DE102014223765A1 - High-performance vacuum venturi pump - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Venturi-Ventilanordnung bereitgestellt, und zwar mit einem Strömungsrohr, einem integral mit dem Strömungsrohr ausgebildeten oberen Anschluss, einem innerhalb des Strömungsrohres angeordneten Strömungshohlraum, einem als Teil des Strömungsrohres ausgebildeten Einlass, so dass der Einlass einen Teil des Strömungshohlraumes bildet, einem als Teil des Strömungsrohres ausgebildeten Auslass, so dass der Auslass einen Teil des Strömungshohlraumes bildet, und einer in dem Strömungsrohr angeordneten Venturidüse. Unter Druck stehende Luft strömt in den Strömungshohlraum von dem Einlass her, so dass die unter Druck stehende Luft um die Venturidüse herum strömt. Spüldampf strömt in den Strömungshohlraum von dem oberen Anschluss her, wobei die Strömungsrate der unter Druck stehenden Luft nach einem Herumströmen um die Venturidüse erhöht ist, wodurch die Strömung des Spüldampfes erhöht ist, nachdem der Spüldampf mit der unter Druck stehenden Luft im Strömungsrohr vermischt ist.There is provided a venturi valve assembly having a flow tube, an upper port integrally formed with the flow tube, a flow cavity disposed within the flow tube, an inlet formed as part of the flow tube, such that the inlet forms part of the flow cavity, one Part of the flow tube formed outlet, so that the outlet forms part of the flow cavity, and arranged in the flow tube Venturi. Pressurized air flows into the flow cavity from the inlet so that the pressurized air flows around the venturi. Flushing steam flows into the flow cavity from the upper port, the flow rate of the pressurized air being increased after flowing around the venturi, whereby the flow of purging vapor is increased after the purging vapor is mixed with the pressurized air in the flow tube.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft allgemein eine Optimierung eines Luftstroms und eines Spüldampfes in einem Luftstromsystem eines Fahrzeuges.The invention generally relates to optimization of airflow and purging steam in an airflow system of a vehicle.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Turbolader werden gemeinhin zur Steigerung der Leistung eines Fahrzeugmotors verwendet. Turbolader umfassen eine Turbine, welche unter Druck stehende Luft erzeugt, wobei die Luft zur Erhöhung des Verbrennungsdruckes in den Motor gedrückt wird, wobei dadurch die vom Motor erzeugte Leistung gesteigert wird.Turbochargers are commonly used to increase the power of a vehicle engine. Turbochargers include a turbine that generates pressurized air, wherein the air is forced into the engine to increase the combustion pressure, thereby increasing the power generated by the engine.
Bei einigen turboaufgeladenen Systemen wird ein Teil der unter Druck stehenden Luft zur Erzeugung eines Vakuums und Induzierung eines Flusses von Spüldampf abgelassen. Das erzeugte Vakuum wird als Teil eines Spülsystems verwendet, wo das Spülsystem Spüldämpfe von einem Kraftstofftank durch verschiedene Leitungen leitet, um die Dämpfe in den Einlasskrümmer des Motors zurückzuleiten, und diese Dämpfe durch Verbrennung abzubrennen bzw. abzubauen.In some turbocharged systems, a portion of the pressurized air is released to create a vacuum and induce a flow of purge vapor. The generated vacuum is used as part of a purge system where the purge system conducts purge vapors from a fuel tank through various conduits to recirculate the vapors into the intake manifold of the engine and burn off these vapors by combustion.
Derzeitige Turbospülsysteme verwenden zur Ermöglichung eines Spülens des Verdampfungssystems bei aktiviertem Turbolader (das heißt, der Einlasskrümmer steht unter positivem Druck) einen Venturivakuumerzeuger (wie zum Beispiel eine Vakuumpumpe). Die Vakuumpumpe verwendet oftmals beträchtliche Mengen der durch den Turbolader erzeugten unter Druck stehenden Luft, wodurch die durch den Turbolader erzeugte Leistungssteigerung vermindert wird. Jedoch ist es wünschenswert, zur Maximierung der Leistungssteigerung so viel von der unter Druck stehenden Luft wie möglich für den Motor zu verwenden. Zur Begrenzung der Menge an durch die Pumpe laufender Turboluft, und zur zeitweisen Maximierung der Motorleistung, wurde zur Änderung der Menge des durch die Vakuumpumpe (Venturidüse) gehenden Stromes ein Turbo-Bypassschaltventil (BSV) verwendet.Current turbo-spar systems use a venturi vacuum generator (such as a vacuum pump) to allow purging of the vaporization system with the turbocharger activated (that is, the intake manifold is under positive pressure). The vacuum pump often uses significant amounts of the pressurized air generated by the turbocharger, thereby reducing the increase in power produced by the turbocharger. However, it is desirable to use as much of the pressurized air as possible for the engine to maximize performance. To limit the amount of turbo air passing through the pump and to temporarily maximize engine power, a turbo bypass switching valve (BSV) was used to change the amount of flow passing through the vacuum pump (venturi).
Jedoch reduziert diese Lösung immer noch die Effizienz des Turboladers durch Umleiten einiger der unter Druck stehenden Luft zur Vakuumpumpe, anstatt des Leitens zum Einlasskrümmer des Motors. Es ist deshalb wünschenswert, die Effizienz der Vakuumpumpe zu maximieren, und die Menge des vom Turbolader weggeleiteten Luftstroms zu minimieren.However, this solution still reduces the efficiency of the turbocharger by diverting some of the pressurized air to the vacuum pump rather than directing it to the intake manifold of the engine. It is therefore desirable to maximize the efficiency of the vacuum pump and to minimize the amount of airflow conducted away from the turbocharger.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die vorliegende Erfindung besteht in einer Ventilanordnung, welche als Teil eines Dampfspülsystems verwendet wird, welches ein mit Hilfe einer Venturidüse erzeugtes Vakuum verwendet, um Spüldampf von einem Behälter durch das Spülsystem zu leiten, und in einen Einlasskrümmer hinein.The present invention is a valve assembly which is used as part of a steam purging system which utilizes a venturi-generated vacuum to direct purging steam from a container through the purging system and into an intake manifold.
In einer Ausführungsform besteht die vorliegende Erfindung in einer Venturi-Ventilanordnung mit einem Strömungsrohr, einem integral mit dem Strömungsrohr ausgebildeten oberen Anschluss, einem innerhalb des Strömungsrohres angeordneten Strömungshohlraum, einem als Teil des Strömungsrohres ausgebildeten Einlass, so dass der Einlass einen Teil des Strömungshohlraumes bildet, einem als Teil des Strömungsrohres ausgebildeten Auslass, so dass der Auslass einen Teil des Strömungshohlraumes bildet, und eine in dem Strömungsrohr angeordnete Venturidüse. Unter Druck stehende Luft strömt von dem Einlass in den Strömungshohlraum hinein, so dass die unter Druck stehende Luft um die Venturidüse herum strömt. Spüldampf strömt von dem oberen Anschluss her in den Strömungshohlraum hinein, wobei die Strömungsrate der unter Druck stehenden Luft nach Herumströmen um die Venturidüse erhöht ist, wodurch die Strömung des Spüldampfes erhöht ist, nachdem der Spüldampf mit der unter Druck stehenden Luft in dem Strömungsrohr vermischt ist. Der Spüldampf strömt von dem oberen Anschluss in einem Bereich des Strömungshohlraumes stromabwärts von der Venturidüse.In one embodiment, the present invention resides in a venturi valve assembly having a flow tube, an upper port integrally formed with the flow tube, a flow cavity disposed within the flow tube, an inlet formed as part of the flow tube such that the inlet forms part of the flow cavity, an outlet formed as part of the flow tube so that the outlet forms part of the flow cavity, and a venturi arranged in the flow tube. Pressurized air flows from the inlet into the flow cavity so that the pressurized air flows around the venturi. Flushing vapor flows from the upper port into the flow cavity, the flow rate of the pressurized air being increased after flowing around the venturi, whereby the flow of purging vapor is increased after the purging vapor is mixed with the pressurized air in the flow tube , The purge vapor flows from the upper port in an area of the flow cavity downstream of the venturi.
Die Venturidüse umfasst einen Pin-Abschnitt mit einem vorderen Bereich und einem hinteren Bereich, wenigstens einer Rippe, welche in einer Ausführungsform aus einer Mehrzahl von Rippen bestehen kann, und mit dem vorderen Bereich des Pin-Abschnittes verbunden ist, so dass die Rippe den Pin-Abschnitt in dem Strömungsrohr unterstützt, und mit einem Abdeckabschnitt, welcher mit dem vorderen Bereich des Pin-Abschnittes verbunden ist. Ein Teil der hinteren Oberfläche des Abdeckabschnittes steht in Kontakt mit der vorderen Oberfläche des Strömungsrohres, wenn die Venturidüse in dem Strömungsrohr positioniert ist.The Venturi nozzle includes a pin portion having a front portion and a rear portion, at least one rib, which in one embodiment may consist of a plurality of ribs and is connected to the front portion of the pin portion, so that the rib is the pin Section supported in the flow tube, and with a cover portion which is connected to the front portion of the pin portion. A part of the rear surface of the cover portion is in contact with the front surface of the flow tube when the venturi is positioned in the flow tube.
Die Venturi-Ventilanordnung umfasst ebenso einen Bereich mit einem ersten Durchmesser (erster Durchmesser-Bereich) und einem Bereich mit einem zweiten Durchmesser (zweiter Durchmesser-Bereich), welche als Teil des Einlasses ausgebildet sind. Der Bereich mit dem ersten Durchmesser nimmt die unter Druck stehende Luft von einer Leitung auf, wobei der Bereich mit dem zweiten Durchmesser im Wesentlichen den hinteren Bereich des Pin-Abschnittes umgibt.The venturi valve assembly also includes an area having a first diameter (first diameter area) and a second diameter (second diameter area) area formed as part of the inlet. The first diameter portion receives the pressurized air from a conduit, the second diameter portion substantially surrounding the rear portion of the pin portion.
In einer Ausführungsform beträgt der Bereich mit dem zweiten Durchmesser wenigstens 0,0127 cm mehr als der Durchmesser des hinteren Bereiches des Pin-Abschnittes.In one embodiment, the second diameter portion is at least 0.0127 cm more than the diameter of the rear portion of the pin portion.
Die Rippe umfasst einen mit dem Abdeckabschnitt verbundenen Außenflanschabschnitt, und einen mit dem vorderen Bereich des Pin-Abschnittes und dem Außenflanschabschnitt verbundenen Innenflanschabschnitt. Der Außenflanschabschnitt und der Innenflanschabschnitt sind in Kontakt mit der inneren Oberfläche des sich verjüngenden Einlasses, um die Venturidüse in dem Strömungsrohr zu platzieren. The rib includes an outer flange portion connected to the cover portion, and an inner flange portion connected to the front portion of the pin portion and the outer flange portion. The outer flange portion and the inner flange portion are in contact with the inner surface of the tapered inlet to place the venturi in the flow tube.
In einer Ausführungsform weist der hintere Bereich des Pin-Abschnittes einen größeren Durchmesser auf als der vordere Bereich des Pin-Abschnittes.In one embodiment, the rear portion of the pin portion has a larger diameter than the front portion of the pin portion.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der im Folgenden bereitgestellten detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es wird davon ausgegangen, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung widerspiegeln, lediglich für Zwecke der Darstellung gedacht sind und den Umfang der Erfindung nicht beschränken sollen.Further fields of application of the present invention will become apparent from the detailed description provided hereinafter. It is understood that the detailed description and specific examples, while reflecting the preferred embodiment of the invention, are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:The present invention will become more fully understood from the detailed description and the accompanying drawings, wherein:
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed Description of the Preferred Embodiments
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform bzw. der bevorzugten Ausführungsformen hat lediglich beispielhaften Charakter und soll in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen beschränken.The following description of the preferred embodiment (s) is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its application, or uses.
Ein Diagramm eines Luftstrom-Systems eines Fahrzeuges mit einer Venturi-Pumpe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist in
Eine Mehrzahl von Leitungen stellt ebenfalls eine fluide Verbindung zwischen den unterschiedlichen Komponenten bereit. Luft strömt durch die Leitungen zwischen den unterschiedlichen Komponenten, wobei die Richtung des Luftstromes durch die Leitungen variiert, und zwar in Abhängigkeit von der Betriebsart jeder Komponente. Insbesondere gibt es eine erste Leitung
Eine vierte Leitung
Eine siebente Leitung
Im Betrieb, wenn der Turbolader
Dieses selbe Vakuum verursacht außerdem, dass sich das zweite Sperrventil
Bei aktiviertem Turbolader
Das Ventil
Bei geschlossenem Ventil
Wenn der Turbolader
Wie oben erwähnt wurde, wenn der Turbolader
In einem Teil des Strömungsrohres
Der Pin-Abschnitt
Jede Rippe
Der Luftstrom durch das Strömungsrohr
Der gewünschte COP-Wert in dieser Ausführungsform wird nicht nur durch die sich verjüngende Form der zweiten inneren Oberfläche
Der Bereich
Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
Die Ventilanordnung
Die Beschreibung der Erfindung hat lediglich beispielhaften Charakter und somit sollen Änderungen, welche nicht vom Grundgedanken der Erfindung abweichen, innerhalb des Umfanges der Erfindung liegen. Solche Änderungen sollen nicht als eine Abkehr vom Grundgedanken und Umfang der Erfindung betrachtet werden.The description of the invention is merely exemplary in nature and, thus, variations which do not depart from the spirit of the invention are intended to be within the scope of the invention. Such changes are not to be considered as a departure from the spirit and scope of the invention.
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