气的混合物可通过油分离器84排出曲轴箱144进入导管82,并且在流动通过导管82之后,该混合物可在压缩机94上游的位置80与进气道42中的新鲜空气合并。然后,曲轴箱气体(以及标称升压空气)和进气道42中的新鲜的进气空气的混合物可进入压缩机94的进口,流动通过压缩机94经过进气节气门62进入进气歧管44,并进入汽缸30用于燃烧。因此,通过导管82流入压缩机进口的曲轴箱气体可不直接地流入进气歧管。
应当理解,在当公共阀50阻断曲轴箱144和进气歧管44之间的流体连通时(诸如当公共阀50如图1B或图1C中所示被定位时)的升压条件期间,即使没有新鲜的升压空气(例如,来自进气歧管的标称升压空气),曲轴箱通风也可发生。因此,甚至当曲轴箱144的第一端口85和进气歧管44之间的流体连通不被公共阀50启用时,包括燃料蒸气的曲轴箱蒸气也可经由油分离器84沿导管82从曲轴箱144的第二端口87朝压缩机94上游的位置80流动。因为公共阀50阻断曲轴箱的第一端口和进气歧管之间的流通,当来自进气歧管44的新鲜的升压空气会不被接收进入曲轴箱144时,这种曲轴箱通风流可被称为“不新鲜的”气流。换句话说,当三通阀50密封曲轴箱通风管88和导管98之间的流通时,曲轴箱可继续通过“不新鲜的”空气方法进行通风。不新鲜的空气方法可允许曲轴箱气体离开曲轴箱,但是不允许新鲜的空气进入曲轴箱。这样,可不将新鲜空气喷射曲轴箱(经由第一端口或第二端口),从而有助于从曲轴箱抽取渗漏气体。
另一方面,在非升压条件期间,或者当MAP低于CIP时(或MAP<BP),并且当公共阀50启用曲轴箱144(具体地,第一端口85)和进气歧管44之间的流体连通时,新鲜的进入空气可从进气道42(以及从压缩机94的上游)在位置80被吸进导管82。这种新鲜的空气可经由在曲轴箱144的第二端口87处的油分离器84进入曲轴箱144。使用从导管82接收的新鲜空气,曲轴箱144中的渗漏气体可被抽取至曲轴箱通风管88和CV阀28中。具体地,曲轴箱气体可通过油分离器86与新鲜的进气空气一起离开曲轴箱144,沿曲轴箱通风管88流动,经过阀73,通过第一孔口74,并且经过止回阀76。另选地,在深真空条件期间,在进气歧管中,曲轴箱气体和新鲜的进气空气可以较低的流速流动通过第二孔口75,经过止回阀76进入进气歧管44。这些曲轴箱气体可流过公共阀50进入通路96,经由导管98流动,并且直接进入进气歧管44。
因此,曲轴箱可由下面两个路径中的一个进行通风:当MAP<BP(或MAP<CIP)时,曲轴箱气体可经由CV阀被直接地通风到进气歧管,以及当MAP>BP(或MAP>CIP)时,曲轴箱气体可首先经由导管82被通风到压缩机进口,并且在其上进入进气歧管。
现在转向图1B,其示出具有在与图1A中不同位置处的公共阀50的示例发动机系统100。需注意,图1B包括与上面参考图1A所描述的相同的部件。因为发动机系统是相同的,所以每个部件被类似地编号并且不再介绍。
图1B示出在允许吸气器22的动力出口68和进气歧管44之间流体连通的位置中的公共阀50。同样地,控制器12可基于发动机条件命令公共阀50的位置变化。例如,当制动升压器160的真空储蓄器162中的真空水平低于阈值水平时,公共阀50可被命令到吸气器22的动力出口68流体地耦接到进气歧管44的位置。
如在图1B中所示,在公共阀50的现有位置启用吸气器22和进气歧管44之间的流体连通的同时,其还阻断曲轴箱144和进气歧管44之间的流体连通。在此,通路96可不再流体地耦接到曲轴箱通风管88。
通过将吸气器22流体地耦接到进气歧管44,现在动力流可通过吸气器22被发起。在MAP<BP(或MAP<CIP)时的非升压条件期间,来自进气道42的新鲜空气可在位置90处流进导管92。通过进入吸气器22的动力进口65以及经由动力出口68离开进入导管93,新鲜空气可提供通过吸气器的动力流,并且通过公共阀50进入进气歧管44。当动力空气(以新鲜的进气空气流的形式)流动通过吸气器22时,真空可在吸气器处产生,并且被应用到制动升压器160。具体地,来自制动升压器160的真空储蓄器162的空气可沿导管112被抽吸,经过节点54,越过止回阀52,通过吸入管线114,并且进入吸气器22的吸入端口67。换句话说,在吸气器22产生的真空可从吸气器22的吸入端口67被供应,通过吸入管线144,到制动升压器160的真空储蓄器162。
从制动升压器160吸入吸气器22的吸入端口67的空气可与通过吸气器22的动力空气(例如,新鲜的空气)流合并。因此,来自进气道42的空气和来自制动升压器160的空气的混合物可经由动力出口68流入导管93,通过公共阀50,通过导管98进入进气歧管44。
在升压条件期间(当MAP>BP或MAP>CIP时),随着来自进气歧管44的升压空气流入导管98,通过公共阀50,并进入导管93,可发生通过吸气器的逆向流。通过在动力出口68进入,并且在动力进口65离开吸气器22,升压空气可流过吸气器22,并且还可产生较小量的真空,其可被供应到制动升压器160,如上面非升压示例中所述。升压空气(以及来自制动升压器的空气)可经由动力进口65离开吸气器22,并且进入导管92,从而沿在压缩机95上游的位置处的进气道42朝位置90流动。该升压空气和来自制动升压器的空气可进入压缩机94的进口,并且流动通过进气节气门62进入进气歧管44。需注意,如果吸气器22被最优化用于正向流(例如,从导管92到导管93),则吸气器可在逆向流方向上具有减小的效率。这样,当空气经由吸气器22从导管92流动进入导管93时,吸气器22可产生较高的真空(并且可具有较高的效率)。在空气沿逆向流动通过吸气器22(例如,从而导管93进入导管92)的情况下,吸气器22可不产生充足的真空。
因此,在非升压以及升压条件期间,吸气器22可产生真空。虽然上述示例包括当制动升压器中的真空水平低于阈值水平时改变公共阀50的位置以产生真空,但是当吸气器耦接到其它的(例如,不同的)真空消耗器时,可对公共阀进行类似的调整。
图1C示出具有公共阀50的发动机系统100,所述公共阀50被调整到通过公共阀50的空气流被完全隔断的位置。图1C中示出的所有部件与图1A中描述的(以及被包括在图1A中的)部件相同。因此,这些部件被相同地编号并且不再介绍。
公共阀50被调整到图1C中的位置,使得导管93和导管95不会流体地耦接。同时,公共阀50还阻断曲轴箱通风管88和通路96之间的流体连通。因此,在该位置,曲轴箱不会被直接地通风到进气歧管。另外,吸气器动力流会不发生,并且会不产生吸气器真空。在替代实施例中,公共阀50可以是二通阀,其中阀可在第一位置和第二位置之间被移动。作为示例,公共阀50在图1A中示出的公共阀50的位置和图1B中示出的公共阀50的位置之间可被调整。
通过将公共阀50设计为三通阀,并且通过将公共阀50放置在同时阻断来自曲轴箱和吸气器二者的流体流的位置,可不将补充空气加入发动机。因此,当需要时,发动机能够在显著较低的空气流速下操作,诸如在发动机空转条件期间。在空转时没有过度的空气流速的情况下,可保存燃料。换句话讲,通过借助火花延迟使发动机热效率低下,过量的发动机扭矩可不被释放。
需注意,当公共阀50在图1A中示出的位置时,曲轴箱通风可发生。这样,曲轴箱通风可被启用更长的发动机操作时间。在公共阀50的位置被调整到如图1B中所示的情况下,可实现制动真空补充的偶尔需要。另外,当公共阀50的位置是如图1C中所示的位置时,可满足在空转下对显著较低的发动机空气流速的偶尔需要。
发动机系统100可包括控制系统15,其进而包括控制器12,该控制器12可以是发动机系统或其中安装发动机系统的车辆的任何电子控制系统。控制器12可被配置成至少部分地基于来自发动机系统内一个或多个传感器16的输入做出控制决定,并且可基于控制决定控制致动器81。例如,控制器12可将计算机可读指令存储在存储器中,并且可通过执行指令控制致动器81。示例传感器包括MAP传感器124、质量空气流量(MAF)传感器120、BP传感器(未示出)、CIP传感器121、TIP传感器122以及用于感测制动升压器160中真空的压力传感器125。具有控制器12的控制系统15可包括用于控制致动器81的计算机可读指令。示例致动器包括进气节气门62、燃料喷射器66、公共阀50等等。这样,控制器12接收来自图1A、图1B以及图1C的各种传感器的信号,并且采用图1A、图1B以及图1C的各种致动器,从而基于存储在控制器的存储器上的所接收的信号和指令调整发动机操作。
基于现有的以及期望的发动机空气流速,控制器12可命令公共阀50到图1C中示出的位置。虽然发动机主要接收来自进气道的新鲜空气,其中供应到进气歧管的新鲜空气的量由进气节气门的位置调节,但是发动机还可吸入来自补充源的空气。如上面参考图1A和图1B所述,发动机10的进气歧管44可接收来自制动升压器真空储蓄器的空气,以及来自曲轴箱的渗漏气体和空气。虽然未示出,不过附加的空气和燃料蒸气可被容纳在发动机进气装置中作为来自燃料系统滤罐(以及其它空气源)的清洗流。在某些发动机条件期间,诸如在发动机空转期间,附加的气流可以是不需要的。
例如,在发动机空转条件期间,期望的发动机空气流可低于阈值流量。因此,在空转条件期间,可将公共阀50调整到完全关闭的位置,从而减少从替代源吸入的附加(以及不需要的)空气。在公共阀50的完全关闭的位置,曲轴箱144和吸气器22都不与进气歧管44流体连通。因此,当公共阀50在图1C中其完全关闭的位置时,进气歧管可不从曲轴箱或吸气器接收补充的空气流。
这样,单个电控阀(例如,公共阀50)可调节曲轴箱蒸气的流动以及发动机系统100中的真空产生。在本文,可不包括或采用单独且不同的吸气器流量控制阀(诸如吸气器切断阀)从而允许减少发动机系统中的部件以及减少对应的花费。
但是,当期望的发动机空气流低于阈值流量(如,空转期间的最小流)时,发动机在空转条件期间(例如,暖空转、在空档等等)可不操作长的持续时间。具体地,发动机可处于空转较短的持续时间,尤其是在发动机配备有起动-停止系统的情况下。另外,制动升压器可不连续地需求真空补充,且相反地,可以需要较短持续时间的真空。
因此,公共阀50可被调整到允许曲轴箱和进气歧管之间的流体连通更长的发动机操作持续时间的位置。同样地,公共阀50的默认位置可以是将曲轴箱(具体地,曲轴箱的第一端口)流体地耦接到如图1A中的进气歧管的位置。详细来讲,公共阀50可被放置在耦接CV阀28和进气歧管更长持续时间的位置。因此,可几乎恒定地或连续地使曲轴箱通风。恒定的曲轴箱通风还可允许增强的油分离。因此,相对于在图1A的默认位置的持续时间,公共阀50可被放置在图1B示出的位置和图1C中示出的位置中的一个位置较短的持续时间。
在示例表示中,示例系统可包括发动机,其包括进气道和进气歧管、耦接在进气道中的用于将升压空气提供到进气歧管的压缩机、耦接在压缩机下游以及进气歧管上游的进气道中的进气节气门、流体地耦接到曲轴箱通风(CV)阀的曲轴箱、被定位成越过压缩机和进气节气门中的每一个的吸气器(该吸气器被耦接到真空消耗装置(诸如制动升压器160))、流体地耦接到压缩机上游的进气道的吸气器的动力进口、流体地耦接到进气歧管、CV阀以及吸气器的动力出口中的每一个的三通阀(诸如公共阀50)以及具有存储在非瞬时存储器中的计算机可读指令的控制器,所述指令用于将三通阀放置在第一位置中(诸如图1A中示出的)以启用曲轴箱和进气歧管之间的流体连通同时阻断吸气器的动力出口和进气歧管之间的流体连通,以及响应于来自真空消耗装置的真空需要,将三通阀切换到第二位置(诸如图1B中示出的),以启用吸气器的动力出口和进气歧管之间的流体连通同时阻断曲轴箱和进气歧管之间的流体流通。控制器还可包括用于将三通阀调整到第三位置(诸如图1C中示出的)的指令,其中吸气器的动力出口和进气歧管之间的流体连通与曲轴箱和进气歧管之间的流体连通中的每一个被阻断。
现在转向图2,其描绘示例程序200,该示例程序200示出基于现有的发动机条件调整用于曲轴箱通风的公共阀。具体地,基于期望的发动机空气流,可调整公共阀(在本文也称为三通阀)(诸如发动机系统100的公共阀50)的位置。这样,将针对图1A、图1B以及图1C中示出的发动机系统100描述程序200(以及图3的程序300),但是应当理解,在不偏离本公开的范围的情况下,类似的程序可与其它系统一起被使用。基于存储在控制器的存储器上的指令,并且结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1A描述的传感器)接收的信号,包括在本文中的用于执行程序200以及下面的程序300的指令可由控制器(诸如发动机系统100的控制器12)执行。根据下面描述的程序,控制器可采用发动机系统的发动机致动器,诸如图1A的致动器,从而调整发动机操作。
在202,程序200估计和/或测量现有的发动机条件。例如,可估计和/或测量诸如发动机转速、发动机负载、MAP、MAF、TIP、CIP、空气燃料比等等的发动机条件。发动机转速可基于,例如从曲轴传感器接收的信号。下一步,在204,程序200确定MAP是否低于CIP。在一个示例中,非升压发动机条件期间MAP可低于CIP,其中TIP可基本上等于大气压。在另一个示例中,稳态发动机操作期间MAP可低于CIP,其中浅进气歧管真空可存在。
如果确定MAP不低于CIP,程序200继续到206,从而确定MAP高于CIP。这样,发动机可在升压条件下操作。例如,当需求较高扭矩时,发动机可被升压。在另一个示例中,发动机在较低水平下可被升压,诸如当车辆正在巡航时。下一步,在208,程序200可将公共三通阀(诸如公共阀50)放置在启用曲轴箱通风的初始位置。具体地,公共阀(或三通阀)可被设定在图1A中示出的位置,从而允许曲轴箱144的第一端口(经由油分离器86)和进气歧管44之间的流体连通。在210,因为发动机被升压,并且MAP大于CIP,升压空气的逆向流可通过CV阀发生。同样地,来自进气歧管44的较小量的升压空气可流动通过导管98和通路96,通过公共阀50进入曲轴箱通风管88,并且通过第二孔口72进入曲轴箱144。此外,曲轴箱蒸气可与较小量的升压空气一起通过导管82离开曲轴箱,并且进入压缩机94上游的进气道42。因此,在210,CV流可被引导到压缩机进口。另外,吸气器动力流通过公共阀50的位置可被禁用。然后,程序200前进到228,以检查来自真空消耗器(诸如制动升压器)的真空需求。同样地,图3的程序300可被激活。然后,程序200结束。
现在回到204,如果确定MAP低于CIP,程序200继续到212以确定期望的发动机空气流/流量是否低于阈值流量Thr_f。期望的发动机空气流可基于现有的发动机条件。例如,在巡航条件期间,可期望较大的空气流进入发动机。在另一个示例中,在空转条件期间,期望的发动机空气流可较小。在又一个示例中,踩加速器踏板条件期间,可期望显著较高的空气流速。这样,阈值流量(Thr_f)可以是在空转条件下期望的发动机空气流。因此,Thr_f可以是显著较小的空气流。当期望的发动机空气流处于或小于阈值流量Thr_f时,可停止来自诸如曲轴箱、吸气器、制动升压器等等的补充源的空气流。通过中止来自除了进气节气门以外的来源的补充空气,可保持空转期间的期望的空气燃料比。另外,因为进气歧管中不存在接收的附加空气,所以可减小加燃料误差,并且可节省燃料。在配备有起动-停止系统的发动机中,因为在空转期间可关闭发动机(并且处于静止状态),所以在空转期间也可结束来自补充源的空气流。
在206,如果确定期望的发动机空气流大于阈值流量,则程序200前进到214以将三通阀(例如,公共阀50)设定到其将曲轴箱流体地耦接到进气歧管的默认位置。这样,因为期望的发动机空气流大于阈值流量,所以可允许来自除了进气节气门之外的来源的空气流被用于发动机吸入。因此,在214可启用曲轴箱通风,而同时,在216禁用吸气器动力流。
下一步,在218,曲轴箱蒸气流动通过CV阀(例如,CV阀28)和三通阀,进入进气歧管。因为MAP低于CIP,所以来自进气道的新鲜空气被吸入导管82,并且在其上进入曲轴箱144。该新鲜空气可经由曲轴箱通风管88从曲轴箱抽取渗透气体,经过CV阀28的第一孔口74,通过公共阀50,进入通路96和导管98,并且然后进入进气歧管44。因此,曲轴箱气体可直接地通入进气歧管中。相比之下,升压条件期间,曲轴箱气体首先被抽取到压缩机的进口,并且然后被引导到进气歧管,经过进气节气门。然后,程序200前进到228,以检查来自真空消耗器(诸如制动升压器)的真空需求。这样,图3的程序300可被激活。然后,程序200结束。
在212,如果确定期望的发动机空气流小于阈值流量(Thr_f),则程序200继续到220,从而将公共阀(三通阀)设定到完全关闭的位置。这样,发动机可以是空转的。因此,在220,曲轴箱通风流和吸气器动力流中的每一个可被阻断。在222,当曲轴箱的第一端口和进气歧管之间没有流体连通时,曲轴箱通风可不直接发生进入进气歧管。类似地,在224,因为吸气器的动力出口和进气歧管不流体耦接,所以吸气器动力流以及因此吸气器真空产生可不发生。换句话说,可没有流体流通过公共三通阀进入进气歧管,并且通过停止补充空气流可获得期望的发动机空气流。
下一步,在226,当期望的发动机空气流大于阈值流量时,程序200将三通阀恢复到启用曲轴箱通风的位置。因此,可保持公共阀的完全关闭位置,直到期望的发动机空气流大于阈值流量。在一个示例中,当发动机不再空转时,通过三通阀可启用曲轴箱和进气歧管的流体耦接。例如,发动机转速可大于怠速。在另一个示例中,当变速器档位不处于空档时,三通阀可被调整到曲轴箱和进气歧管之间流体连通的其默认位置。
下一步,在228,程序200检查来自真空消耗器的任何真空需求。基于真空需求,可进一步调整三通阀的位置。然后,程序200结束。
现在转向图3,其示出用于基于来自真空消耗器的真空需求调整三通阀的位置的示例程序300。具体地,当期望真空时,可将三通阀从其初始位置(诸如启用曲轴箱和进气歧管之间的流体耦接的位置)调整到启用吸气器和进气歧管之间流体连通的位置。这样,将针对图1A、图1B以及图1C中示出的发动机系统100描述程序300,但是应当理解,在不偏离本公开的范围的情况下,类似的程序可与其它系统一起被使用。基于存储在控制器的存储器上的指令,并且结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1A描述的传感器)接收的信号,包括在本文中的用于进行程序300的指令可由控制器(诸如发动机系统100的控制器12)执行。根据下面描述的程序,控制器可采用发动机系统的发动机致动器,诸如图1A的致动器,从而调整发动机操作。
在304,程序300将三通阀放置在初始位置,以启用曲轴箱通风。在此,曲轴箱可通过公共阀50与进气歧管直接地流体连通,同时阻断吸气器动力流。如之前所述,当期望的发动机空气流大于Thr_f时,且当没有来自真空消耗器的真空需求时,启用曲轴箱通风的三通阀的位置,诸如图1A中示出的,可以是三通阀的默认位置,并且可被使用更长的持续时间(例如,总共的,但不是连续的),尤其是在发动机操作期间。
下一步,在306,程序300确定制动升压器中的真空(称为制动真空)是否低于阈值水平Thr_BV。在一个示例中,制动升压器的真空储蓄器中的真空的阈值水平可以是制动升压器操作需要的真空的最小水平。可通过压力传感器(诸如发动机系统100的压力传感器125)测量制动升压器的真空储蓄器中的压力。因此,当真空储蓄器中的真空水平低于阈值水平Thr_BV时,可需求真空用于补充制动升压器中真空储蓄器。
在此应当理解,尽管上面的示例示出制动升压器作为发动机系统100的真空消耗器,不过其它实施例中的发动机系统可包括可接收来自吸气器的真空的附加的不同的真空消耗装置。例如,除了制动升压器之外,替代发动机实施例中的真空消耗器可包括真空致动阀,诸如充气运动控制阀,以及诸如使用真空来抽取的燃料系统滤罐等等的部件。在这些情况下,可在程序300的316确定来自各种真空消耗器的真空需求。在本文的一个示例中,当真空消耗设备被致动时(例如,当真空致动的阀被致动时),可需求真空。在另一个示例中,如果真空消耗装置包括真空储蓄器,可确定装置的真空需求是否超过储蓄器中可用的真空。
回到程序300的306,如果确定制动升压器中的真空水平高于阈值水平Thr_BV,则程序300前进到320以将三通阀保持在其初始位置(如在304启用曲轴箱通风的初始位置)。另一方面,如果确认制动升压器的真空储蓄器中的制动真空水平低于阈值水平,则程序300前进到308,从而调整三通阀以启用吸气器动力流。在此,三通阀可从启用曲轴箱通风的初始位置转变到启用吸气器真空的产生的位置。具体地,现在可将三通阀放置在图1B中示出的位置,其中吸气器的动力流通过三通阀流体地耦接到进气歧管。
在310,通过改变三通阀的位置以启用吸气器动力流,可中断曲轴箱通风。此外,在312,通过吸气器的动力流可在吸气器吸入端口产生真空。当MAP低于CIP时,动力空气可通过吸气器从压缩机进口流动到进气歧管。相反地,当MAP高于CIP时,动力空气可通过吸气器从进气歧管流动到压缩机进口。此外,在314,可将在吸气器产生的真空提供到制动升压器真空储蓄器。
下一步,在316,程序300检查制动升压器的真空储蓄器中的真空水平是否高于阈值水平Thr_BV。如之前提及的,通过耦接到真空储蓄器的压力传感器可测量制动升压器的真空储蓄器中的真空水平(例如,负压水平)。如果真空水平保持在阈值水平以上,则程序300继续到318,从而将三通阀保持在允许吸气器动力流的位置。由于连续动力流的原因,通过吸气器可产生附加的真空,并且可将该真空供应到制动升压器(或需求真空的真空消耗器)。然后,程序300可返回到316。
但是,如果确定制动升压器的真空储蓄器中的真空水平高于阈值水平,则程序300前进到320,其中三通阀的位置被修改,并且返回到启用曲轴箱通风的其默认(和初始)位置。因此,一旦满足真空消耗器的真空需求,就可重新发起曲轴箱通风。具体地,当充足的真空被提供到真空储蓄器或真空消耗器时,可将三通阀返回到将曲轴箱的第一端口流体地耦接到进气歧管的其默认位置。然后,程序300结束。
这样,发动机系统100的控制器可主动地判定是发生曲轴箱通风还是启用吸气器动力流(并且由此,产生吸气器真空)。此外,在上述示例中,发动机操作的大部分持续时间期间,曲轴箱可被通风,而吸气器动力流可发生相对较短的持续时间。当发动机操作期间曲轴箱通风被启用时,如果从真空消耗器接收到对真空的需求,则可将三通阀从允许曲轴箱通风切换到启用吸气器动力流以用于产生吸气器真空。因此,可启用吸气器动力流来代替曲轴箱通风。同样地,通过较长持续时间地启用抽取曲轴箱气体,可以增强在图1A、图1B以及图1C中的发动机系统中的曲轴箱通风。另外,只有当从曲轴箱或吸气器动力流接收的空气流可不利地影响发动机操作时,三通阀可被完全地关闭。作为示例,在当期望的发动机空气流小于阈值流量Thr_f时的条件期间,可停止来自曲轴箱的空气流或来自吸气器的空气流。
因此,示例方法包括响应于期望的发动机空气流和来自真空消耗器的真空需求,通过电控阀选择性地启用曲轴箱通风流和吸气器动力流中的一个。在此,当期望的发动机空气流大于阈值流量时,可启用曲轴箱通风流。因此,当期望的发动机空气流大于阈值流量时,诸如在当发动机不在空转时的条件期间,发动机可从曲轴箱吸入空气。曲轴箱通风流可包括使燃料蒸气从所述升压发动机的曲轴箱流动通过曲轴箱通风(CV)阀以及电控阀,直接进入升压发动机的进气歧管。在另一个示例中,曲轴箱通风流可包括当升压发动机的进气歧管中的压力高于大气压(或在压缩机的进口的压力)时,在升压条件期间使燃料蒸气从升压发动机的曲轴箱流动到压缩机的进口。响应于来自真空消耗器的真空需求,可通过电控阀启用吸气器动力流。同样地,吸气器动力流可产生真空,其中真空可被供应到真空消耗器。吸气器动力流可包括通过电控阀使空气从压缩机的进口流动通过吸气器进入升压发动机的进气歧管。另选地,当进气歧管压力高于在压缩机进口的压力时,吸气动力流还可包括从进气歧管到压缩机的进口的气流。需注意,在示出的示例中,吸气器动力流可不流动通过CV阀,并且曲轴箱通风流可不流动通过吸气器。示例方法可还包括响应于期望的发动机空气流小于阈值流量,通过电控阀停止曲轴箱通风流和吸气器动力流中的每一个。
现在参考图4,其包括图400,其描绘包括三通阀(例如,图1A、图1B以及图1C的公共阀50)的诸如发动机系统100的发动机系统中的示例发动机操作。具体地,启用曲轴箱通风或吸气器动力流的三通阀的操作在图4中被示出。图400包括在曲线402的示例车辆中的制动踏板的位置,在曲线404的制动升压器中的真空水平(也称为负压),在曲线406的经由三通阀的曲轴箱通风(CV)流,在曲线408的通过吸气器的动力流(或者吸气器动力流,也称为AM流),在曲线410的三通阀的状态,在曲线412的期望的发动机空气流,在曲线414的发动机转速,以及在曲线416的加速器踏板的位置。
线407表示制动升压器中的真空的阈值水平,诸如程序300的Thr_BV。这样,线407可表示制动升压器储蓄器中的最小阈值真空。线413表示发动机空气的阈值流量,诸如Thr_f。三通阀的状态能够在允许CV流的默认位置(或第一位置)、仅仅允许吸气器动力流的位置(诸如第二位置)以及阻断CV流和吸气器动力流中的每一个的位置(诸如第三位置)之间变化。在三通阀的第三位置,可不允许曲轴箱通风流(进入进气歧管,或者经由来自进气歧管的升压空气)。同时,在三通阀在第三位置的情况下,还可不允许吸气器动力流。相对于沿x轴的时间绘制出上面列出的曲线。同样地,时间从x轴的左边到x轴的右边增加。需注意,当在默认位置时通过三通阀(曲线406)的CV流可包括当MAP<CIP时从曲轴箱到进气歧管的渗漏气体的流动,或者当MAP>CIP时从进气歧管到曲轴箱的升压空气的较小的流动。
在x轴上的t0和t1之间,在加速器踏板和制动踏板中的每一个被释放(或“关停”)的情况下,发动机可以是空转的。例如,在t1之前,发动机起动可已经发生。因为发动机在空转,所以期望的发动机空气流速可低于阈值流量(线413)。因此,将三通阀放置在第三位置,其可以是其完全关闭的位置(曲线410)。因此通过三通阀的CV流和通过三通阀的吸气器动力流都被阻断。此外,可不存在直接进入进气歧管的CV流(曲线406),并且还可不启用吸气器动力流(曲线408)。另外,在t1之前,因为制动升压器真空的水平高于阈值水平(线407),所以制动升压器真空水平可以是充足的。
在t1,扭矩需求突然增加的情况下,加速器踏板可被完全地压下以发起踩加速器踏板条件。因此,发动机转速急剧地增加到较高转速,并且期望的发动机空气流显著地大于阈值流量。响应于期望的发动机空气流改变到大于阈值流量,通过将三通阀放置在其默认(或第一)位置,可启用曲轴箱通风流。在本文,三通阀可启用曲轴箱(具体地,曲轴箱144的油分离器86)和进气歧管44之间的流体连通。因此,在t1可启用CV流(曲线406),而吸气器动力流继续被阻断(曲线408)。同样地,在t1和t2之间,发动机可被升压,并且曲轴箱通风流可沿压缩机进口的方向发生。在本文,来自进气歧管的升压空气可通过三通阀(以及CV阀)进入曲轴箱,并且将渗漏气体从曲轴箱抽取到压缩机的上游。
在t2,通过发动机操作者可应用制动踏板(例如,压下到小的程度,或朝“打开”压下),此时制动升压器储蓄器中的真空被消耗以启用车轮制动。随着制动应用继续,制动升压器储蓄器中的真空量减少。但是,储蓄器内的真空的水平保持在阈值407以上。由于制动应用和加速器踏板的同时释放,发动机转速可减小,从而减少发动机扭矩输出。为了减少发动机扭矩输出和发动机转速,可将进气节气门调整到更加关闭的位置,从而减少进入发动机的发动机空气流。同样地,期望的发动机空气流在t2也减少,但是保持高于阈值流量(线413)。
在t3,制动踏板被释放,并且加速器踏板被压下到近似压下一半的位置。此外,发动机可在稳态条件下开始操作。稳态条件可包括期望的发动机空气流大于阈值流量。因此,三通阀继续在其第一位置,从而允许曲轴箱通风。在稳态操作期间,进气歧管可具有浅真空。因此,曲轴箱通风现在可发生以直接进入进气歧管。在此,来自压缩机上游的新鲜空气被容纳在曲轴箱中,从而启用经由CV阀和三通阀直接进入进气歧管的曲轴箱气体抽取。在t3和t4之间,因为制动踏板被释放,所以制动升压器中的真空水平保持在t3达到的水平。
在t4,可再次应用制动踏板。与在t2的制动踏板应用相比,在t4制动踏板应用可以是更有力的(例如,压下地更快且更远)。因此,制动升压器内的真空水平的急剧下降被观察到。具体地,在t4的更用力的制动踏板应用可导致在t5的制动升压器的真空储蓄器内的真空损耗到阈值水平以下(线407)。随着制动踏板被应用,在t4和t5之间,在加速器踏板被释放的同时发动机转速可减小。
在t5,响应于制动升压真空下降到低于阈值水平,控制器可接收对附加真空的需求。在t5,制动踏板被释放,并且加速器踏板可再次被压下到大约一半,从而使发动机返回到稳态操作。因为在t5期望的发动机空气流继续比阈值流量大,所以现在将三通阀从启用曲轴箱通风的位置调整到例如通过启用吸气器动力流而启用在吸气器的真空产生的位置。这样,在吸气器动力流被发起的同时,可暂停曲轴箱通风。需注意,因为进气歧管可具有浅真空,所以进气歧管中的真空会不足以补充制动升压器真空储蓄器。
在三通阀处于仅仅允许吸气器动力流(曲线410)的第二位置的情况下,在t5可以发起通过吸气器的动力流(曲线408),而同时中断通过三通阀的曲轴箱通风流(曲线406)。因此,在t5,三通阀启用在吸气器的动力出口和进气歧管之间的流体连通,而同时禁用在曲轴箱的第一端口和进气歧管之间的流体连通。
在t5和t6之间,在吸气器产生的真空被应用到制动升压器。因此,在t5和t6之间,储蓄器中的真空水平朝阈值407增加,并且增加到高于阈值407。
因此,用于升压发动机的示例方法可包括在第一条件期间,使曲轴箱通风流流动到进气歧管,同时不使吸气器动力流流动,以及在第二条件期间,启用吸气器动力流同时不使曲轴箱通风流流动到进气歧管,以及在第三条件期间,不使曲轴箱通风流和吸气器动力流中的每一个流动。第一条件、第二条件以及第三条件可彼此互相排斥。第一条件可包括期望的发动机空气流大于阈值流量(诸如图400的t1和t5之间),第二条件可包括真空消耗装置中的真空水平低于阈值水平(诸如图400中在t5时),以及第三条件可包括期望的发动机空气流小于阈值流量(诸如图400的t0和t1之间)。第二条件可还包括期望的发动机空气流大于阈值流量。
返回到图400,在t6,可应用制动踏板以使车辆变慢直到逐渐地静止。随着发动机开始空转,发动机转速可下降到怠速。同样地,加速器踏板在t6之后可被完全地释放。在发动机减速到空转的情况下,期望的发动机空气流在t6下降到阈值流量(线413)以下。因此,三通阀被调整到完全关闭(例如,第三)位置,从而阻断吸气器动力流。也可阻断通过三通阀的CV流。因此,可在t6停止吸气器真空产生,并且可停止供应到制动升压器的真空。
在t6的制动踏板应用还导致制动升压器的真空水平的减小。因为在t6的制动升压器的真空水平刚好在阈值水平以上,所以在t6的制动踏板应用导致真空水平在t7下降到阈值水平以下。尽管制动升压器真空水平在t7低于阈值水平,但是因为期望的发动机空气流保持低于阈值流量,所以不能启用吸气器动力流。因此,吸气器真空不能产生,并且可不被供应到制动升压器。在一些示例中,现在可通过来自进气歧管的真空补充制动升压器。
因此,在t7和t8之间,随着继续应用制动踏板,制动升压器中的真空水平可保持在阈值以下。作为示例,可在交通灯处停止车辆。如果制动升压器正从进气歧管接收真空,则真空水平可不会进一步下降。此外,在t7和t8之间,三通阀可保持在其完全关闭的位置,以阻断通过其的任何流体。详细来讲,在t6和t8之间,当三通阀被完全关闭时,可没有气体从曲轴箱流动通过三通阀,并且吸气器动力流也可不发生通过三通阀。
在t8,随着加速器踏板被压下,发动机空转可结束,并且发动机转速增加以将车辆设定成运动。同时,制动踏板被释放。此外,期望的发动机空气流增加到大于阈值流量。响应于期望的发动机空气流的增加,以及真空水平低于阈值水平(线407),可将三通阀调整到第二位置,从而启用在吸气器处的真空产生。因此,在t8,在通过三通阀的CV流保持被隔断的同时(曲线406),吸气器动力流可开始(曲线408)。现在可在吸气器处产生真空,然后其可被供应到制动升压器。因此,制动升压器中的真空水平稳定地增加经过t8,并且在t9达到足够的真空水平。响应于制动升压器中足够的真空水平,以及期望的发动机空气流大于阈值流量,现在可将三通阀调整到第一位置(或默认位置),从而启用通过三通阀的CV流。因此,在CV流被启用的同时,可中断吸气器动力流。
这样,可将三通阀调整到下面三个位置中的一个:允许具有新鲜空气(或升压空气)的曲轴箱通风流的第一位置、允许吸气器动力流以产生吸气器真空的第二位置、以及阻断通过三通阀的任何流体流的第三位置。只有当期望的发动机空气流(基于空气燃料比和发动机条件)小于阈值流量时,可利用三通阀的第三位置。因此,可将三通阀放置在第三位置基本上较短的发动机操作的持续时间。当真空消耗器指示对补充的需要时,可需求吸气器真空。因此,可将三通阀定位在相对于第二位置或第三位置、允许曲轴箱通风显著较长的持续时间的第一位置。需注意,在期望的发动机空气流大于阈值流量的同时,响应于来自真空消耗器的真空需求,可将三通阀放置在用于吸气器动力流的第二位置。
用于升压发动机的另一个示例方法可包括响应于确定的制动器致动,通过调整阀(诸如发动机系统100的三通阀)来中断来自曲轴箱蒸气流。确定的制动器致动可包括制动升压器中真空水平的减小,真空水平减小到低于阈值水平。作为示例,图400中t4处的制动器致动将制动升压器中的真空水平减小到低于阈值水平。调整阀可包括调整所述阀以启用通过吸气器的动力流,吸气器耦接到制动升压器,并且其中通过吸气器的动力流产生真空。方法可包括响应于制动升压器中的真空水平高于阈值水平以及期望的发动机空气流大于阈值流量(诸如在图400中的t9)中的每一个,调整阀以启用来自曲轴箱的蒸气流(包括曲轴箱蒸气)并且中断通过吸气器的动力流。方法可包括响应于期望的发动机空气流低于阈值流量(例如,如在图400中的t6),调整阀以中断来自曲轴箱的蒸气流以及通过吸气器的动力流中的每一个。需注意,阀可以是电控的,并且其中调整阀可包括通过控制器(诸如发动机系统100的控制器12)命令阀。
这样,可从升压发动机的曲轴箱更有效地抽取燃料蒸气和渗漏气体。三通阀可允许相对于在吸气器处的真空产生,曲轴箱通风具有更长持续时间。另外,三通阀还可允许相对于用于中断直接进入进气歧管的补充空气流(例如,第三位置,或完全关闭的位置),曲轴箱通风具有更长持续时间。使用三通阀的技术效应是使得来自曲轴箱的通风量增加,这也提供曲轴箱的油分离器的效率的增加。另外,可增加在短的发动机运行持续时间期间的发动机性能。另外,单个阀可被用来控制曲轴箱通风和吸气器动力流中的每一个,从而允许部件的减少,并且由此减少花费和封装问题。
作为一个实施例,示例系统可包括:包括压缩机的升压发动机;包括耦接到升压发动机的曲轴箱的曲轴箱通风(CV)阀的曲轴箱通风系统;能够产生真空的吸气器,所述吸气器耦接到真空消耗器;耦接到曲轴箱和吸气器中的每一个的三通阀;以及具有存储在非瞬时存储器中的计算机可读指令的控制器,所述指令用于响应于来自真空消耗器的真空需求,调整三通阀,以启用通过吸气器的动力流,而不是启用曲轴箱通风流。三通阀可被耦接在CV阀和发动机的进气歧管中间,并且其中三通阀被耦接在吸气器和进气歧管中间。控制器还包括响应于来自真空消耗器的真空需求被满足,调整三通阀以启用曲轴箱通风流的附加指令。控制器还包括,用于响应于期望的发动机空气流低于阈值流量,修改三通阀以阻断曲轴箱通风流和通过吸气器的动力流中的每一个的指令。
需注意,包括在本文的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非瞬时存储器中,且由控制系统进行,所述控制系统包括与各种传感器、致动器以及其它发动机硬件组合的控制器。本文描述的专用程序可表示任何数量的处理策略,诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等中的一个或多个。同样地,示出的各种动作、操作和/或功能可以示出的顺序、并行执行或在一些情况下省略。同样地,处理的顺序不一定需要实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点,而是为了便于说明和描述被提供的。根据使用的特定策略,可重复执行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外,所描述的动作、操作和/或功能可用图表表示被编程进发动机控制系统中计算机可读存储介质的非瞬时存储器的代码,其中通过执行系统中的指令进行所述动作,所述系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。
应该理解,本文公开的构造和程序在本质上是示例性的,且这些具体实施例不应考虑视为限制性意义,因为许多变化是可能的。例如,以上技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括所有新颖的和非显而易见的组合以及各种系统和构造和本文公开的其它特征、功能和/或特性的子组合。
下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。应该理解,这些权利要求包括一个或多个此类元件的结合,既不要求也不排除两个或多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过在这个或相关申请的新权利要求的提出被要求保护。此类权利要求,无论是更宽于、更窄于、等于或不同于原始的权利要求的范围,也被视为包括在本公开的主题之内。
Claims (20)
1.一种用于升压发动机的方法,包括:
响应于期望的发动机空气流和来自真空消耗器的真空需求,经由电控阀选择性地启用曲轴箱通风流和吸气器动力流中的一个。
2.根据权利要求1所述的方法,其中当所述期望的发动机空气流大于阈值流量时,启用曲轴箱通风流。
3.根据权利要求2所述的方法,其中曲轴箱通风流包括使燃料蒸气从所述升压发动机的曲轴箱流动通过曲轴箱通风阀即CV阀和所述电控阀、直接进入所述升压发动机的进气歧管。
4.根据权利要求3所述的方法,其中响应于来自所述真空消耗器的所述真空需求,经由所述电控阀启用所述吸气器动力流,并且其中所述吸气器动力流在吸气器处产生真空,所述真空被供应到所述真空消耗器。
5.根据权利要求4所述的方法,其中吸气器动力流包括经由所述电控阀使空气从压缩机的进口流动通过吸气器、进入所述升压发动机的所述进气歧管。
6.根据权利要求5所述的方法,其中吸气器动力流不流动通过所述CV阀,并且其中所述曲轴箱通风流不流动通过所述吸气器。
7.根据权利要求3所述的方法,其还包括响应于所述期望的发动机空气流小于所述阈值流量,经由所述电控阀同时停止曲轴箱通风流和吸气器动力流中的每一个。
8.一种用于升压发动机的方法,包括:
在第一条件期间,
使曲轴箱通风流流动到进气歧管,而不使吸气器动力流流动;以及在第二条件期间,
启用吸气器动力流,而不使曲轴箱通风流流动到所述进气歧管;以及在第三条件期间,
不使曲轴箱通风流和吸气器动力流中的每一个流动。
9.根据权利8所述的方法,其中所述第一条件、所述第二条件以及所述第三条件彼此互相排斥。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述第一条件包括期望的发动机空气流大于阈值流量,并且其中所述第二条件包括真空消耗装置中真空水平低于阈值水平,并且其中所述第三条件包括所述期望的发动机空气流小于所述阈值流量。
11.一种用于升压发动机的方法,其包括:
响应于确定的制动器致动,通过调整阀中断来自曲轴箱的蒸气流。
12.根据权利要求11所述的方法,其中确定的制动器致动还包括制动升压器中真空水平的减小,所述真空水平减小到低于阈值水平。
13.根据权利要求12所述的方法,其中调整所述阀包括调整所述阀以启用通过吸气器的动力流,所述吸气器耦接到所述制动升压器,并且其中通过所述吸气器的所述动力流产生真空。
14.根据权利要求13所述的方法,其还包括响应于所述制动升压器中的真空水平高于所述阈值水平以及期望的发动机空气流大于阈值流量中的每一个,调整所述阀以启用来自所述曲轴箱的蒸气流,并且中断通过所述吸气器的动力流。
15.根据权利要求14所述的方法,其还包括响应于所述期望的发动机空气流小于所述阈值流量,调整所述阀以中断来自所述曲轴箱的蒸气流以及通过所述吸气器的动力流中的每一个。
16.根据权利要求11所述的方法,其中所述阀是电控的,并且其中调整所述阀包括经由控制器命令所述阀。
17.一种系统,其包括:
升压发动机,其包括压缩机;
曲轴箱通风系统,其包括耦接到所述升压发动机的曲轴箱的曲轴箱通风阀即CV阀;
吸气器,其能够产生真空,所述吸气器耦接到真空消耗器;
三通阀,其耦接到所述曲轴箱和所述吸气器中的每一个;以及
控制器,其具有存储在非瞬时存储器中的计算机可读指令,所述计算机可读指令用于:
响应于来自所述真空消耗器的真空需求,
调整所述三通阀以启用通过所述吸气器的动力流,而不是启用曲轴箱通风流。
18.根据权利要求17所述的系统,其中所述三通阀被耦接在所述CV阀和所述发动机的进气歧管中间,并且其中所述三通阀被耦接在所述吸气器和所述进气歧管中间。
19.根据权利要求18所述的系统,其中所述控制器包括用于响应于来自所述真空消耗器的所述真空需求被满足,调整所述三通阀以启用曲轴箱通风流的进一步指令。
20.根据权利要求18所述的系统,其中所述控制器包括用于响应于期望的发动机空气流小于阈值流量,改变所述三通阀以阻断曲轴箱通风流和通过所述吸气器的动力流中的每一个的进一步指令。
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