DE102014224975A1

DE102014224975A1 - Bidirektionales Sauggebläse mit Ventilen für die Pumpensteuerung und die Unterdruckerzeugung

Info

Publication number: DE102014224975A1
Application number: DE102014224975.9A
Authority: DE
Inventors: Eric Luehrsen; Ross Dykstra Pursifull
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2015-06-11
Also published as: US20150159601A1; US9599075B2; MX2014015032A; MX368924B; RU2665791C2; US20170082073A1; CN204610092U; RU2014149774A; US10167826B2; RU2014149774A3

Abstract

Ein Sauggebläse, das zwischen einen Einlass eines Kompressors und einen Einlasskrümmer der Kraftmaschine gekoppelt ist, kann Schall/Überschall-Ausdehnungskurven sowohl für die Vorwärts- als auch für die Rückwärtsströmung durch das Sauggebläse enthalten. Eine Saugströmung kann in eine erste Mitreißöffnung, die eine Umgebungsseite des Sauggebläses mit einer Unterdruckquelle gekoppelt, während der Rückwärtsströmung durch das Sauggebläse eintreten, wohingegen eine Saugströmung in eine zweite Mitreißöffnung, die eine Krümmerseite des Sauggebläses mit der Unterdruckquelle koppelt, eintreten kann, wobei die erste Mitreißöffnung bezüglich einer Nennneigung des Sauggebläses versenkt ist, um die durch die Öffnung während der Vorwärtsströmung durch das Sauggebläse verursachte Strömungsunterbrechung zu verringern. Ein Radialströmungs-Sauggebläseabsperrventil, das mit dem Sauggebläse in Reihe angeordnet ist, kann gesteuert werden, um die Antriebströmung durch das Sauggebläse freizugeben oder zu sperren, wobei die Antriebströmung in einer Richtung, die zu einer Antriebströmungsachse des Sauggebläses senkrecht ist, in das Ventil eintreten kann, wenn das Ventil offen ist.

Description

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein bidirektionales Sauggebläse mit Ventilen, das einen Einlasskompressor in einem Kraftmaschinensystem umgeht. In einem Beispiel kann eine Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse über die Steuerung eines Sauggebläse-Absperrventils gesteuert werden, um die Unterdruckerzeugung während der Bedingungen ohne Aufladung bereitzustellen und um die Kompressor-Rückführungsströmung bereitzustellen, während während der Bedingungen mit Aufladung Unterdruck erzeugt wird.
Die Turboaufladung einer Kraftmaschine ermöglicht es der Kraftmaschine, eine Leistung bereitzustellen, die zu der einer Kraftmaschine mit größerem Hubraum ähnlich ist. Folglich kann die Turboaufladung den Betriebsbereich einer Kraftmaschine erweitern. Turbolader funktionieren durch das Komprimieren der Einlassluft in einen Kompressor über eine durch die Abgasströmung betriebene Turbine. Unter bestimmten Bedingungen können die Durchflussmenge und das Druckverhältnis über dem Kompressor zu Pegeln fluktuieren, die zu Geräuschstörungen und in ernsteren Fällen zu Leistungsproblemen und zur Verschlechterung des Kompressors führen können. Ein derartiges Kompressorpumpen kann durch ein oder mehrere Kompressorumgehungsventile (CBVs) abgeschwächt werden. Die CBVs können komprimierte Luft vom Kompressorauslass zum Kompressoreinlass zurückführen und können folglich in einem Kanal angeordnet sein, der in einigen Beispielen stromaufwärts des Kompressors und stromabwärts des Kompressors an den Einlass gekoppelt ist. In einigen Beispielen können kontinuierliche CBVs (CCBVs) verwendet werden, die eine kontinuierliche und kontinuierlich variable Zirkulationsströmung von einem Ort stromabwärts des Kompressors zu einem Ort stromaufwärts des Kompressors bereitstellen. Die CCBVs können eine Aufladungssteuerung und die Vermeidung des Kompressorpumpens bereitstellen und können ferner ein unangenehmes hörbares Geräusch verhindern. Die Aufnahme derartiger Ventile kann jedoch signifikante Komponenten- und Betriebskosten zu den Kraftmaschinensystemen hinzufügen.
Den Kraftmaschinen können außerdem ein oder mehrere Sauggebläse enthalten, die in ein Kraftmaschinensystem gekoppelt sein können, um die Kraftmaschinen-Luftströmung für die Erzeugung von Unterdruck für die Verwendung durch verschiedene Unterdruck verbrauchende Vorrichtungen, die unter Verwendung von Unterdruck betätigt werden, (z. B. einen Bremskraftverstärker) nutzbar zu machen. Die Sauggebläse (die alternativ als Ejektoren, Venturi-Pumpen, Strahlpumpen und Injektoren bezeichnet werden können) sind passive Vorrichtungen, die eine kostengünstige Unterdruckerzeugung bereitstellen, wenn sie in Kraftmaschinensystemen verwendet werden. Eine durch ein Sauggebläse erzeugte Menge des Unterdrucks kann durch das Steuern der Antriebsluft-Durchflussmenge durch das Sauggebläse gesteuert werden. Wenn Sauggebläse z. B. in einem Einlasssystem einer Kraftmaschine enthalten sind, können sie Unterdruck unter Verwendung der Energie erzeugen, die andernfalls zur Drosselung verloren würde, wobei der erzeugte Unterdruck in durch Unterdruck angetriebenen Vorrichtungen, wie z. B. Bremskraftverstärkern, verwendet werden kann.
Während Sauggebläse Unterdruck bei niedrigeren Kosten und mit verbessertem Wirkungsgrad im Vergleich zu elektrisch angetriebenen oder durch die Kraftmaschine angetriebenen Unterdruckpumpen erzeugen können, kann es notwendig sein, ein Sauggebläse-Absperrventil einzubeziehen, um die Strömung durch das Sauggebläse zu regeln. Durch das Steuern des Öffnungsbetrags des Ventils können die Menge der durch das Sauggebläse strömenden Luft und die Luftdurchflussmenge verändert werden, wobei dadurch die Unterdruckerzeugung eingestellt wird, wie sich die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. der Einlasskrümmerdruck, ändern. Das Hinzufügen von Ventilen zu den Kraftmaschinensystemen kann jedoch abermals signifikante Komponenten- und Betriebskosten hinzufügen. Während sich ferner eine Tür oder ein Tor eines typischen Sauggebläse-Absperrventils während einer Richtung der Strömung durch das Ventil leicht öffnen kann, kann die Strömung in der entgegengesetzten Richtung eine Kraft in einer Richtung ausüben, die dem Öffnen der Tür oder des Tors entgegengesetzt ist, was den Betrieb des Ventils negativ beeinflussen kann und/oder die Menge der Energie, die erforderlich ist, um das Ventil zu öffnen, vergrößern kann.
Typischerweise sind die Sauggebläse mit einer Schall/Überschall-Ausdehnungskurve in einer Richtung und mit einer einzigen Mitreißöffnung, um den Unterdruck nutzbar zu machen, der erzeugt wird, wie die Antriebströmung durch die konvergierende-divergierende Düse des Sauggebläses hindurchgeht, konstruiert. Um die Herstellungskosten zu verringern, kann die Öffnung durch Spritzgießen erzeugt werden und kann aufgrund des Einsetzens des Spritzgusswerkzeugs, das die Öffnung bildet, scharfe Kanten (z. B. Kanten, die zu einer Antriebströmungsachse des Sauggebläses senkrecht sind) besitzen. Die Rückwärtsströmung durch ein derartiges Sauggebläse kann sowohl aufgrund der durch die scharfen Kanten der Öffnung verursachten Strömungsunterbrechung als auch aufgrund dessen, dass das Sauggebläse für die Schall/Überschall-Ausdehnung für nur eine Richtung der Strömung ausgelegt ist, nicht die gleiche Schall/Überschall-Ausdehnung erreichen.
Um wenigstens einige der obigen Probleme zu behandeln, haben die Erfinder hier erkannt, dass ein Sauggebläse, das einen Einlass eines Kompressors mit einem Einlasskrümmer koppelt, eine erste Mitreißöffnung, die eine Umgebungsseite des Sauggebläses mit einer Unterdruckquelle koppelt, und eine zweite Mitreißöffnung, die eine Krümmerseite des Sauggebläses mit der Unterdruckquelle koppelt, enthalten kann und dafür ausgelegt sein kann, dass sowohl eine Ausdehnungskurve von einer Umgebungsseite zu einer Krümmerseite des Sauggebläses als auch eine Ausdehnungskurve von der Krümmerseite zur Umgebungsseite des Sauggebläses Schall/Überschall-Ausdehnungskurven sind. Die Ausdehnungskurve von der Krümmerseite zur Umgebungsseite des Sauggebläses kann z. B. auf Massenstromdichten in der Nähe einer typischen Bedingung mit Aufladung der Kraftmaschine abgestimmt sein. Dementsprechend kann das Sauggebläse während der Bedingungen mit Aufladung als ein Unterdruck erzeugendes CBV funktionieren, so dass ein dediziertes CBV aus dem Kraftmaschinensystem weggelassen werden kann, um die Komponenten- und Herstellungskosten vorteilhaft zu verringern. Um die Strömungsunterbrechung zu minimieren, die sich andernfalls aus der Aufnahme einer zusätzlichen Mitreißöffnung in dem Sauggebläse ergeben könnte, kann die erste Mitreißöffnung bezüglich einer Nennneigung des Sauggebläses versenkt sein, während eine Seite der ersten Mitreißöffnung, die sich näher an einem Hals des Sauggebläses befindet, bezüglich einer Nennneigung des Sauggebläses überstehend sein kann.
Ferner haben die Erfinder hier erkannt, dass die bidirektionale Strömung durch das Sauggebläse durch die Verwendung eines Radialströmungs-Sauggebläseabsperrventils verbessert werden kann. Während die Antriebströmung in typische Sauggebläse-Absperrventile eintreten kann, ohne von einem Antriebsströmungsweg durch das Sauggebläse abzuweichen (eine Tür oder ein Tor dieser Ventile kann sich z. B. öffnen, so dass die Antriebströmung in eine Öffnung eintreten kann, die zu einer Antriebströmungsachse des Sauggebläses koaxial ist), kann die Antriebströmung in einer Richtung, die zu einer Richtung der Antriebströmung durch das Sauggebläse senkrecht ist, in ein Radialströmungs-Absperrventil eintreten. Dementsprechend kann die Verwendung eines Radialströmungs-Absperrventils sowohl den Energieverbrauch des Ventils als auch die Strömungsunterbrechung/den Gegendruck, die auftreten können, wenn Nicht-Radialströmungs-Sauggebläseabsperrventile verwendet werden, verringern.
Deshalb enthalten einige der durch die Kraftmaschinensystem und -verfahren, die hier beschrieben sind, erreichten technischen Ergebnisse verringerte Herstellungs- und Komponentenkosten aufgrund der Weglassung eines dedizierten CBV, einen verringerten Energieverbrauch aufgrund der Verwendung eines Radialströmungs-Sauggebläseabsperrventils und die Unterdruckerzeugung während der Bedingungen mit und ohne Aufladung.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um eine Auswahl der Konzepte in vereinfachter Form einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
1 zeigt eine schematische graphische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines beispielhaften Kraftmaschinensystems, das ein bidirektionales Sauggebläse mit Ventilen enthält, das eine Aufladungsvorrichtung umgeht.
2 zeigt eine ausführliche schematische Ansicht des bidirektionalen Sauggebläses mit Ventilen mit zwei Saugöffnungen, das in dem Kraftmaschinensystem nach 1 enthalten sein kann, einschließlich einer Detailansicht A einer Mitreißöffnung auf der Umgebungsseite des Sauggebläses und einer Schnittansicht B, die einen Querschnitt der Sauggebläseanordnung unmittelbar stromabwärts eines Radialströmungs-Sauggebläseabsperrventils zeigt.
3A zeigt eine ausführliche schematische Ansicht der Saugströmung in das bidirektionale Sauggebläse mit Ventilen nach 2 während der Bedingungen mit Aufladung.
3B zeigt eine ausführliche schematische Ansicht der Saugströmung in das bidirektionale Sauggebläse mit Ventilen nach 2 während der Bedingungen ohne Aufladung.
4 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene, der eine Routine veranschaulicht, die im Zusammenhang mit dem Kraftmaschinensystem nach 1 und der Sauggebläseanordnung nach 2 zum Steuern des Betriebs eines Sauggebläse-Absperrventils und einer Einlassdrosselklappe implementiert sein kann, um eine Soll-Antriebsdurchflussmenge durch das bidirektionale Sauggebläse mit Ventilen zu erreichen.
5 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene, der eine Routine veranschaulicht, die zum Bestimmen einer Soll-Antriebsdurchflussmenge durch ein bidirektionales Sauggebläse mit Ventilen während der Bedingungen ohne Aufladung für die Verwendung im Zusammenhang mit den Verfahren nach den 4 und 7 implementiert sein kann.
6 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene, der eine Routine veranschaulicht, die zum Bestimmen einer Soll-Antriebsdurchflussmenge durch ein bidirektionales Sauggebläse mit Ventilen während der Bedingungen mit Aufladung für die Verwendung im Zusammenhang mit den Verfahren nach den 4 und 7 implementiert sein kann.
7 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene, der eine Routine veranschaulicht, die zum Steuern der Sauggebläse-Absperrventile implementiert sein kann, die im Zusammenhang mit den Verfahren nach den 4–6 verwendet werden kann.
Es werden Verfahren und Systeme zum Steuern einer Antriebsdurchflussmenge durch ein bidirektionales Sauggebläse mit Ventilen, das eine Aufladungsvorrichtung umgeht, die in einem Einlass eines Kraftmaschinensystems, wie z. B. dem in 1 dargestellten Kraftmaschinensystem, angeordnet ist, bereitgestellt. Eine ausführliche Ansicht eines beispielhaften Sauggebläses, das in dem Kraftmaschinensystem nach 1 enthalten sein kann, ist in 2 bereitgestellt, wobei eine ausführliche Ansicht des Sauggebläses nach 2 während der Bedingungen mit Aufladung und der Bedingungen ohne Aufladung in den 3A bzw. 3B gezeigt ist. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, ob Drosselklappen-Störungsbedingungen vorhanden sind und ob die Aufladung aktiv ist, können verschiedene Steuerungen verfügt werden, um eine Solldurchflussmenge durch ein bidirektionales Sauggebläse mit Ventilen zu erreichen (siehe z. B. das Verfahren nach 4). Eine Soll-Antriebsdurchflussmenge durch ein bidirektionales Sauggebläse mit Ventilen kann z. B. während der Bedingungen ohne Aufladung gemäß dem Verfahren nach 5 und während der Bedingungen mit Aufladung gemäß dem Verfahren nach 6 bestimmt werden. Die kombinierte Soll-Antriebsdurchflussmenge durch die Sauggebläseanordnung kann von den Notwendigkeiten für die Ergänzung des Unterdrucks und dem MAP während der Bedingungen ohne Aufladung abhängen, wohingegen sie von den Notwendigkeiten für die Ergänzung des Unterdrucks und einem Niveau des aktuellen oder erwarteten Kompressorpumpens während der Bedingungen mit Aufladung abhängen kann. Ein Zustand/eine Position eines Sauggebläse-Absperrventils (ASOV), das mit dem bidirektionalen Sauggebläse in Reihe angeordnet ist, kann gesteuert werden, um die Soll-Antriebsdurchflussmenge zu erreichen, z. B. auf die in dem Verfahren nach 7 dargestellte Weise.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Kraftmaschinensystems 10, das eine Kraftmaschine 12 enthält. In dem vorliegenden Beispiel ist die Kraftmaschine 12 eine Funkenzündungs-Kraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei die Kraftmaschine mehrere (nicht gezeigte) Zylinder enthält. Die Verbrennungsereignisse in jedem Zylinder treiben einen Kolben an, der wiederum eine Kurbelwelle dreht, wie den Fachleuten auf dem Gebiet wohlbekannt ist. Ferner kann die Kraftmaschine 12 mehrere Kraftmaschinenventile zum Steuern des Einlassens und Auslassens der Gase in die bzw. aus den mehreren Zylindern enthalten.
Die Kraftmaschine 12 enthält ein Steuersystem 46. Das Steuersystem 46 enthält einen Controller 50, der ein elektronisches Steuersystem des Kraftmaschinensystems oder des Fahrzeugs, in dem das Kraftmaschinensystem installiert ist, sein kann. Der Controller 50 kann dafür ausgelegt sein, Steuerentscheidungen wenigstens teilweise basierend auf einer Eingabe von einem oder mehreren Sensoren 51 innerhalb des Kraftmaschinensystems zu treffen, und kann basierend auf den Steuerentscheidungen die Aktuatoren 52 steuern. Der Controller 50 kann z. B. computerlesbare Anweisungen im Speicher speichern, wobei die Aktuatoren 52 über die Ausführung der Anweisungen gesteuert werden können.
Die Kraftmaschine 12 enthält ein Kraftmaschinen-Einlasssystem 23. Das Einlasssystem 23 enthält eine Haupt-Lufteinlassdrosselklappe 22, die entlang einem Einlasskanal 18 fluidtechnisch an einen Einlasskrümmer 24 der Kraftmaschine gekoppelt ist. Die Luft kann von einem Lufteinlasssystem, das einen Luftfilter 33 enthält und das mit der Umgebung des Fahrzeugs in Verbindung steht, in den Einlasskanal 18 eintreten. Eine Position der Hauptdrosselklappe 22 kann durch den Controller 50 über ein Signal verändert werden, das einem Elektromotor oder Aktuator bereitgestellt wird, der in der Hauptdrosselklappe 22 enthalten ist, eine Konfiguration, die im Allgemeinen als elektronische Drosselklappensteuerung bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Hauptdrosselklappe 22 betrieben werden, um die Einlassluft, die dem Einlasskrümmer und den mehreren Kraftmaschinenzylindern von einem Ort stromabwärts einer Aufladungsvorrichtung bereitgestellt wird, zu verändern und um den Anteil der Einlassluft, der während bestimmter Bedingungen zurück zum Einlasskanal stromaufwärts der Aufladungsvorrichtung strömt, zu verändern, wie im Folgenden ausführlich erklärt wird.
Während Drosselklappen mit Motorantrieb z. B. oft als Vorgabe für eine 6° oder 7° offene Position ausgelegt sind, wenn sie nicht angetrieben sind, so dass die Kraftmaschine ausreichend Luftströmung empfangen kann, um eine aktuelle Fahrt selbst im Fall eines Ausfalls der elektronischen Drosselklappensteuerung abzuschließen (was manchmal als Betrieb "des Nach-Hause-Humpelns" bezeichnet wird), kann die Drosselklappe 22 eine vollständig geschlossene vorgegebene Position besitzen. Eine vollständig geschlossene vorgegebene Position kann im Zusammenhang mit dem hier beschriebenen bidirektionalen Sauggebläse mit Ventilen verwendet werden, weil die Antriebströmung durch das Sauggebläse im Fall eines Ausfalls der elektronischen Drosselklappensteuerung ausreichend sein kann. Auf diese Weise kann die teure teilweise offene antriebslose Position der Drosselklappe eliminiert werden.
In der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist ein Luftmassendurchflusssensor (MAF-Sensor) 58 in den Einlasskanal 18 gekoppelt, um Signale hinsichtlich des Luftmassendurchflusses in dem Einlasskanal dem Controller 50 bereitzustellen. In dem dargestellten Beispiel stellt der MAF-Sensor 58 ein Signal hinsichtlich des Luftmassendurchflusses am Einlass des Einlasskanals 18 stromaufwärts des Luftfilters 33 bereit. Es wird jedoch erkannt, dass die MAF-Sensoren anderswo im Einlasssystem oder Kraftmaschinensystem angekoppelt sein können und dass es ferner mehrere MAF-Sensoren geben kann, die in dem Einlasssystem oder dem Kraftmaschinensystem angeordnet sind.
Ein Sensor 60 kann an den Einlasskrümmer 24 gekoppelt sein um ein Signal hinsichtlich des Krümmerluftdrucks (MAP) und/oder des Krümmerunterdrucks (MANVAC) dem Controller 50 bereitzustellen. Der Sensor 60 kann z. B. ein Drucksensor oder ein Messsensor, der den Unterdruck anzeigt, sein und kann Daten als negativen Unterdruck (z. B. Druck) zu dem Controller 50 übertragen. Ein Sensor 59 kann stromaufwärts des Kompressors an den Einlasskanal 18 gekoppelt sein, um ein Signal hinsichtlich des Atmosphärendrucks (BP) dem Controller 50 bereitzustellen. Ein Kompressoreinlassdrucksensor (CIP-Sensor) 68 kann stromabwärts einer Verbindung des Einlasskanals 18 und eines Kanals 95 und stromaufwärts des Kompressors angeordnet sein. Der CIP-Sensor 68 kann ein Signal hinsichtlich des CIP dem Controller 50 bereitstellen.
In einigen Beispielen können zusätzliche Druck-/Unterdrucksensoren anderswo in das Kraftmaschinensystem gekoppelt sein, um Signale hinsichtlich des Drucks/Unterdrucks in anderen Bereichen des Kraftmaschinensystems dem Controller 50 bereitzustellen.
Wie gezeigt ist, ist das Kraftmaschinensystem 10 ein aufgeladenes Kraftmaschinensystem, das eine Aufladungsvorrichtung enthält. In dem vorliegenden Beispiel ist die Aufladungsvorrichtung ein Kompressor 90 zum Aufladen einer entlang dem Einlasskanal 18 empfangenen Einlassluftladung. Ein Ladeluftkühler (oder Zwischenkühler) 26 ist stromabwärts des Kompressors 90 zum Kühlen der aufgeladenen Ladung vor der Zuführung zu dem Einlasskrümmer angekoppelt. In den Ausführungsformen, in denen die Aufladungsvorrichtung ein Turbolader ist, kann der Kompressor 90 an eine (nicht gezeigte) Abgasturbine gekoppelt und durch diese angetrieben sein. Ferner kann der Kompressor 90 wenigstens teilweise durch einen Elektromotor oder die Kurbelwelle der Kraftmaschine angetrieben sein.
Das Kraftmaschinensystem 10 enthält ferner ein Kraftstoffdampf-Entleerungssystem 71. Das Kraftstoffdampf-Entleerungssystem 71 enthält einen Kraftstofftank 61, der einen flüchtigen flüssigen Kraftstoff lagert, der in der Kraftmaschine 12 verbrannt wird. Um die Emission von Kraftstoffdämpfen von dem Kraftstofftank und in die Atmosphäre zu vermeiden, ist der Kraftstofftank durch einen Kraftstoffdampfkanister 63 zur Atmosphäre entlüftet. Der Kraftstoffdampfkanister kann ein adsorbierendes Material mit einer signifikanten Kapazität zum Lagern von Kraftstoffen auf Kohlenwasserstoff-, Alkohol- und/oder Esterbasis in einem adsorbierenden Zustand enthalten; er kann z. B. mit Aktivkohle-Körnchen und/oder einem anderen Material mit hohem Oberflächeninhalt gefüllt sein. Dennoch verringert die anhaltende Adsorption von Kraftstoffdampf schließlich die Kapazität des Kraftstoffdampfkanisters für die weitere Lagerung. Deshalb kann der Kraftstoffdampfkanister periodisch von dem adsorbierten Kraftstoff entleert werden, wie im Folgenden weiter beschrieben wird. In der in 1 gezeigten Konfiguration steuert ein Kanisterentleerungsventil 65 die Entleerung der Kraftstoffdämpfe aus dem Kanister entlang einem Saugkanal 86, der an die Mitreißeinlässe eines bidirektionalen Sauggebläses gekoppelt ist, in den Einlasskrümmer, wie Folgenden beschrieben wird.
Wenn die Entleerungsbedingungen erfüllt sind, z. B. wenn der Kanister gesättigt ist, können die in dem Kraftstoffdampfkanister 63 gelagerten Dämpfe (in Abhängigkeit von der Richtung der Strömung durch das bidirektionale Sauggebläse entweder zum Einlasskanal stromaufwärts des Kompressors oder zum Einlasskrümmer 24) durch das Öffnen des Kanisterentleerungsventils 65 während der Bedingungen, wenn ein Ventil, das die Strömung durch das Sauggebläse steuert, offen ist, in das Einlasssystem entleert werden. Während ein einziger Kanister 63 gezeigt ist, wird erkannt, dass irgendeine Anzahl von Kanistern in das Kraftmaschinensystem 10 gekoppelt sein kann.
In einem Beispiel kann das Kanisterentleerungsventil 65 ein Solenoidventil sein, wobei das Öffnen oder das Schließen des Ventils über die Betätigung eines Kanisterentleerungs-Solenoids ausgeführt wird. Es wird erkannt, dass das Ventil 65 basierend auf den Druckdifferentialen innerhalb des Kraftmaschinensystems gesteuert sein kann; das Ventil 65 kann z. B. geschlossen sein, wenn der Druck im Kanal 89 größer als der Druck im Dampfentleerungssystem 71 ist, um eine Rückströmung aus dem Kanal 89 zu dem Dampfentleerungssystem 71 zu verhindern. Der Druck im Kanal 89 kann basierend auf einem Signal von einem in dem Kanal 89 angeordneten Drucksensor bestimmt werden oder der Druck im Kanal 89 kann alternativ basierend auf den Signalen von verschiedenen Sensoren innerhalb des Kraftmaschinensystems und/oder basierend auf den Betriebsbedingungen abgeleitet werden. Zusätzlich oder alternativ kann in dem Kanal 86 ein Rückschlagventil angeordnet sein, um eine Rückströmung zu verhindern.
Der Kanister 63 enthält ferner eine Entlüftungsöffnung 67, um die Gase aus dem Kanister 63 zur Atmosphäre zu leiten, wenn die Kraftstoffdämpfe von dem Kraftstofftank 26 gelagert oder aufgefangen werden. Die Entlüftungsöffnung 67 kann außerdem ermöglichen, dass Frischluft in den Kraftstoffdampfkanister 63 gesaugt wird, wenn die gelagerten Kraftstoffdämpfe über den Kanal 86 in das Einlasssystem entleert werden. Während dieses Beispiel zeigt, dass die Entlüftungsöffnung 67 mit frischer, nicht erwärmter Luft in Verbindung steht, können außerdem verschiedene Modifikationen verwendet werden. Die Entlüftungsöffnung 67 kann ein Kanisterentlüftungsventil 69 enthalten, um eine Strömung der Luft und der Dämpfe zwischen dem Kanister 63 und der Atmosphäre einzustellen. Wie gezeigt ist, kann ein Drucksensor 49 in dem Kanister 63 angeordnet sein und kann ein Signal hinsichtlich des Drucks in dem Kanister dem Controller 50 bereitstellen. In anderen Beispielen kann der Drucksensor 49 anderswo angeordnet sein, z. B. in dem Kanal 86.
Das Kraftmaschinensystem 10 enthält ferner eine bidirektionale Sauggebläseanordnung 180 mit Ventilen. In der dargestellten Ausführungsform enthält die bidirektionale Sauggebläseanordnung 180 mit Ventilen ein Sauggebläse 150, das ein Ejektor, ein Sauggebläse, ein Injektor, eine Strahlpumpe oder eine ähnliche passive Vorrichtung sein kann. Im Vergleich zu den Sauggebläsen, die in den Kraftmaschinensystemen enthalten sind, um Unterdruck während der Bedingungen ohne Aufladung allein zu erzeugen, kann das Sauggebläse 150 relativ groß sein, um einen hohen Pegel der Rückwärtsantriebströmung aufzunehmen, der während des Kompressorpumpens auftreten kann.
Ein Kanal 95 koppelt die Sauggebläseanordnung 180 an einem Punkt stromabwärts eines Luftfilters 33 und stromaufwärts des Kompressors 90 mit dem Einlasskanal 18. Wie in 1 gezeigt ist, koppelt ferner ein Kanal 87 die Sauggebläseanordnung 180 mit dem Einlasskrümmer 24. Das Sauggebläse 150 ist eine Vorrichtung mit drei Öffnungen, die eine Antriebsöffnung auf der Umgebungsseite, eine Antriebsöffnung auf der Krümmerseite, eine Mitreißöffnung auf der Umgebungsseite und eine Mitreißöffnung auf der Krümmerseite enthält. Wie in der Detailansicht nach 2 zu sehen ist, kann das Sauggebläse 150 z. B. eine Antriebsöffnung 153 auf der Umgebungsseite, eine Antriebsöffnung 157 auf der Krümmerseite, eine Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite und eine Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite enthalten. Wie in Folgenden weiter beschrieben wird, erzeugt die Antriebströmung durch das Sauggebläse eine Saugströmung an einer der Mitreißöffnungen des Sauggebläses (in Abhängigkeit von der Antriebsströmungsrichtung), wobei dadurch ein Unterdruck erzeugt wird, der z. B. in einem Unterdruckbehälter gelagert und verschiedenen Unterdruckverbrauchern in dem Kraftmaschinensystem bereitgestellt werden kann. Das Sauggebläse 150 kann eine Strömungsgeometrie besitzen, die die Unterdruckerzeugung während der Antriebströmung in beiden Richtungen ermöglicht: die Antriebströmung von der Antriebsöffnung auf der Umgebungsseite zu der Antriebsöffnung auf der Krümmerseite (die als "Vorwärtsströmung" durch das Sauggebläse bezeichnet werden kann) kann Unterdruck durch das Verursachen einer Saugströmung in die Mitreißöffnung auf der Krümmerseite erzeugen, wohingegen die Antriebströmung von der Antriebsöffnung auf der Krümmerseite zur Antriebsöffnung auf der Umgebungsseite (die als eine "Rückwärtsströmung" durch das Sauggebläse bezeichnet werden kann) Unterdruck durch das Verursachen einer Saugströmung in die Mitreißöffnung auf der Umgebungsseite erzeugen kann. Wie z. B. in 2 zu sehen ist, kann das Sauggebläse eine konvergierende-divergierende Geometrie besitzen, die zwei im Wesentlichen kegelstumpfförmige Abschnitte umfasst, die koaxial angeordnet sind und an ihren jeweiligen Enden mit dem schmalsten Durchmesser miteinander verbunden sind, um ein einziges integrales konvergierendes-divergierendes Venturi-Rohr zu bilden. Ein Bereich, an dem die beiden Enden mit dem schmalsten Durchmesser der kegelstumpfförmigen Abschnitte miteinander verbunden sind, kann als ein Hals 155 des Sauggebläses bezeichnet werden; die maximale Einschnürung der Antriebströmung durch das Sauggebläse 150 kann an dem Hals 155 auftreten, da der Hals 155 der Punkt sein kann, an dem der Strömungsdurchmesser des Sauggebläses am schmalsten ist.
Der konvergierende Abschnitt typischer Sauggebläse, die für die billige und schnelle Herstellung und für die Verwendung in Systemen mit einer unidirektionalen Strömung ausgelegt sind, kann die Form eines viereckigen Trichters besitzen. Eine derartige Strömungsgeometrie kann jedoch für das hier beschriebene bidirektionale Sauggebläse nicht geeignet sein, das den Sollbetrieb sowohl während der Vorwärts- als auch während der Rückwärtsantriebströmung erreichen muss. Das hier beschriebene bidirektionale Sauggebläse kann z. B. eine Schall/Überschall-Ausdehnungskurve für die Strömung in beiden Richtungen erfordern. Es kann sein, dass die Kurve für den Umgebungsabschnitt (den konvergierenden Abschnitt) des Sauggebläses aufgrund der Funktion dieses Abschnitts des Sauggebläses während der Rückwärtsströmung durch das Sauggebläse (die in Abhängigkeit von dem Zustand des ASOV während der Bedingungen mit Aufladung auftreten kann) sorgfältig auf Massendurchflussdichten in der Nähe der typischen Bedingung mit Aufladung der Kraftmaschine abgestimmt sein muss. In einem Beispiel kann die typische Bedingung mit Aufladung der Kraftmaschine eine 1,0- bis 1,5-l-Turbolader-Kraftmaschine enthalten, die ein mittelgroßes Fahrzeug mit 100 Kilometern pro Stunde antreibt.
Es wird erkannt, dass, um Unterdruck über die Umgebung während der Rückwärtsströmung durch das Sauggebläse zu erzeugen, eine signifikante Aufladung erforderlich sein kann, um eine angemessene Strömungsgeschwindigkeit auf der Ausdehnungsseite zu erzeugen. Der erforderliche Betrag der Aufladung und der Betrag der Aufladung, der regelmäßig verfügbar ist, sind von der Kraftmaschine und dem Fahrzeug, die verwendet werden, abhängig. Für ein großes Fahrzeug mit einer Kraftmaschine mit kleinem Hubraum wird das Fahrzeug oft mit maximaler Aufladung betrieben, wobei folglich das Abstimmen des Umgebungsabschnitts des Sauggebläses ein Einschrittprozess sein kann, weil die Konstruktion auf einer sich überschallschnell ausdehnenden Luft mit einer einzigen Dichte basieren kann, die eine Öffnung verlässt. Für ein Fahrzeug mit mäßigem Hubraum muss jedoch der Herstellungsprozess irgendeine Anpassungsnaht auf der Kraftmaschinenseite (z. B. der Krümmerseite) des Sauggebläses anordnen und muss das Eindringen des Grades in die Strömung (z. B. das Eindringen des Grades, das auftreten kann, wenn ein typisches Spritzgießen ausgeführt wird) vermeiden. Ferner kann es sein, dass in einem derartigen Fahrzeug die Form des Öffnungsausgangs so ausgelegt sein muss, so dass sie die ideale Ausdehnung des üblichen Aufladungsniveaus während der Bedingung des Fahrens mit Reisegeschwindigkeit (wenn z. B. mit 40–60 Meilen pro Stunde auf einer ebenen Straße gefahren wird) aufrechterhält. Da eine Schallströmung mit brachialer Gewalt nicht garantiert werden kann, kann es notwendig sein, nur für den Unterdruckgewinn während mäßiger Beschleunigungen abzustimmen.
In dem dargestellten Beispiel besitzt ein kegelstumpfförmiger Abschnitt auf der Umgebungsseite des Sauggebläses eine erste Länge, die einen Abstand von seinem Abschnitt mit dem weitesten Durchmesser bis zu seinem Abschnitt mit dem schmalsten Durchmesser repräsentiert. Ähnlich besitzt ein kegelstumpfförmiger Abschnitt auf der Krümmerseite des Sauggebläses eine zweite Länge, die den Abstand von seinem Abschnitt mit dem weitesten Durchmesser bis zu seinem Abschnitt mit dem schmalsten Durchmesser repräsentiert, wobei die erste Länge größer als die zweite Länge sein kann, wie in 2 gezeigt ist. Ferner sind die Seiten des kegelstumpfförmigen Abschnitts, der den konvergierenden Abschnitt des Sauggebläses bildet, in einem ersten Winkel von einer Antriebströmungsachse 147 des Sauggebläses orientiert, wohingegen die Seiten des kegelstumpfförmigen Abschnitts, der den divergierenden Abschnitt des Sauggebläses bildet, in einem zweiten Winkel von der Antriebströmungsachse 147 orientiert sind, wobei der zweite Winkel größer als der erste Winkel sein kann. Eine derartige Konstruktion kann vorteilhaft eine Schall/Überschall-Ausdehnungskurve für die Strömung in beiden Richtungen (z. B. sowohl die Vorwärts- als auch die Rückwärtsströmung) durch das Sauggebläse bereitstellen. Es können jedoch außerdem andere Strömungsgeometrien des Sauggebläses 150, die die Unterdruckerzeugung sowohl während der Vorwärts- als auch während der Rückwärtsströmung durch das Sauggebläse ermöglichen, verwendet werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen.
Wie oben angegeben worden ist, enthält das Sauggebläse 150 eine Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite und eine Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite. Die Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite kann auf der Umgebungsseite des Halses 155 des Sauggebläses 150 positioniert sein. Wie oben angegeben worden ist, kann der Strömungsdurchmesser an dem Hals 155 den kleinsten Strömungsdurchmesser des Sauggebläses bilden, wobei folglich der Hals 155 als der schmalste Punkt des Sauggebläses beschrieben werden kann.
Wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird, kann aufgrund sowohl des Verhaltens der Rückwärtsantriebströmung durch das Sauggebläse, das sich aus der speziellen Strömungsgeometrie des Sauggebläses ergibt, als auch der Anordnung und der Konstruktion der Mitreißöffnung während der Bedingungen mit Aufladung eine Saugströmung in die Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite eintreten, wohingegen die Saugströmung nicht in die Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite eintreten kann. Die Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite kann in einem Bereich positioniert sein, in dem die Rückwärtsantriebsströmung durch das Sauggebläse überschallschnell ist, oder gerade davor positioniert sein, wo die Rückwärtsantriebströmung durch das Sauggebläse unter die Schallgeschwindigkeit fällt. Eine derartige Positionierung der Öffnung 156 kann die niedrigste mögliche Kombination des statischen/dynamischen Drucks erreichen. Im Gegensatz kann die Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite auf der Krümmerseite des Halses 155 des Sauggebläses 150 näher an dem Abschnitt mit dem schmalsten Durchmesser des divergierenden kegelstumpfförmigen Abschnitts des Sauggebläses als an dem Abschnitt mit dem weitesten Durchmesser des divergierenden kegelstumpfförmigen Abschnitts des Sauggebläses positioniert sein. Die Öffnung 154 kann z. B. in der Nähe des Halses 155 positioniert sein, aber nicht so nah an dem Hals 155, um die Strömungsdynamik während der Bedingungen mit Aufladung zu stören.
Wie im Folgenden weiter ausführlich beschrieben wird, kann aufgrund sowohl des Verhaltens der Vorwärtsantriebströmung durch das Sauggebläse, das sich aus der speziellen Strömungsgeometrie des Sauggebläses ergibt, als auch der Anordnung und der Konstruktion der Mitreißöffnung des Sauggebläses während der Bedingungen, unter denen die Kraftmaschine selbstansaugend ist (der Bedingungen ohne Aufladung) die Saugströmung in die Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite eintreten, wohingegen die Saugströmung nicht in die Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite eintreten kann.
Typische Mitreißöffnungen des Sauggebläses können für eine billige und schnelle Herstellung und für die Verwendung in Systemen mit unidirektionaler Strömung (z. B. der Strömung von der Umgebung zum Einlasskrümmer, aber nicht der Strömung vom Einlasskrümmer zur Umgebung) ausgelegt sein. Dementsprechend können derartige Mitreißöffnungen mit quadratischen Rändern für die Einfachheit der Werkzeuge konstruiert sein, z. B. so, dass die Öffnung senkrecht zur Antriebströmungsachse (z. B. der Mittellinie) des Sauggebläses orientiert ist. Ferner kann es in derartigen Sauggebläsen eine einzige Mitreißöffnung geben, die "in Windrichtung" der Luftströmung (z. B. auf der Krümmerseite des Halses) in der Nähe der Mitte des divergierenden Abschnitts angeordnet ist. Diese Konstruktion kann jedoch im Kontext der bidirektionalen Sauggebläse nachteilig sein, die während bestimmter Betriebsbedingungen (z. B. der Aufladung) eine Rückwärtsströmung empfangen. Während der Grenzbedingungen, unter denen die Aufladung relativ niedrig ist (so dass weniger Antriebsenergie die Rückwärtsströmung durch das Sauggebläse antreibt) können z. B. die scharfen Kanten der Öffnungen, die durch die Schiebergrenzflächen des Spritzgießens erzeugt werden, die Antriebströmung und die Unterdruckerzeugung ernsthaft stören. Weil die hier beschriebene Sauggebläseanordnung sowohl bei einer Vorwärts- als auch bei einer Rückwärtsantriebströmung arbeitet, kann es dementsprechend notwendig sein, eine Konstruktion zu verwenden, bei der die Mitreißöffnung auf der Umgebungsseite zu der Antriebströmungsachse des Sauggebläses nicht senkrecht orientiert ist. Wie z. B. oben angegeben worden ist, haben die Erfinder hier erkannt, dass es vorteilhaft sein kann, die Mitreißöffnung(en) bezüglich der Nennneigung des Sauggebläses "zu versenken" und sicherzustellen, dass die Seite der Öffnung(en) in der Nähe des Halses des Sauggebläses bezüglich der Nennneigung des Sauggebläses etwas überstehend ist. Eine derartige Konstruktion kann an den Mitreißöffnungen auf der Umgebungsseite und/oder der Krümmerseite verwendet werden. In der Konstruktion, die an beiden Mitreißöffnungen verwendet wird, kann sie für eine Öffnung ausgeprägter als für die andere Öffnung sein. Das heißt, eine Öffnung kann im Gegensatz zu der anderen Öffnung in einem größeren Ausmaß "versenkt" sein, wobei die Halsseite der einen Öffnung bezüglich des Nennnanstiegs des Sauggebläses im Vergleich zu der Halsseite der anderen Öffnung weiter überstehend sein kann. Die Erfinder haben hier z. B. erkannt, dass aufgrund der Strömungsgeometrie des Sauggebläses in der hier dargestellten Ausführungsform die durch die Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite während der Vorwärtsströmung durch das Sauggebläse (wenn sie z. B. nicht als eine Saugöffnung dient) verursachte potentielle Strömungsunterbrechung größer als die potentielle Strömungsunterbrechung sein kann, die durch die Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite verursacht wird. Dementsprechend ist in der in 2 dargestellten Ausführungsform die Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite im Vergleich zu der Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite in einem größeren Ausmaß versenkt, während die Halsseite der Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite bezüglich der Nennneigung des Sauggebläses 150 im Vergleich zu der Halsseite der Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite weiter überstehend ist.
Die Einzelheit A nach 2 stellt eine herangezoomte Ansicht der Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite bereit. Wie in der Einzelheit A gezeigt ist, kann es einen "Fehler" in der Neigung des Abschnitts des Sauggebläses geben, der die Schärfe der Kanten der Öffnung 156 verringert. Die strichpunktierte Linie in der Einzelheit A repräsentiert eine Neigung des Sauggebläses ohne einen derartigen Fehler, die hier alternativ als die Nenn- oder Basisneigung des Sauggebläses bezeichnet wird. Während die fehlerfreie Neigung des Sauggebläses zu der Öffnung 156 führen würde, die scharfe, potentiell strömungsunterbrechende Kanten besitzt, ermöglicht die dargestellte fehlerhafte Neigung des Sauggebläses durch das Minimieren der Strömungsunterbrechung, die anderweitig auftreten könnte, eine optimale Strömung während der Rückwärtsströmung durch das Sauggebläse (z. B. während der Bedingungen mit Aufladung). Während eine derartige Konstruktion die Herstellungskosten vergrößern kann und erfordern kann, dass das Sauggebläse seine Gesamtform während der Schrumpfung nach dem Gießen aufrechterhält, kann sie vorteilhaft die Unterdruckerzeugung sowohl während der Vorwärts- als auch während der Rückwärtsströmung durch das Sauggebläse ermöglichen. Infolge des höheren Potentials für die Strömungsunterbrechung während der Rückwärtsströmung durch das Sauggebläse (z. B. während niedriger Aufladung) kann es ähnlich bevorzugt sein, sicherzustellen, dass irgendwelche notwendigen Herstellungsfehler, wie z. B. Kanten und Grate, auf der Krümmerseite anstatt auf der Umgebungsseite des Sauggebläses auftreten.
Während die Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite die Rückwärtsströmung durch das Sauggebläse (wenn sie z. B. nicht als eine Saugöffnung dient) potentiell unterbrechen kann, kann der Ort dieser Öffnung innerhalb des Abschnitts auf der Krümmerseite des Sauggebläses eine tiefere Auswirkung auf die Strömungsdynamik besitzen, als dies die Öffnungskonstruktion besitzt, (z. B. das Ausmaß, bis zu dem sich die Neigung des Sauggebläses in dem Bereich der Öffnung von der Basisneigung des Sauggebläse unterscheidet). Während keine Detailansicht bereitgestellt ist, kann die Öffnung 154 nach 2 insofern z. B. ähnlich zu der Öffnung 156 ausgelegt sein, als die Öffnung 154 bezüglich der Nennneigung des Sauggebläses bis zu einem Ausmaß versenkt sein kann und ferner die Seite der Öffnung 154 in der Nähe des Halses des Sauggebläses bezüglich der Nennneigung des Sauggebläse etwas überstehend sein kann. Die Öffnung 154 kann jedoch im Vergleich zu dem Ausmaß, zu dem die Öffnung 156 versenkt ist, zu einem geringeren Ausmaß versenkt sein und die Seite der Öffnung 154 in der Nähe des Halses 155 kann im Vergleich zu der Seite der Öffnung 156 in der Nähe des Halses 155 weniger überstehend sein.
In anderen Beispielen, wie z. B. in den Beispielen, in denen das Spritzgießen verwendet werden muss, um die Mitreißöffnungen des Sauggebläses zu bilden, kann eine typischere senkrechte scharfkantige Öffnungskonstruktion ausreichend sein, um den Abfall des dynamischen Drucks während der Bedingungen mit Aufladung aufrechtzuerhalten.
In der in den 1–2 dargestellten beispielhaften Ausführungsform stehen sowohl die Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite als auch die Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite mit einem Unterdruckbehälter 38 in Verbindung. Wie gezeigt ist, kann ein Kanal 82, der mit der Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite gekoppelt ist, mit einem Kanal 84, der mit der Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite gekoppelt ist, stromaufwärts des Unterdruckbehälters 38 verschmelzen. Aufgrund der konvergierenden-divergierenden Form des Sauggebläses 150, die den Venturi-Effekt nutzbar macht, wenn die Antriebströmung hindurchgeht, können die Vorwärts- oder die Rückwärtsantriebströmung des Fluids, wie z. B. der Luft, durch das Sauggebläse einen niedrigen Druck an dem Hals 155 des Sauggebläses 150 erzeugen. Wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird, kann in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine dieser niedrige Druck eine Saugströmung von dem Kanal 82 oder dem Kanal 84 in den Hals 155 des Sauggebläses 150 verursachen und dadurch einen Unterdruck in dem Unterdruckbehälter 38 erzeugen.
Ein in dem Kanal 82 angeordnetes Rückschlagventil 72 verhindert die Rückströmung von dem Sauggebläse 150 über die Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite zu dem Unterdruckbehälter 38, wobei es dadurch ermöglicht, dass der Unterdruckbehälter 38 seinen Unterdruck behält, sollten sich die Drücke an der Antriebsöffnung 153 auf der Umgebungsseite des Sauggebläses 150 und des Unterdruckbehälters ausgleichen. Ähnlich verhindert ein in dem Kanal 84 angeordnetes Rückschlagventil 74 die Rückströmung von dem Sauggebläse 150 über die Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite zu dem Unterdruckbehälter 38, wobei es dadurch ermöglicht, dass der Unterdruckbehälter 38 seinen Unterdruck behält, sollten sich die Drücke an der Antriebsöffnung 157 auf der Krümmerseite des Sauggebläses 150 und des Unterdruckbehälters ausgleichen. Während die dargestellte Ausführungsform die Rückschlagventile 72 und 74 als getrennte Ventile zeigt, können in alternativen Ausführungsformen eines oder beide der Rückschlagventile 72 und 74 in das Sauggebläse integriert sein.
Es wird erkannt, dass, weil die Antriebsöffnung 157 auf der Krümmerseite mit dem Einlasskrümmer 24 in Verbindung steht, die Rückschlagventile 72 und 74 die Fluidströmung vom Einlasskrümmer zum Unterdruckbehälter verhindern, die z. B. anderweitig während der Bedingungen auftreten könnte, wenn der Einlasskrümmerdruck höher als ein Druck in dem Unterdruckbehälter ist. Ähnlich verhindern die Rückschlagventile 72 und 74, dass ein Fluid, wie z. B. eine Einlassluftladung, aus dem Kanal 95 in den Unterdruckbehälter 38 strömt. Wie in 1 gezeigt ist, verschmelzen die Kanäle 82 und 84 stromaufwärts des Unterdruckbehälters 38 in einen gemeinsamen Kanal 89. Der Kanal 89 ist fluidtechnisch mit dem Unterdruckbehälter 38 gekoppelt. Ferner kann der Kanal 89 in Abhängigkeit von einem Zustand des Kanisterentleerungsventils 65 fluidtechnisch mit dem Kanister 63 des Dampfentleerungssystems 71 gekoppelt sein. In anderen Beispielen können jedoch die Kanäle 82 und 84 jeder an unterschiedlichen Öffnungen in den Unterdruckbehälter eintreten.
Der Unterdruckbehälter 38 kann an eine oder mehrere Unterdruck verbrauchende Vorrichtungen 39 der Kraftmaschine gekoppelt sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Unterdruck verbrauchende Vorrichtung 39 ein Bremskraftverstärker sein, der an die Radbremsen des Fahrzeugs gekoppelt ist, wobei ein Unterdruckbehälter 38 ein Unterdruckhohlraum vor einer Membran des Bremskraftverstärkers ist, wie in 1 gezeigt ist. In einem derartigen Beispiel kann der Unterdruckbehälter 38 ein interner Unterdruckbehälter sein, der dafür ausgelegt ist, eine durch die Bedienungsperson 130 des Fahrzeugs über ein Bremspedal 134 bereitgestellte Kraft zum Anwenden der (nicht gezeigten) Radbremsen des Fahrzeugs zu verstärken. Eine Position des Bremspedals 134 kann durch einen Bremspedalsensor 132 überwacht werden. In alternativen Ausführungsformen kann der Unterdruckbehälter ein Niederdruck-Lagertank, der in einem Kraftstoffdampf-Entleerungssystem (wie z. B. dem Dampfentleerungssystem 71) enthalten ist, ein Unterdruckbehälter, der an ein Ladedrucksteuerventil der Turbine gekoppelt ist, ein Unterdruckbehälter, der an ein Ladungsbewegungs-Steuerventil gekoppelt ist, usw. sein. In derartigen Ausführungsformen können die Unterdruck verbrauchenden Vorrichtungen 39 des Fahrzeugsystems verschiedene durch Unterdruck betätigte Ventile enthalten, wie z. B. die Ladungsbewegungs-Steuerventile, ein Ventil einer 4 × 4-Nabenverriegelung, Ventile der schaltbaren Kraftmaschinenhalterungen, Heizungs-, Lüftungs- und Kühlungsventile, Unterdruck-Undichtigkeits-Rückschlagventile, Kurbelgehäuseentlüftungsventile, Abgasrückführungsventile, Ventile der Systeme für gasförmigen Kraftstoff, Ventile der Rad-Achse-Trennung usw. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der erwartete Unterdruckverbrauch der Unterdruckverbraucher während verschiedener Betriebsbedingungen der Kraftmaschine z. B. in einer Nachschlagtabelle im Speicher des Steuersystems gespeichert sein, wobei der gespeicherte Unterdruckschwellenwert, der dem erwarteten Unterdruckverbrauch für die aktuellen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine entspricht, unter Bezugnahme auf die Nachschlagtabelle bestimmt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann ein Sensor 40, wie dargestellt ist, an den Unterdruckbehälter 38 gekoppelt sein, um eine Schätzung des Unterdruckpegels in dem Behälter bereitzustellen. Der Sensor 40 kann ein Messgerätsensor sein, der den Unterdruck anzeigt, und kann die Daten als negativen Unterdruck (z. B. Druck) zu dem Controller 50 übertragen. Dementsprechend kann der Sensor 40 den Betrag des in dem Unterdruckbehälter 38 gelagerten Unterdrucks messen.
Wie in den 1–2 gezeigt ist, kann der Unterdruckbehälter 38 über ein Rückschlagventil 41, das in einem Umgehungskanal 43 angeordnet ist, direkt oder indirekt an den Einlasskrümmer 24 gekoppelt sein. Wie gezeigt ist, kann der Umgehungskanal 43 einen relativ großen Durchmesser besitzen; der Umgehungskanal 43 kann z. B. die gleiche Größe wie der Kanal 87 besitzen, der die Antriebsöffnung auf der Krümmerseite des Sauggebläses 150 mit dem Einlasskrümmer koppelt, wobei ein 1/2"-SAE-Standardrohr für diese Kanäle verwendet werden kann. Das Rückschlagventil 41 kann es ermöglichen, dass Luft vom Unterdruckbehälter 38 zum Einlasskrümmer 24 strömt und kann die Luftströmung vom Einlasskrümmer 24 zum Unterdruckbehälter 38 begrenzen. Während der Bedingungen, unter denen der Einlasskrümmerdruck negativ ist, kann der Einlasskrümmer eine Unterdruckquelle für den Unterdruckbehälter 38 sein. Während der Leerlaufbedingungen der Kraftmaschine kann z. B. der Druck in dem Unterdruckbehälter höher als der Druck im Einlasskrümmer sein, wobei dies verursachen kann, dass der Unterdruckbehälter (z. B. der Bremskraftverstärker) Fluid in den Einlasskrümmer "entlädt", was dazu dienen kann, Unterdruck im Unterdruckbehälter zu erzeugen. In den Beispielen, in denen die Unterdruck verbrauchende Vorrichtung 39 ein Bremskraftverstärker ist, kann die Einbeziehung des Umgehungskanals 43 in das System sicherstellen, dass der Bremskraftverstärker nahezu sofort evakuiert wird, wann immer der Einlasskrümmerdruck niedriger als der Bremskraftverstärkerdruck ist. Im Gegensatz kann während der Bedingungen, wie z. B. einer weit offenen Drosselklappe (WOT), wenn der Einlasskrümmerdruck nah am Umgebungsdruck liegt (z. B. nur 1" Quecksilbersäule unter der Umgebung), das Druckdifferential zwischen dem Unterdruckbehälter und dem Einlasskrümmer nicht ausreichend sein, um eine Fluidströmung von dem Unterdruckbehälter über den Umgehungskanal 43 zum Einlasskrümmer zu verursachen. Während die dargestellte Ausführungsform zeigt, dass der Umgehungskanal 43 mit dem Kanal 87 gekoppelt ist, werden andere direkte oder indirekte Kopplungen des Einlasskrümmers und des Unterdruckbehälters außerdem angenommen.
Wie hier beschrieben ist, kann ein ASOV gesteuert werden, um eine Antriebströmung durch das Sauggebläse 150 freizugeben oder zu sperren. In der in den 1–2 dargestellten Ausführungsform ist ein ASOV 151 in Reihe mit dem und stromaufwärts des Sauggebläses 150 angeordnet. Spezifisch ist das ASOV 151 in einem Kanal 95 stromaufwärts der Antriebsöffnung 153 auf der Umgebungsseite des Sauggebläses 150 angeordnet. Es wird jedoch erkannt, dass in anderen Ausführungsformen das ASOV in Reihe mit der und stromabwärts der Antriebsöffnung 157 auf der Krümmerseite des Sauggebläses 150 angeordnet sein kann oder das ASOV mit dem Sauggebläse integral sein kann (das ASOV z. B. an dem Hals des Sauggebläses angeordnet sein kann). Ein Vorteil des Positionierens eines ASOV stromaufwärts der Antriebsöffnung auf der Umgebungsseite des Sauggebläses ist, dass, wenn sich das ASOV stromaufwärts befindet (z. B. während der Vorwärtsströmung durch das Sauggebläse), der dem ASOV zugeordnete Druckverlust im Vergleich zu einer Konfiguration, in der sich das ASOV stromabwärts des Sauggebläse befindet (entweder mit der Antriebsöffnung auf der Krümmerseite des Sauggebläses während der Vorwärtsströmung in Reihe positioniert ist oder mit der Antriebsöffnung auf der Umgebungsseite des Sauggebläses während der Rückwärtsströmung in Reihe positioniert ist), oder wenn das ASOV mit dem Sauggebläse integral ist, weniger Auswirkung besitzt. Dementsprechend kann in Abhängigkeit davon, ob erwartet wird, dass die Vorwärts- oder die Rückwärtsantriebströmung häufiger auftritt, das ASOV entweder auf der Umgebungsseite oder der Krümmerseite des Halses des Sauggebläses positioniert sein.
Wie oben beschrieben worden ist, können typische ASOVs (einschließlich elektrischer Solenoidventile, Tellerventile, Absperrventile usw.) eine Tür oder ein Tor enthalten, die bzw. das in dem Antriebsströmungsweg angeordnet ist, wobei sie folglich für eine unidirektionale Sauggebläse-Antriebströmung, aber nicht für eine bidirektionale Sauggebläse-Antriebströmung geeignet sein können. Die Öffnung einer Tür oder eines Tors eines derartigen ASOV kann z. B. durch die Antriebströmung in einer Richtung unterstützt werden, wobei aber die Antriebströmung in einer entgegengesetzten Richtung dem Öffnen der Tür oder des Tors des ASOV widerstehen kann, was den Betrag der Kraft nachteilig vergrößern kann, den die Tür oder das Tor des ASOV ausüben muss, um in dieser Richtung betätigt zu werden (was z. B. die Leistungsaufnahme durch das ASOV vergrößert, falls es ein elektrisch betätigtes Ventil ist). Dementsprechend kann das ASOV 151 ein elektrisch betätigtes Radialströmungs-Absperrventil sein, um sowohl während der Vorwärtsantriebströmung als auch während der Rückwärtsantriebströmung durch das Sauggebläse 150 die durch das ASOV verursachte Druckunterbrechung zu verringern. Wenn ein Radialströmungs-Absperrventil offen ist, kann die Strömung in einer Richtung, die zur Richtung der Antriebströmung senkrecht ist, durch das Ventil hindurchgehen. Dies kann sicherstellen, dass die durch das Ventil hindurchgehende Strömung nicht "gegen" eine Feder oder einen elektrischen Aktuator des Ventils ist. Die Öffnung des ASOV 151 als solche kann den Druck sowohl während der Vorwärts- als auch während der Rückwärtsantriebströmung durch das Sauggebläse 150 nicht erheblich unterbrechen.
2 stellt das ASOV 151 als ein Radialströmungs-Absperrventil dar. In der Schnittansicht B nach 2 repräsentieren die Pfeile 149 die Achsen der Radialströmung des Antriebsfluids in das Ventil. Die Pfeile 149 sind vorgesehen, um nur die Richtung der Radialströmung in das Ventil darzustellen, wobei sie keine spezifischen Entwurfsparameter des Ventils repräsentieren. In Abhängigkeit von dem verwendeten Radialströmungs-Absperrventil kann die Radialströmung über mehrere Öffnungen, die entlang einem Umfang eines Abschnitts des Ventils, das innerhalb des Kanals 95 angeordnet ist, angeordnet sind, wenn das Ventil offen ist, oder über eine einzige kontinuierliche Umfangsöffnung eines Abschnitts des Ventils, das innerhalb des Kanals 95 angeordnet ist, in das Ventil eintreten. Es können außerdem andere Konstruktionen eines Radialströmungs-Absperrventils verwendet werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen.
In der Schnittansicht B ist ein hinteres Ende der Antriebströmungsachse 147 zu sehen. Wie gezeigt ist, ist die Antriebströmungsachse 147 zu einer Ebene, die die Pfeile 149 enthält, senkrecht, so dass die Richtung der Radialströmung in das Ventil senkrecht zu der Richtung der Antriebströmung durch das Sauggebläse ist.
Der Zustand des ASOV 151 kann durch den Controller 50 basierend auf verschiedenen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine gesteuert werden. Als eine Alternative kann das ASOV jedoch ein pneumatisches (z. B. unterdruckbetätigtes) Ventil sein; in diesem Fall kann der Betätigungsunterdruck für das Ventil von dem Einlasskrümmer und/oder dem Unterdruckbehälter und/oder anderen Senken niedrigen Drucks des Kraftmaschinensystems bezogen werden. In den Ausführungsformen, in denen das ASOV ein pneumatisch gesteuertes Ventil ist, kann die Steuerung des ASOV unabhängig von einem Antriebsstrang-Steuermodul ausgeführt werden (das ASOV kann z. B. basierend auf den Druck-/Unterdruckpegeln innerhalb des Kraftmaschinensystems passiv gesteuert sein).
In den hier beschriebenen nicht einschränkenden Beispielen ist das ASOV 151 ein binäres Ventil (z. B. ein Zweiwegeventil). Binäre Ventile können entweder vollständig offen oder vollständig geschlossen (abgesperrt) gesteuert sein, so dass eine vollständig offene Position eines binären Ventils eine Position ist, in der das Ventil keine Strömungseinschränkung ausübt, während eine vollständig geschlossene Position eines binären Ventils eine Position ist, in der das Ventil die ganze Strömung einschränkt, so dass keine Strömung durch das Ventil hindurchgehen kann. In einigen Beispielen kann das ASOV 151 jedoch ein kontinuierlich variables Ventil sein. Im Gegensatz zu den binären Ventilen können kontinuierlich variable Ventile in variierenden Graden teilweise geöffnet sein. Die Ausführungsformen mit kontinuierlich variablen ASOVs können eine größere Flexibilität bei der Steuerung der Antriebsdurchflussmenge der Sauggebläseanordnung bereitstellen, mit dem Nachteil, dass kontinuierlich variable Ventile viel teurer als binäre Ventile sind.
Wie hier (z. B. unter Bezugnahme auf 7) ausführlich beschrieben ist, kann der Zustand des ASOV 151 basierend auf einer Soll-Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse 150 eingestellt werden, die auf verschiedenen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine basieren kann. In Abhängigkeit von der Beziehung zwischen dem CIP und dem MAP kann die Antriebströmung durch die Sauggebläseanordnung eine Vorwärtsströmung sein, wobei die Antriebströmung in die Antriebsöffnung auf der Umgebungsseite der Sauggebläseanordnung eintritt und die Antriebsöffnung auf der Krümmerseite der Sauggebläseanordnung verlässt, oder eine Rückwärtsströmung sein, wobei die Antriebströmung in die Antriebsöffnung auf der Krümmerseite der Sauggebläseanordnung eintritt und die Antriebsöffnung auf der Umgebungsseite der Sauggebläseanordnung verlässt. In einem Beispiel kann, wie hier bezüglich 5 beschrieben ist, die Soll-Antriebsdurchflussmenge durch die Sauggebläseanordnung vom MAP abhängen. In einem weiteren Beispiel, wie hier bezüglich 6 beschrieben ist, kann die Soll-Antriebsdurchflussmenge durch die Sauggebläseanordnung vom Kompressorpumpen abhängen (z. B. so, dass die Antriebsdurchflussmenge und/oder die Menge durch die Sauggebläseanordnung mit zunehmendem Kompressorpumpen zunehmen). Es wird erkannt, dass sich die Bezugnahmen auf die Einstellung des ASOV hier entweder auf die aktive Steuerung über den Controller 50 (wie z. B. in der in den 1–2 dargestellten Ausführungsform, in der das ASOV ein Solenoidventil ist) oder auf die passive Steuerung basierend auf einem Unterdruckbetätigungs-Schwellenwert des ASOV (z. B. in den Ausführungsformen, in denen das ASOV ein unterdruckbetätigtes Ventil ist) beziehen können. Alternativ oder zusätzlich kann der Zustand des ASOV 151 basierend auf einem Pegel des in dem Unterdruckbehälter 38 gelagerten Unterdrucks eingestellt werden, z. B. um die Antriebströmung durch die Sauggebläseanordnung in Reaktion auf eine dringende Notwendigkeit für die Ergänzung des Unterdrucks zu erhöhen, wenn eine derartige Operation im Hinblick auf die aktuellen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zulässig ist. Folglich kann durch das Verändern der Antriebströmung durch das Sauggebläse 150 über die Einstellung des Zustands des ASOV 151 ein Betrag des an der (den) Mitreißöffnung(en) des Sauggebläses 150 gesaugten Unterdrucks moduliert werden, um den Unterdruckanforderungen der Kraftmaschine zu entsprechen.
Während das in 1 dargestellte beispielhafte Kraftmaschinensystem eine Sauggebläseanordnung enthält, die stromabwärts des Luftfilters 33 und stromaufwärts des Kompressors 90 an den Einlasskanal gekoppelt ist und ferner an den Einlasskrümmer 24 gekoppelt ist, wird erkannt, dass die "Umgebungsseite" einer Sauggebläseanordnung, wie z. B. der Sauggebläseanordnung 180, alternativ an einen anderen Abschnitt des Einlasskanals stromaufwärts des Kompressors gekoppelt sein kann (sie z. B. stromaufwärts des Luftfilters 33 usw. angekoppelt sein kann). Ferner kann in einigen Beispielen die "Krümmerseite" einer Sauggebläseanordnung, wie z. B. der Sauggebläseanordnung 180, alternativ an einen anderen Abschnitt des Einlasskanals stromabwärts des Kompressors (z. B. stromaufwärts der Hauptdrosselklappe 22, stromaufwärts des Ladeluftkühlers 26 usw.) gekoppelt sein.
In 3A ist eine ausführliche schematische Ansicht der Saugströmung in das bidirektionale Sauggebläse mit Ventilen nach 2 während der Bedingungen mit Aufladung, während das ASOV offen ist, bereitgestellt. Spezifisch ist ein Abschnitt 300A der Sauggebläseanordnung 180 nach den 1–2 in 3A gezeigt; der Abschnitt 300A entspricht dem Abschnitt 300 nach 2 und veranschaulicht den Weg der Saugströmung in diesem Abschnitt der Sauggebläseanordnung während der Bedingungen mit Aufladung, während das ASOV offen ist.
Während der Bedingungen mit Aufladung arbeitet der Kompressor, um die Einlassluft unter Druck zu setzen. In Abhängigkeit von der Position der Drosselklappe 22 kann der Druck im Einlasskrümmer 24 während dieser Bedingungen höher als der Druck stromaufwärts des Kompressors sein. Falls das ASOV so gesteuert ist, dass es sich in einer offenen Position befindet, verursacht das Druckdifferential zwischen dem Einlasskrümmer und dem Kompressoreinlass (z. B. der Umgebung) eine Rückwärtsantriebströmung durch das Sauggebläse 150. Während der Rückwärtsantriebströmung strömt ein Fluid (z. B. Luft) vom Einlasskrümmer zur Antriebsöffnung 157 auf der Krümmerseite. Weil zu diesem Zeitpunkt die Luft, die in die Antriebsöffnung 157 auf der Krümmerseite eintritt, unter Druck gesetzt ist (sie z. B. einen höheren Druck als den Druck im Unterdruckbehälter besitzt), bleibt das Rückschlagventil 74 geschlossen, wobei keine Saugströmung in den Kanal 84 eingeleitet wird. Der Druck der Luft fällt jedoch aufgrund des Venturi-Effekts, wie sie durch den Hals des Sauggebläses geht, so dass überschallschnelle Luft durch die Mitreißöffnung 156 auf der Umgebungsseite ausströmt. Die überschallschnelle Luft erzeugt an der Öffnung 156 einen Unterdruck (der Druck an der Öffnung 156 ist z. B. auf einen Pegel verringert, der niedrigerer als der Pegel in dem Unterdruckbehälter ist), wobei sich im Ergebnis das Rückschlagventil 72 öffnet und eine Saugströmung in dem Kanal 82 verursacht wird.
In 3B ist eine ausführliche schematische Ansicht der Saugströmung in das bidirektionale Sauggebläse mit Ventilen nach 2 während der Bedingungen ohne Aufladung bereitgestellt. Spezifisch ist ein Abschnitt 300B der Sauggebläseanordnung 180 nach den 1–2 in 3B gezeigt; der Abschnitt 300B entspricht dem Abschnitt 300 nach 2 und veranschaulicht den Weg der Saugströmung in diesem Abschnitt der Sauggebläseanordnung während der Bedingungen ohne Aufladung.
Während der Bedingungen ohne Aufladung arbeitet der Kompressor nicht. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. der Drosselklappenposition, kann der CIP etwas höher als der MAP sein. Während der Bedingungen einer weit offenen Drosselklappe kann der CIP z. B. nur etwas höher als der MAP sein, wohingegen während der Bedingungen, unter denen die Drosselklappe im Wesentlichen geschlossen ist, der CIP beträchtlich höher als der MAP sein kann. Falls das ASOV so gesteuert ist, dass es sich in einer offenen Position befindet, verursacht dementsprechend das Druckdifferential zwischen dem Einlasskrümmer und dem Kompressoreinlass (z. B. der Umgebung) eine Vorwärtsantriebströmung durch das Sauggebläse 150. Während der Vorwärtsantriebströmung strömt ein Fluid (z. B. Luft) von einem Ort stromaufwärts des Kompressors über den Kanal 95 zur Antriebsöffnung 153 auf der Umgebungsseite. Weil sich die in die Antriebsöffnung 153 auf der Umgebungsseite eintretende Luft etwa auf dem Umgebungsdruck befindet (z. B. einen höheren Druck als den Druck im Unterdruckbehälter besitzt), bleibt das Rückschlagventil 72 geschlossen und wird in dem Kanal 82 keine Saugströmung verursacht. Der Druck der Luft fällt jedoch aufgrund des Venturi-Effekts, wie sie durch den Hals des Sauggebläses geht, so dass überschallschnelle Luft durch die Mitreißöffnung 154 auf der Krümmerseite ausströmt. Die überschallschnelle Luftströmung erzeugt an der Öffnung 154 einen Unterdruck (der Druck an der Öffnung 154 wird z. B. auf einen Pegel verringert, der niedriger als der Pegel in dem Unterdruckbehälter ist), wobei sich im Ergebnis das Rückschlagventil 74 öffnet und in dem Kanal 84 eine Saugströmung verursacht wird, wie gezeigt ist.
In einem Beispiel kann sich während der Bedingungen ohne Aufladung, wenn sich die Drosselklappe in einer weit offenen Position (WOT) befindet, der MAP nur 1" Quecksilbersäule unter der Umgebung befinden, wobei folglich der Einlasskrümmer allein eine unzureichende Unterdruckquelle für den Unterdruckbehälter (z. B. den Bremskraftverstärker) sein kann. Die Vorwärtsantriebströmung durch das Sauggebläse 150 während derartiger Bedingungen kann vorteilhaft einen Druck von 3–4" Quecksilbersäule unter der Umgebung in dem Kanal 84 und folglich in dem Unterdruckbehälter erreichen.
Wie in den 3A–B gezeigt ist, tritt die Saugströmung zu einem gegebenen Zeitpunkt in nur einem der Kanäle 82 und 84 auf. Dementsprechend geht entweder während der Rückwärts- oder während der Vorwärtsantriebströmung durch die Sauggebläseanordnung 180 die Saugströmung nur durch ein einziges Rückschlagventil, während sie sich zwischen der Unterdruckquelle und dem Sauggebläse bewegt, was die Druckverluste (z. B. im Vergleich zu den Druckverlusten in den Systemen, in denen eine derartige Saugströmung durch mehrere Rückschlagventile hindurchgehen muss) vorteilhaft verringern kann. Die Einbeziehung des Umgehungskanals 43 und des Rückschlagventils 41 ermöglicht eine derartige Operation; während der Bedingungen, unter denen der Druck an der Unterdruckquelle (z. B. dem Unterdruckbehälter in der hier dargestellten Ausführungsform) den Einlasskrümmerdruck übersteigt, öffnet sich das Rückschlagventil 41 und der überschüssige Druck in dem Unterdruckbehälter wird über den Umgehungskanal 43 in den Einlasskrümmer evakuiert.
In 4 ist ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Steuern des ASOV und der Einlassdrosselklappe des Kraftmaschinensystems nach 1, um eine Soll-Antriebsdurchflussmenge durch die Sauggebläseanordnung zu erreichen, gezeigt. Das Verfahren nach 4 kann z. B. im Zusammenhang mit den Verfahren nach den 5–6 verwendet werden.
Bei 402 enthält das Verfahren 400 das Messen und/oder das Schätzen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können z. B. den MAP/MANVAC, den BP, den CIP, die Unterdruckerfordernisse (z. B. basierend auf einem Pegel des in dem Unterdruckbehälter gelagerten Unterdrucks und/oder den aktuellen Unterdruckanforderungen), die Kraftmaschinenlast, die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinentemperatur, die Abgaszusammensetzung, die Katalysatortemperatur, das Kompressorpumpen (z. B. basierend auf einem abgetasteten Kompressordruckverhältnis), den Aufladungspegel, die PP, den MAF, die Umgebungsbedingungen (die Temperatur, den Druck, die Feuchtigkeit) usw. enthalten.
Nach 402 geht das Verfahren 400 zu 404 weiter. Bei 404 enthält das Verfahren 400 das Bestimmen der Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine. Die Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine kann z. B. basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, z. B. dem MAP/MANVAC, einer Drehmomentanforderung von einer Bedienungsperson des Fahrzeugs, der Bremspedalposition usw. bestimmt werden.
Nach 404 geht das Verfahren 400 zu 406 weiter. Bei 406 enthält das Verfahren 400 das Bestimmen, ob Drosselklappen-Störungsbedingungen vorhanden sind. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Controller 50 einen Merker setzen, wenn Diagnoseprozeduren einen Ausfall des elektronischen Drosselklappen-Steuersystems angeben, wobei die Bestimmung, ob Drosselklappen-Störungsbedingungen vorhanden sind, das Prüfen enthalten kann, ob dieser Merker gesetzt ist. Alternativ kann die Bestimmung basierend auf den Messwerten des MAP-Sensors, des MAF-Sensors (der MAF-Sensoren) und/oder verschiedener anderer Sensoren ausgeführt werden.
Falls die Antwort bei 406 nein lautet, gibt dies an, dass keine Drosselklappen-Störungsbedingungen vorhanden sind (z. B. die elektronische Drosselklappensteuerung richtig funktioniert), wobei das Verfahren 400 zu 408 weitergeht. Bei 408 enthält das Verfahren 400 das Bestimmen, ob der BP größer als der MAP ist. Diese Bestimmung kann in dem Controller 50 z. B. basierend auf den von dem BP-Sensor 59 und dem MAP-Sensor 60 empfangenen Signalen ausgeführt werden. Die Beziehung zwischen dem BP und dem MAP kann bestimmen, ob über die Steuerung des Zustands des ASOV eine Vorwärtsströmung oder eine Rückwärtsströmung durch die Sauggebläseanordnung erreichbar ist.
Falls die Antwort bei 408 ja lautet, was angibt, dass der BP größer als der MAP ist, geht das Verfahren 400 zu 410 weiter. Bei 410 enthält das Verfahren 400 das Bestimmen, ob die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine die Drosselklappenumgehung erlauben. Während bestimmter Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Luftströmungsanforderungen der Kraftmaschine so sein, dass es notwendig ist, eine vollständig offene Drosselklappe ohne Drosselklappenumgehung aufrechtzuerhalten. Alternativ kann es während anderer Betriebsbedingungen der Kraftmaschine erwünscht sein, die Einlassluftströmung durch eine Sauggebläseanordnung umzuleiten, um dadurch einen Unterdruck für den Verbrauch durch die Unterdruckverbraucher des Kraftmaschinensystems zu erzeugen, während Drosselungsverluste vermieden werden.
Falls die Antwort bei 410 ja lautet, was angibt, dass die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine die Drosselklappenumgehung erlauben, geht das Verfahren 400 zu 412 weiter, um zu bestimmen, ob die Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine (wie sie z. B. bei 404 bestimmt wird) größer als eine maximale Antriebsdurchflussmenge durch die Sauggebläseanordnung ist. Falls z. B. die maximale Antriebsdurchflussmenge durch die Sauggebläseanordnung kleiner als eine Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine ist, kann es notwendig sein, es zu ermöglichen, dass etwas Luftströmung durch die Einlassdrosselklappe hindurchgeht, um die Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine zu erreichen.
Falls die Antwort bei 212 nein lautet, ist die Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine nicht größer als die maximale Antriebsdurchflussmenge durch die Sauggebläseanordnung, wobei folglich die Hauptdrosselklappe bei 414 geschlossen werden kann, um es zu ermöglichen, dass die ganze Einlassluft den Kompressor umgeht. Nach 414 geht das Verfahren 400 zu 416 weiter, um eine Soll-Antriebsdurchflussmenge für die Vorwärtsströmung durch die Sauggebläseanordnung zu bestimmen, z. B. gemäß dem in 5 gezeigten und im Folgenden beschriebenen Verfahren. Nach 416 geht das Verfahren 400 zu 418 weiter, um das ASOV zu steuern, um die Soll-Antriebsdurchflussmenge zu erreichen, z. B. gemäß dem in 7 gezeigten und im Folgenden beschriebenen Verfahren. Nach 418 endet das Verfahren 400.
Falls zurück bei 412 die Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine größer als die maximale Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse ist, lautet die Antwort ja und geht das Verfahren 400 zu 422 weiter. Bei 422 enthält das Verfahren 400 das Öffnen des ASOV und das Einstellen der Hauptdrosselklappe basierend auf der Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine und der maximalen Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse. Das Einstellen der Hauptdrosselklappe basierend auf der Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine und der maximalen Antriebsdurchflussmenge durch die Sauggebläseanordnung kann das wenigstens teilweise Öffnen der Einlassdrosselklappe enthalten, so dass ein Unterschied zwischen der maximalen Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse und der Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine durch die durch die Einlassdrosselklappe gedrosselte Luftströmung bereitgestellt werden kann. Nach 422 endet das Verfahren 400.
Falls zurück bei 410 die Antwort nein lautet, was angibt, dass die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine keine Drosselklappenumgehung erlauben (z. B. die ganze Einlassluft durch die Drosselklappe hindurchgehen muss), geht das Verfahren 400 zu 420 weiter. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können während der Bedingungen, wenn eine weit offene Drosselklappenposition notwendig ist und wenn irgendeine der Strömungseinschränkung des Sauggebläses zugeordnete Verzögerung unannehmbar ist, die Drosselklappenumgehung nicht erlauben. Als ein weiteres Beispiel kann, falls das Steuersystem eine Störung in dem ASOV diagnostiziert, dies eine Betriebsbedingung der Kraftmaschine bilden, bei der Drosselklappenumgehung nicht erlaubt ist. Bei 420 enthält das Verfahren 400 das Schließen des ASOV und das Einstellen der Hauptdrosselklappe basierend auf der Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine und den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. In einigen Beispielen kann dies das Vergrößern der Öffnung der Drosselklappe enthalten, wie ein auf ein Fahrpedal durch eine Bedienungsperson des Fahrzeugs ausgeübter Druck zunimmt (wie z. B. durch die PP angegeben wird). Nach 420 endet das Verfahren 400.
Falls zurück bei 408 die Antwort nein lautet (was z. B. angibt, dass die Kraftmaschine mit Aufladung arbeitet), geht das Verfahren 400 zu 424 weiter. Bei 424 enthält das Verfahren das Bestimmen einer Soll-Antriebsdurchflussmenge für die Rückwärtsströmung durch das Sauggebläse, z. B. gemäß dem Verfahren nach 6.
Nach 424 geht das Verfahren 400 zu 426 weiter. Bei 426 enthält das Verfahren 400 das Einstellen der Hauptdrosselklappe basierend auf der Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine und der Soll-Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse (z. B. ähnlich zum Schritt 722). Nach 426 geht das Verfahren 400 zu 418 weiter, um das ASOV zu steuern, um die Soll-Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse zu erreichen, wie oben beschrieben worden ist.
Deshalb kann gemäß dem Verfahren 400 ein Verfahren für ein Kraftmaschinensystem während einer Drosselklappenstörung das Sperren der Aufladung und das Leiten der Einlassluft durch ein Sauggebläse mit Ventilen, das den Einlasskompressor umgeht und eine erste Mitreißöffnung, die eine Umgebungsseite des Sauggebläses mit einer Unterdruckquelle koppelt, und eine zweite Mitreißöffnung, die eine Krümmerseite des Sauggebläses mit der Unterdruckquelle koppelt, besitzt, enthalten, wobei die erste Mitreißöffnung bezüglich einer Nennneigung des Sauggebläses versenkt ist. Das Leiten der Einlassluft durch das Sauggebläse umfasst das Öffnen eines Radialströmungs-Sauggebläseabsperrventils, das stromaufwärts einer Antriebsöffnung auf der Umgebungsseite des Sauggebläses mit dem Sauggebläse in Reihe angeordnet ist; wobei die Antriebströmung in einer Richtung, die zu der Antriebsströmungsachse des Sauggebläses senkrecht ist, in das Sauggebläse-Absperrventil eintreten kann, wenn das Sauggebläse-Absperrventil offen ist, wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben worden ist und wie in der Schnittansicht B nach 2 gezeigt ist.
In 5 ist ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Bestimmen einer Soll-Antriebsdurchflussmenge durch ein bidirektionales Sauggebläse mit Ventilen während der Bedingungen ohne Aufladung für die Verwendung im Zusammenhang mit den Verfahren nach den 4 und 7 bereitgestellt. Das Verfahren 500 kann z. B. im Schritt 416 des Verfahrens 400 nach 4 ausgeführt werden. Es wird erkannt, dass während der Bedingungen ohne Aufladung die Soll-Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse eine Vorwärtsdurchflussmenge durch das Sauggebläse (z. B. eine Antriebdurchflussmenge von der Umgebungsseite zur Krümmerseite des Sauggebläses) ist.
Bei 502 enthält das Verfahren 500 das Bestimmen, ob es eine dringende Notwendigkeit für die Ergänzung des Unterdrucks gibt. Diese Bestimmung kann auf einem Pegel des in dem Unterdruckbehälter gelagerten Unterdrucks (wie er z. B. durch den Sensor 40 nach 1 abgetastet wird), den aktuellen Unterdruckanforderungen (z. B. basierend auf einer Bremspedalposition), dem MAP (wie er z. B. durch den Sensor 60 nach 1 abgetastet wird), den Druck in einem Kraftstoffdampfkanister eines Kraftstoffdampf-Entleerungssystem (wie er z. B. durch den Sensor 49 nach 1 abgetastet wird) usw. basieren.
Falls die Antwort bei 502 nein lautet, geht das Verfahren 500 zu 504 weiter. Bei 504 wird bestimmt, ob der MAP kleiner als ein Schwellenwert ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Schwellenwert –40 kPa betragen (z. B. äquivalent zu einem MANVAC von 40 kPa). Falls der MAP kleiner als der Schwellenwert ist, lautet die Antwort bei 504 ja, wobei das Verfahren 500 zu 508 weitergeht, wo die Soll-Antriebsdurchflussmenge auf 0 gesetzt wird. Während im Fall eines binären ASOV eine Antriebsdurchflussmenge von 0 keine Antriebströmung durch das Sauggebläse repräsentieren kann, wird erkannt, dass in den Beispielen, in denen das ASOV ein kontinuierlich variables Ventil oder ein anderer Typ des Ventils, der zusätzlich zu offen und abgesperrt in andere Positionen einstellbar ist, ist, eine Antriebsdurchflussmenge von 0 einem ersten Niveau der Antriebströmung entsprechen kann, das niedriger als ein zweites Niveau der Antriebströmung sein kann. Nach 508 endet das Verfahren 500.
Falls andernfalls die Antwort bei 504 nein lautet, was angibt, dass der MAP größer als der oder gleich dem Schwellenwert ist, geht das Verfahren 500 zu 506 weiter, wo die Soll-Antriebsdurchflussmenge auf 1 gesetzt wird. Eine Antriebsdurchflussmenge von 1 kann im Fall eines binären ASOV einer maximalen Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse entsprechen. Falls das ASOV zusätzlich zu der offenen und der abgesperrten Position in andere Positionen steuerbar ist, kann jedoch die Antriebsdurchflussmenge von 1 einem zweiten Niveau der Antriebströmung entsprechen, das wenigstens etwas Antriebströmung durch das Sauggebläse enthält. Nach 506 endet das Verfahren 500.
Falls zurück bei 502 die Antwort ja lautet, was angibt, dass es eine dringende Notwendigkeit für die Ergänzung des Unterdrucks gibt, geht das Verfahren 500 zu 506 weiter, um die Soll-Antriebsdurchflussmenge auf 1 zu setzen. Nach 506 endet das Verfahren 500.
In 6 ist ein beispielhaftes Verfahren 600 zum Bestimmen einer Soll-Antriebsdurchflussmenge durch ein bidirektionales Sauggebläse mit Ventilen während der Bedingungen mit Aufladung für die Verwendung im Zusammenhang mit den Verfahren nach den 4 und 7 bereitgestellt. Das Verfahren 600 kann z. B. im Schritt 424 des Verfahrens 400 nach 4 ausgeführt werden. Es wird erkannt, dass während der aufgeladenen Bedingungen die Soll-Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse eine Rückwärtsdurchflussmenge durch das Sauggebläse (z. B. eine Antriebsdurchflussmenge von der Krümmerseite zur Umgebungsseite des Sauggebläses) ist.
Bei 602 enthält das Verfahren 600 das Bestimmen, ob es eine dringende Notwendigkeit für die Ergänzung des Unterdrucks gibt, z. B. auf eine Weise, die oben bezüglich des Schrittes 502 des Verfahrens 500 erörtert worden ist. Nach 602 geht das Verfahren 600 zu 604 weiter.
Bei 604 enthält das Verfahren 600 das Bestimmen, ob das Kompressorpumpen kleiner als ein Schwellenwert ist. Dies kann z. B. das Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit des Kompressorpumpens, die kleiner als der Schwellenwert ist, vor einem tatsächlichen Auftreten des Pumpens enthalten. Alternativ kann die Angabe des Pumpens ein tatsächliches Auftreten des Pumpens, das kleiner als der Schwellenwert ist, enthalten. Die Bestimmung kann auf verschiedenen abgetasteten Parameterwerten, wie z. B. den Werten von dem CIP-Sensor 68 und dem MAP-Sensor 60, basieren. Ein Druckdifferential zwischen dem MAP und dem CIP kann z. B. die Wahrscheinlichkeit des Pumpens und/oder den aktuellen Pumppegel angeben. Der Schwellenwert kann einem minimalen Pegel entsprechen, bei dem das Pumpen problematisch ist, wobei folglich, wenn das Pumpen kleiner als der Schwellenwert ist, es nicht erwünscht sein kann, Luft von einem Ort stromabwärts des Kompressors über das Sauggebläse zu einem Ort stromaufwärts des Kompressors zurückzuführen.
Falls die Antwort bei 604 ja lautet, geht das Verfahren 600 zu 608 weiter, wo die Soll-Antriebsdurchflussmenge auf 0 gesetzt wird. Wie oben für den Schritt 508 des Verfahrens 500 beschrieben worden ist, kann eine Antriebsdurchflussmenge von 0, während sie in dem Fall eines binären ASOV keine Antriebströmung durch das Sauggebläse (und folglich keine Rückführung von Luft von einem Ort stromabwärts des Kompressors über die Sauggebläseanordnung zu einem Ort stromaufwärts des Kompressors) repräsentieren kann, in den Beispielen, in denen das ASOV ein kontinuierlich variables Ventil oder ein anderes ähnliches Ventil ist, einem ersten Niveau der Antriebströmung entsprechen, das niedriger als ein zweites Niveau der Antriebströmung sein kann. Nach 608 endet das Verfahren 600.
Falls andernfalls die Antwort bei 604 nein lautet, was angibt, dass das Kompressorpumpen größer als der oder gleich dem Schwellenwert ist, geht das Verfahren 600 zu 606 weiter, wo die Soll-Antriebsdurchflussmenge auf 1 gesetzt wird. Wie oben für den Schritt 506 des Verfahrens 500 beschrieben worden ist, kann in dem Fall eines binären ASOV eine Antriebsdurchflussmenge von 1 einer maximalen Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse entsprechen, wohingegen, falls das ASOV zusätzlich zu der offenen und der abgesperrten Position in andere Positionen steuerbar ist, eine Antriebsdurchflussmenge von 1 einem zweiten Niveau der Antriebströmung einschließlich wenigstens etwas Antriebströmung durch das Sauggebläse entsprechen kann. Nach 606 endet das Verfahren 600.
In 7 ist ein beispielhaftes Verfahren 700 zum Steuern eines ASOV, wie z. B. des ASOV 151 des in 1 dargestellten Kraftmaschinensystems, gezeigt. Das Verfahren 700 kann z. B. im Schritt 418 des Verfahrens 400 ausgeführt werden.
Bei 702 enthält das Verfahren 700 das Bestimmen, ob die Soll-Antriebsdurchflussmenge gleich 0 ist. Falls die Antwort bei 702 ja lautet, geht das Verfahren 700 zu 706 weiter, um das ASOV schließen. Das Schließen des ASOV kann in den Ausführungsformen, in denen das ASOV ein Solenoidventil ist und durch einen Controller, wie z. B. den Controller 50 nach 1 gesteuert ist, ein aktiver Prozess sein. Falls z. B. das ASOV ein binäres Ventil ist, kann das Schließen des ASOV das vollständige Schließen des ASOV enthalten, wohingegen, falls das ASOV ein kontinuierlich variables Ventil ist, das Schließen des ASOV entweder das teilweise oder das vollständige Schließen des ASOV enthalten kann. In Abhängigkeit von dem MAP und dem Druck im Unterdruckbehälter kann, wenn das ASOV geschlossen ist, der Unterdruckbehälter über einen Saugkanal, der den Unterdruckbehälter an den Einlasskrümmer koppelt, wie z. B. den in den 1–2 gezeigten Umgehungskanal 43, evakuiert werden. Nach 706 endet das Verfahren 700.
Falls andernfalls die Antwort bei 702 nein lautet, geht das Verfahren 700 zu 704 weiter. Bei 704 enthält das Verfahren 700 das Bestimmen, ob die Soll-Antriebsdurchflussmenge gleich 1. Falls die Antwort bei 704 ja lautet, geht das Verfahren 700 zu 708 weiter, um das ASOV zu öffnen. Das Öffnen des ASOV kann in den Ausführungsformen, in denen das ASOV ein Solenoidventil ist und durch einen Controller, wie z. B. den Controller 50 nach 1 gesteuert ist, ein aktiver Prozess sein. Falls das ASOV z. B. ein binäres Ventil ist, kann das Öffnen des ASOV das vollständige Öffnen des ASOV enthalten, wohingegen, falls das ASOV ein kontinuierlich variables Ventil ist, dass Öffnen des ASOV entweder das teilweise oder das vollständige Öffnen des ASOV enthalten kann. Wenn das ASOV bei 708 geöffnet wird, verursacht die Antriebströmung durch das Sauggebläse während der Bedingungen mit Aufladung ferner eine Saugströmung in die Öffnung auf der Umgebungsseite (wie in 3A gezeigt ist), wohingegen die Antriebströmung durch das Sauggebläse während der Bedingungen ohne Aufladung eine Saugströmung in die Öffnung auf der Krümmerseite verursacht (wie in 3B gezeigt ist). Nach 708 endet das Verfahren 700.
Falls zurück bei 704 die Antwort nein lautet, endet das Verfahren 700. Deshalb kann gemäß den Verfahren nach den 4–7 ein Radialströmungs-ASOV basierend auf den Unterdrucknotwendigkeiten der Kraftmaschine und dem Einlasskrümmerdruck gesteuert werden. Während der Bedingungen ohne Aufladung kann z. B. das ASOV geöffnet sein, wenn der Einlasskrümmerdruck größer als ein Schwellenwert ist, während während der Bedingungen mit Aufladung das ASOV geöffnet sein kann, wenn das Kompressorpumpen größer als ein Schwellenwert ist. Ferner kann das ASOV in Reaktion auf eine dringende Notwendigkeit für die Ergänzung des Unterdrucks während der Bedingungen sowohl mit Aufladung als auch ohne Aufladung geöffnet sein. Wenn das ASOV offen ist, tritt außerdem eine Saugströmung basierend auf dem Einlasskrümmerdruck und dem Unterdruckbehälterdruck in einen ersten und/oder einen zweiten und/oder einen dritten Kanal ein; der erste Kanal kann der Kanal 82 nach den 1–2 sein, der zweite Kanal kann der Kanal 84 nach den 1–2 sein und der dritte Kanal kann der Kanal 43 nach den 1–2 sein. Wenn das ASOV offen ist, kann z. B. eine Saugströmung in den zweiten Kanal, aber nicht in den ersten Kanal eintreten, wenn der Einlasskrümmerdruck kleiner als ein Schwellenwert ist, kann eine Saugströmung in den ersten Kanal, aber nicht in den zweiten Kanal eintreten, wenn der Einlasskrümmerdruck größer als der Schwellenwert ist, und kann eine Saugströmung in den dritten Kanal eintreten, wenn der Unterdruckbehälterdruck größer als der Einlasskrümmerdruck ist. Noch weiter kann ein vierter Kanal (z. B. der Kanal 86 nach 1) ein Kraftstoffdampf-Entleerungssystem mit dem ersten und dem zweiten Kanal koppeln, wenn ein Kanisterentleerungsventil (z. B. das Ventil 65 nach 1), das in dem vierten Kanal angeordnet ist, offen ist. Wenn das Kanisterentleerungsventil offen ist und das Sauggebläse-Absperrventil offen ist, kann die Saugströmung basierend auf dem Einlasskrümmerdruck und dem Kraftstoffdampfkanisterdruck in den vierten Kanal eintreten.
Es wird angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Systemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solches können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Funktionen oder Operationen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Operationen, Funktionen und/oder Handlungen Code graphisch darstellen, der in das computerlesbare Speichermedium in dem Steuersystem zu programmieren ist.
Noch ferner sollte es selbstverständlich sein, dass die hier beschriebenen Systeme und Verfahren beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen oder Beispiele nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen in Betracht gezogen werden. Dementsprechend enthält die vorliegende Offenbarung sowohl alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen der verschiedenen Systeme und Verfahren, die hier offenbart sind, als auch irgendwelche und alle von deren Äquivalenten.

Claims

Kraftmaschinensystem, das Folgendes umfasst: ein Sauggebläse, das einen Einlass eines Kompressors mit einem Einlasskrümmer koppelt und eine erste Mitreißöffnung, die eine Umgebungsseite des Sauggebläses mit einer Unterdruckquelle koppelt, und eine zweite Mitreißöffnung, die eine Krümmerseite des Sauggebläses mit der Unterdruckquelle koppelt, umfasst, wobei die erste Mitreißöffnung bezüglich einer Nennneigung des Sauggebläses versenkt ist; und ein Radialströmungs-Sauggebläseabsperrventil in Reihe mit dem Sauggebläse.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 1, wobei das Sauggebläse einen Hals zwischen der Umgebungsseite und der Krümmerseite des Sauggebläses umfasst und wobei eine Seite der ersten Mitreißöffnung näher an dem Hals bezüglich der Nennneigung des Sauggebläses überstehend ist.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 1, wobei die zweite Mitreißöffnung bezüglich einer Nennneigung des Sauggebläses versenkt ist, wobei die erste Mitreißöffnung um einen ersten Betrag versenkt ist und wobei die zweite Mitreißöffnung um einen zweiten Betrag versenkt ist, wobei der zweite Betrag kleiner als der erste Betrag ist.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 1, wobei, wenn das Radialströmungs-Absperrventil offen ist, eine Richtung der in das Ventil eintretenden Strömung zu einer Richtung der Antriebströmung durch das Sauggebläse senkrecht ist.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 1, wobei ein erstes Rückschlagventil in einem ersten Kanal, der die erste Mitreißöffnung mit der Unterdruckquelle koppelt, angeordnet ist und wobei ein zweites Rückschlagventil in einem zweiten Kanal, der die zweite Saugöffnung mit der Unterdruckquelle koppelt, angeordnet ist.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 1, wobei ein dritter Kanal die Unterdruckquelle über ein drittes Rückschlagventil mit dem Einlasskrümmer koppelt und wobei ein vierter Kanal ein Kraftstoffdampf-Entleerungssystem mit dem ersten und dem zweiten Kanal koppelt, wenn ein in dem vierten Kanal angeordnetes Kanisterentleerungsventil offen ist.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 1, wobei eine Ausdehnungskurve von der Krümmerseite zu der Umgebungsseite des Sauggebläses auf die Massenstromdichten in der Nähe einer typischen Bedingung mit Aufladung der Kraftmaschine abgestimmt ist.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 1, wobei eine Länge eines kegelstumpfförmigen Abschnitts auf der Umgebungsseite des Sauggebläses größer als eine Länge eines kegelstumpfförmigen Abschnitts auf der Krümmerseite des Sauggebläses ist und wobei sowohl eine Ausdehnungskurve von der Umgebungsseite zu der Krümmerseite des Sauggebläses als auch eine Ausdehnungskurve von der Krümmerseite des Sauggebläses zu der Umgebungsseite des Sauggebläses Schall/Überschall-Ausdehnungskurven sind.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 6, wobei, wenn das Sauggebläse-Absperrventil offen ist, die Saugströmung basierend auf dem Einlasskrümmerdruck und dem Unterdruckbehälterdruck in den ersten und/oder den zweiten und/oder den dritten Kanal eintritt, und wobei, wenn das Kanisterentleerungsventil offen ist und das Sauggebläse-Absperrventil offen ist, eine Saugströmung basierend auf dem Einlasskrümmerdruck und dem Kraftstoffdampfkanisterdruck in den vierten Kanal eintritt.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 9, wobei, wenn das Sauggebläse-Absperrventil offen ist, eine Saugströmung in den zweiten Kanal, aber nicht in den ersten Kanal eintritt, wenn der Einlasskrümmerdruck kleiner als ein Schwellenwert ist, wobei eine Saugströmung in den ersten Kanal, aber nicht in den zweiten Kanal eintritt, wenn der Einlasskrümmerdruck größer als der Schwellenwert ist, und wobei eine Saugströmung in den dritten Kanal eintritt, wenn der Unterdruckbehälterdruck größer als der Einlasskrümmerdruck ist.
Verfahren für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: Einstellen einer Antriebsdurchflussmenge durch ein Sauggebläse mit Ventilen, das einen Einlasskompressor umgeht und eine erste Mitreißöffnung, die eine Umgebungsseite des Sauggebläses mit einer Unterdruckquelle koppelt, und eine zweite Mitreißöffnung, die eine Krümmerseite des Sauggebläses mit der Unterdruckquelle koppelt, besitzt, wobei die erste Mitreißöffnung bezüglich einer Nennneigung des Sauggebläses versenkt ist, basierend auf den Unterdrucknotwendigkeiten der Kraftmaschine und dem Einlasskrümmerdruck.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einstellen der Antriebsdurchflussmenge durch das Sauggebläse das Einstellen eines Radialströmungs-Sauggebläseabsperrventils, das mit dem Sauggebläse stromaufwärts einer Antriebsöffnung auf der Umgebungsseite des Sauggebläses in Reihe angeordnet ist, umfasst und wobei die Antriebströmung in einer Richtung, die zu einer Antriebströmungsachse des Sauggebläses senkrecht ist, in das Sauggebläse-Absperrventil eintritt, wenn das Sauggebläse-Absperrventil offen ist.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner Folgendes umfasst: während der Bedingungen ohne Aufladung Öffnen des Sauggebläse-Absperrventils, wenn der Einlasskrümmerdruck größer als ein Schwellenwert ist; und während der Bedingungen mit Aufladung Öffnen des Sauggebläse-Absperrventils, wenn das Kompressorpumpen größer als ein Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner das Öffnen des Sauggebläse-Absperrventils in Reaktion auf eine dringende Notwendigkeit für die Ergänzung des Unterdrucks während der Bedingungen mit Aufladung und ohne Aufladung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Sauggebläse außerdem eine Hauptdrosselklappe umgeht, die stromabwärts eines Einlasskompressors und stromaufwärts des Einlasskrümmers angeordnet ist, und wobei das Verfahren ferner das Einstellen der Hauptdrosselklappe basierend auf einer Soll-Luftdurchflussmenge der Kraftmaschine umfasst.
Verfahren für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: während einer Drosselklappenstörung Sperren der Aufladung und Leiten der Einlassluft durch ein Sauggebläse mit Ventilen, das einen Einlasskompressor umgeht und eine erste Mitreißöffnung, die eine Umgebungsseite des Sauggebläses mit einer Unterdruckquelle koppelt, und eine zweite Mitreißöffnung, die eine Krümmerseite des Sauggebläses mit der Unterdruckquelle koppelt, besitzt, wobei die erste Mitreißöffnung bezüglich einer Nennneigung des Sauggebläses versenkt ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Leiten der Einlassluft durch das Sauggebläse das Öffnen eines Radialströmungs-Sauggebläseabsperrventils, das stromaufwärts einer Antriebsöffnung auf der Umgebungsseite des Sauggebläses mit dem Sauggebläse in Reihe angeordnet ist, umfasst, und wobei die Antriebströmung in einer Richtung, die zu einer Antriebsströmungsachse des Sauggebläses senkrecht ist, in das Sauggebläse-Absperrventil eintritt, wenn das Sauggebläse-Absperrventil offen ist.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner, wenn die Drosselklappe richtig arbeitet, das Steuern des Sauggebläse-Absperrventils basierend auf den Unterdrucknotwendigkeiten der Kraftmaschine und dem Einlasskrümmerdruck umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Steuern des Sauggebläse-Absperrventils basierend auf den Unterdrucknotwendigkeiten der Kraftmaschine und dem Einlasskrümmerdruck Folgendes enthält: während der Bedingungen ohne Aufladung Öffnen des Sauggebläse-Absperrventils, wenn der Einlasskrümmerdruck größer als ein Schwellenwert ist; und während der Bedingungen mit Aufladung Öffnen des Sauggebläse-Absperrventils, wenn das Kompressorpumpen größer als ein Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner das Öffnen des Sauggebläse-Absperrventils in Reaktion auf eine dringende Notwendigkeit für die Ergänzung des Unterdrucks während der Bedingungen mit Aufladung und ohne Aufladung umfasst.