DE102016108326B4

DE102016108326B4 - Verfahren und System zur Unterdruckerzeugung unter Verwendung einer einen hohlen Kanal umfassenden Drosselklappe

Info

Publication number: DE102016108326B4
Application number: DE102016108326.7A
Authority: DE
Inventors: Xiaogang Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2016-05-04
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2036-05-05
Also published as: CN106121834A; RU2016116447A; US20160326996A1; US10221818B2; US9651004B2; DE102016108326A1; US20170248104A1; CN106121834B

Abstract

Verfahren für eine Kraftmaschine (10), das Folgendes umfasst:Einstellen einer Position einer Drosselklappenplatte (64) mit einem hohlen Mittelkanal (72); undErzeugen von Unterdruck an einem verengten Abschnitt des Mittelkanals (72) über eine Einlassluftströmung durch den Mittelkanal (72) der Drosselklappenplatte (64).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf die Unterdruckerzeugung in einem Einlass über eine Drosselklappenplatte.
Hintergrund und Zusammenfassung
Fahrzeugsysteme können verschiedene Unterdruckverbrauchsvorrichtungen enthalten, die unter Verwendung von Unterdruck betätigt werden. Diese können z. B. einen Bremskraftverstärker und einen Entleerungskanister enthalten. Der von diesen Vorrichtungen verwendete Unterdruck kann über eine dedizierte Unterdruckpumpe bereitgestellt werden. In anderen Ausführungsformen können ein oder mehrere Aspiratoren (die alternativ als Ejektoren, Venturi-Pumpen, Strahlpumpen und Ejektoren bezeichnet werden) in das Kraftmaschinensystem gekoppelt sein, die die Kraftmaschinen-Luftströmung nutzbar machen können und sie verwenden können, um Unterdruck zu erzeugen.
In einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform, die in US 8 261 716 B2 gezeigt ist, befindet sich eine Steuerbohrung in der Wand des Einlasses, so dass, wenn sich die Drosselklappenplatte an der Leerlaufposition befindet, der am Rand der Drosselklappe erzeugte Unterdruck für eine Unterdruckverbrauchsvorrichtung verwendet wird. Darin stellt die Positionierung der Drosselklappenplatte an einer Leerlaufposition eine Verengung am Umfang der Drosselklappenplatte bereit. Die zunehmende Strömung der Einlassluft durch die Verengung führt zu einem Venturi-Effekt, der einen teilweisen Unterdruck erzeugt. Die Steuerbohrung ist so angeordnet, um den teilweisen Unterdruck für eine Unterdruckverbrauchsvorrichtung zu verwenden.
In den oben beschriebenen Herangehensweisen ist jedoch das Unterdruckerzeugungspotential der Drosselklappe begrenzt. Es wird z. B. eine einzige Steuerbohrung an einem Ort im Einlass, wie in US 8 261 716 B2 gezeigt ist, von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung verwendet, selbst wenn der Unterdruck am gesamten Umfang der Drosselklappe erzeugt werden kann. Um den am gesamten Umfang der Drosselklappe erzeugten Unterdruck zu verwenden, können weitere Steuerbohrungen im Einlasskanal erforderlich sein. Das Herstellen dieser Steuerbohrungen kann jedoch zu signifikanten Modifikationen der Bauform des Einlasskanals führen, was die in Beziehung stehenden Kosten erhöhen kann.
In den Herangehensweisen, die einen oder mehrere Aspiratoren verwenden, um Unterdruck zu erzeugen, können infolge der einzelnen Teile, die den Aspirator bilden, einschließlich der Düsen, der Misch- und Diffusionsabschnitte und der Rückschlagventile, zusätzliche Kosten anfallen. Ferner kann es bei Leerlaufbedingungen oder Bedingungen niedriger Last schwierig sein, die Gesamt-Luftdurchflussmenge in den Einlasskrümmer zu steuern, weil die Durchflussmenge eine Kombination aus der Leckströmung von der Drosselklappe und der Luftströmung vom Aspirator ist. Typischerweise kann ein Aspirator-Absperrventil (ASOV) zusammen mit dem Aspirator enthalten sein, um die Luftströmung zu steuern, aber bei zusätzlichen Kosten. Ferner kann das Installieren der Aspiratoren im Einlass sowohl zu Beschränkungen der Raumverfügbarkeit als auch zu Unterbringungsproblemen führen.
Derartige Herangehensweisen als solche, um die obigen Probleme zu behandeln, enthalten das Bereitstellen mehrerer Perforierungen um einen Umfang einer hohlen Einlassdrosselklappenplatte. Die Drosselklappenplatte kann zu einer weiter geschlossenen Position eingestellt werden, um einen Unterdruck über die Einlassluftströmung an den Perforationen im Umfang der Drosselklappenplatte vorbei zu erzeugen. Der erzeugte Unterdruck wird dann auf eine Unterdruckverbrauchsvorrichtung ausgeübt, die über eine hohle Welle fluidtechnisch an die Drosselklappenplatte gekoppelt ist.
Die Erfinder haben hier potentielle Probleme bei der obigen Herangehensweise identifiziert. Als ein Beispiel ist das Unterdruckerzeugungspotential der Drosselklappe begrenzt. Als ein Beispiel kann die Größe der Perforationen aufgrund der Breite der Drosselklappenplatte begrenzt sein, wobei deshalb das Unterdruckerzeugungspotential der Drosselklappe begrenzt ist. Um den am Umfang der Drosselklappe erzeugten Unterdruck zu vergrößern, kann es sein, dass die Größe der Perforationen vergrößert werden muss. Das Vergrößern der Größe der Perforationen kann jedoch zu Zunahmen der Größe und der Drosselklappe führen, die zu signifikanten Modifikationen der Bauform des Einlasskanals führen können, die die in Beziehung stehenden Kosten erhöhen können.
Aus der DE 10 2015 103 978 A1 und der DE 196 12 230 A1 sind jeweils Verfahren zum Einstellen einer Position einer Drosselklappenplatte einer Brennkraftmaschine bekannt.
Es besteht daher Bedarf daran, hier alternative Wege aufzuzeigen, wie das Unterdruckerzeugungspotential der Drosselklappe gesteigert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des selbstständigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 stellt eine schematische graphische Darstellung einer Kraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.
2A stellt eine beispielhafte Ausführungsform einer Einlassdrosselklappenplatte mit einem hohlen inneren Kanal dar.
2B stellt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Einlassdrosselklappe-Platte nach 2A mit einem hohlen inneren Kanal dar.
3 zeigt eine Querschnittsansicht der Drosselklappenplatte nach den 2A und 2B innerhalb des Einlasskanals.
4A zeigt eine Querschnittsansicht der Drosselklappenplatte an einer geschlossenen ersten Position.
4B zeigt eine Querschnittsansicht der Drosselklappenplatte an einer dazwischenliegenden zweiten Position.
4C zeigt eine Querschnittsansicht der Drosselklappenplatte an einer dazwischenliegenden dritten Position.
4D zeigt eine Querschnittsansicht der Drosselklappenplatte an einer offenen vierten Position.
5 zeigt eine schematische Veranschaulichung der Drosselklappenplatte innerhalb des Einlasskanals.
6 zeigt einen Querschnitt des Einlasskanals nach 5, um eine alternative Ansicht der Drosselklappenplatte darzustellen.
7 ist ein Ablaufplan, der ein beispielhaftes Verfahren zum Einstellen der Drosselklappenposition und der Betriebsparameter der Kraftmaschine veranschaulicht.
8 stellt eine beispielhafte Einstellung der Drosselklappenposition, um die Unterdruckerzeugung zu verbessern, bei gleichzeitigen Einstellungen der Betriebsparameter der Kraftmaschine, um das Kraftmaschinendrehmoment aufrechtzuerhalten, gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.

Ausführliche Beschreibung
Es werden Verfahren und Systeme zum Erzeugen von Unterdruck innerhalb eines Einlasskanals in einer Kraftmaschine, wie z. B. dem in 1 gezeigten Kraftmaschinensystem, beschrieben. Der Einlasskanal kann mit einer EinlassDrosselklappe versehen sein, die eine Drosselklappenplatte mit einem hohlen inneren Kanal umfasst, der über eine hohle Welle an eine Unterdruckverbrauchsvorrichtung gekoppelt ist, wie in den 2-5 gezeigt ist. Spezifisch kann der hohle innere Kanal von einer stromaufwärts gelegenen Oberfläche zu einer stromabwärts gelegenen Oberfläche der Drosselklappenplatte durch die Einlassdrosselklappenplatte verlaufen. Die Einlassluft als solche kann durch den inneren Kanal der Drosselklappenplatte auf dem Weg zu einem Einlassventil eines Kraftmaschinenzylinders strömen. Der innere Kanal kann einen verengten Abschnitt umfassen. Spezifisch kann der innere Kanal an dem verengten Abschnitt schmal sein, wobei er deshalb an dem verengten Abschnitt über einen Venturi-Effekt, wenn die Einlassluft durch den verengten Abschnitt des inneren Kanals strömt, einen Unterdruck erzeugen kann, wie in den 2-5 gezeigt ist. Der an dem verengten Abschnitt des inneren Kanals erzeugte Unterdruck kann verwendet werden, um Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung zu ziehen. Ferner kann die an dem verengten Abschnitt des inneren Kanals erzeugte Menge des Unterdrucks von der Menge der Luftströmung durch den Kanal abhängen, wobei sie deshalb durch das Einstellen der Position der Drosselklappenplatte eingestellt werden kann. Ein Controller kann konfiguriert sein, eine Routine auszuführen, um eine Drosselklappen-Position basierend auf dem Unterdruckbedarf von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung einzustellen, wie in 7 gezeigt ist. Wie in 6 gezeigt ist, kann der Controller Signale an einen Aktuator senden, der wiederum die Position der Drosselklappenplatte basierend auf den von dem Controller empfangenen Signalen einstellen kann. Es können verschiedene Betriebsparameter eingestellt werden, wie in 8 gezeigt ist, wenn die Drosselklappen-Position variiert wird, um das Kraftmaschinendrehmoment aufrechtzuerhalten.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Funkenzündungs-Brennkraftmaschine 10. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 132 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP.
Eine Verbrennungskammer 30 (die außerdem als ein Zylinder 30 bekannt ist) der Kraftmaschine 10 kann die Verbrennungskammerwände 32 enthalten, in denen ein Kolben 36 positioniert ist. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein (nicht gezeigtes) Zwischengetriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein (nicht gezeigtes) Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
Die Verbrennungskammer 30 kann die Einlassluft von einem Einlasskrümmer 44 über einen Einlasskanal 42 empfangen und kann die Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 48 ablassen. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskanal 48 können wahlweise über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 mit der Verbrennungskammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über jeweilige Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert sein. Jedes der Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 kann einen oder mehrere Nocken enthalten und kann ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitsteuerung (WT) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (WL) verwenden, die durch den Controller 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Positionen des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 können durch die Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Der Zylinder 30 kann z. B. alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert ist, und ein Auslassventil, das über eine Nockenbetätigung, die CPS- und/oder VCT-Systeme enthält, gesteuert ist, enthalten.
Es ist gezeigt, dass eine Kraftstoffeinspritzdüse 66 direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW direkt darin einzuspritzen, das über einen elektronischen Treiber 96 vom Controller 12 empfangen wird. In dieser Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 66 das bereit, was als die Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. an der Seite der Verbrennungskammer oder im Oberteil der Verbrennungskammer angebracht sein. Der Kraftstoff kann durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält, der Kraftstoffeinspritzdüse 66 zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzdüse enthalten, die im Einlasskrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die das bereitstellt, was als die Kanaleinspritzung des Kraftstoffs in die Einlassöffnung stromaufwärts der Verbrennungskammer 30 bekannt ist.
Das Zündsystem 88 kann gemäß ausgewählten Betriebsmodi in Reaktion auf ein Zündvorverstellungssignal SA vom Controller 12 über eine Zündkerze 92 der Verbrennungskammer 30 einen Zündfunken bereitstellen. Obwohl Funkenzündungskomponenten gezeigt sind, können in einigen Ausführungsformen die Verbrennungskammer 30 oder ein oder mehrere andere Verbrennungskammern der Kraftmaschine 10 in einem Kompressionszündungsmodus mit oder ohne einen Zündfunken betrieben werden.
Die Kraftmaschine 10 kann ferner eine Kompressionsvorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader, enthalten, die wenigstens einen Kompressor 162 enthält, der entlang dem Einlasskanal 42 angeordnet ist. Für einen Turbolader kann der Kompressor 162 wenigstens teilweise (z. B. über eine Welle) durch eine Turbine 164, die entlang dem Auslasskanal 48 angeordnet ist, angetrieben sein. Der Kompressor 162 zieht Luft vom Einlasskanal 42, um die Aufladungskammer 46 zu versorgen. Die Abgase drehen die Turbine 164, die über eine Welle 161 an den Kompressor 162 gekoppelt ist. Für einen Lader kann der Kompressor 162 wenigstens teilweise durch die Kraftmaschine und/oder eine elektrische Arbeitsmaschine angetrieben sein, wobei er keine Turbine enthalten kann. Folglich kann der Betrag der Kompression, der einem oder mehreren Zylindern der Kraftmaschine über einen Turbolader oder einen Lader bereitgestellt wird, durch den Controller 12 variiert werden.
Ein Ladedrucksteuerventil 168 kann über die Turbine 164 in einem Turbolader gekoppelt sein. Spezifisch kann das Ladedrucksteuerventil 168 in einem Umgehungskanal 166 enthalten sein, der zwischen einen Einlass und einen Auslass der Abgasturbine 164 gekoppelt ist. Durch das Einstellen einer Position des Ladedrucksteuerventils 168 kann ein Betrag der durch die Turbine bereitgestellten Aufladung gesteuert werden.
Es ist gezeigt, dass der Einlasskrümmer 44 mit einer Drosselklappe 62, die eine Drosselklappenplatte 64 aufweist, in Verbindung steht. In diesem speziellen Beispiel kann die Position der Drosselklappenplatte 64 durch den Controller 12 über ein Signal, das einem (in 1 nicht gezeigten) Elektromotor oder Aktuator, der in der Drosselklappe 62 enthalten ist, bereitgestellt wird, variiert werden, eine Konfiguration, die üblicherweise als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. Die Drosselklappenposition kann durch den Elektromotor über eine Welle variiert werden. Wie in den 2-4 ausgearbeitet ist, kann die Drosselklappenplatte 64 eine Öffnung 68 enthalten, die die Drosselklappe fluidtechnisch mit einer Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 koppelt. Die Drosselklappe 62 kann die Luftströmung von der Einlass-Aufladungskammer 46 zum Einlasskrümmer 44 und zur Verbrennungskammer 30 unter anderen Kraftmaschinenzylindern steuern. Die Position der Drosselklappenplatte 64 kann dem Controller 12 durch ein Drosselklappenpositionssignal TP von einem Drosselklappenpositionssensor 58 bereitgestellt werden. Die Position der Drosselklappenplatte 64 als solche kann durch den Elektromotor basierend auf den vom Controller 12 empfangenen Signalen eingestellt werden. Anders ausgedrückt, der Controller 12 kann Signale an den Elektromotor zum Einstellen der Position der Drosselklappenplatte 64 senden.
Die Kraftmaschine 10 ist an eine Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 gekoppelt, die als nicht einschränkende Beispiele entweder einen Bremskraftverstärker, einen Kraftstoffdampfkanister oder ein unterdruckbetätigtes Ventil (wie z. B. ein unterdruckbetätigtes Ladedrucksteuerventil) enthalten kann. Die Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 kann Unterdruck von mehreren Unterdruckquellen empfangen. Eine Quelle kann eine Unterdruckpumpe 77 sein, die über ein Steuersignal vom Controller 12 selektiv betrieben werden kann, um der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 Unterdruck zuzuführen. Ein Rückschlagventil 69 ermöglicht der Luft, von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 zu der Unterdruckpumpe 77 zu strömen, und begrenzt die Luftströmung von der Unterdruckpumpe 77 zu der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140. Eine weitere Quelle des Unterdrucks kann die Drosselklappenplatte 64 sein, die innerhalb einer Aufladungskammer 46 positioniert ist. Die Drosselklappenplatte 64 weist einen hohlen inneren Kanal 72 auf. Wie in 1 gezeigt ist, kann eine Öffnung 68 innerhalb der Drosselklappenplatte 64 über eine hohle Welle, die an (nicht gezeigten) Lagern angebracht und an eine Leitung 198 gekoppelt ist, mit der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 verbunden sein. Wenn sich die Drosselklappenplatte 64 an einer größtenteils geschlossenen oder völlig geschlossenen Position befindet, kann im inneren Kanal 72 der Drosselklappenplatte 64 Unterdruck erzeugt werden, wenn die Einlassluft durch den inneren Kanal 72 strömt. Dieser Unterdruck kann Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 durch die Leitung 198 über die hohle Welle in den inneren Kanal 72 der Drosselklappenplatte 64 ziehen. Diese Luft kann dann über eine Öffnung, die in einer stromabwärts gelegenen Oberfläche der Drosselklappe 64 ausgebildet ist, und den inneren Kanal 72 aus der Drosselklappenplatte 64 strömen. Ein Rückschlagventil 73 stellt sicher, dass Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 zu der Drosselklappenplatte 64 und darüber in den Einlasskrümmer 44 und nicht vom Einlasskrümmer 44 zu der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 strömt.
Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 126 stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 70 an den Auslasskanal 48 gekoppelt ist. Der Sensor 126 kann irgendein geeigneter Sensor sein, um eine Angabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO- (universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoff-), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO-, ein HEGO- (ein erwärmter EGO-), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Es ist gezeigt, dass die Abgasreinigungsvorrichtung 70 entlang dem Auslasskanal 48 stromabwärts eines Abgassensors 126 angeordnet ist. Die Vorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein.
Es kann ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) verwendet werden, um einen Sollanteil des Abgases vom Auslasskanal 48 durch eine Leitung 152 über ein AGR-Ventil 158 zum Einlasskrümmer 44 zu leiten. Alternativ kann ein Anteil der Verbrennungsgase als interne AGR durch das Steuern der Zeitsteuerung der Einlass- und Auslassventile in den Verbrennungskammern gehalten werden.
Der Controller 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes enthält: eine Mikroprozessoreinheit (CPU) 102, die Eingabe-/Ausgabeports 104, einen Festwertspeicher (ROM) 106, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 108, einen Haltespeicher (KAM) 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Der Controller 12 befehligt verschiedene Aktuatoren, wie z. B. die Drosselklappenplatte 64, das AGR-Ventil 158 und dergleichen. Es ist gezeigt, dass der Controller 12 zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfängt, einschließlich Folgender: der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an eine Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; eines Positionssensors 134, der an ein Fahrpedal 130 gekoppelt ist, zum Abtasten der durch die Bedienungsperson 132 des Fahrzeugs eingestellten Position des Fahrpedals; einer Messung des Kraftmaschinen-Krümmerdrucks (MAP) von einem an den Einlasskrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 121; einer Messung des Ladedrucks von einem an die Aufladungskammer 46 gekoppelten Ladedrucksensor 122; einer Messung des Unterdrucks in der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 von einem Drucksensor 125, eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; einer Messung der in die Kraftmaschine eintretenden Luftmasse von einem Luftmassendurchflusssensor 120; und einer Messung der Drosselklappenposition von einem Sensor 58. Der Atmosphärendruck kann außerdem für die Verarbeitung durch den Controller 12 abgetastet werden (wobei der Sensor nicht gezeigt ist). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Kraftmaschinen-Positionssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse, woraus die Kraftmaschinendrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 1 lediglich einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine, wobei jeder Zylinder seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzdüsen, Zündkerzen usw. aufweist. Außerdem kann in den hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen die Kraftmaschine an einen (nicht gezeigten) Startermotor zum Starten der Kraftmaschine gekoppelt sein. Der Startermotor kann z. B. mit Energie versorgt werden, wenn der Fahrer einen Schlüssel im Zündschalter an der Lenksäule dreht. Der Starter wird nach dem Start der Kraftmaschine ausgerückt, z. B. indem die Kraftmaschine 10 nach einem vorgegebenen Zeitraum eine vorgegebene Drehzahl erreicht.
Die 2A und 2B veranschaulichen schematische graphische Darstellungen der Ausführungsformen 200 bzw. 250 einer Drosselklappenplatte, die an eine Unterdruckverbrauchsvorrichtung gekoppelt ist, die in dem Einlass der Kraftmaschine 10 nach 1 enthalten sein kann. Die vorher in 1 eingeführten Komponenten als solche sind in 2 gleichartig nummeriert und sollen nicht erneut eingeführt werden.
2A zeigt eine perspektivische Seitenansicht der Drosselklappenplatte 64, die innerhalb der Aufladungskammer 46 positioniert ist. 2B zeigt die gleiche perspektivische Seitenansicht der Drosselklappenplatte 64, die in 2A gezeigt ist, mit Ausnahme, dass in 2B die Drosselklappenplatte 64 als transparent veranschaulicht ist, um das Innere der Drosselklappenplatte 64 freizulegen. Folglich können die 2A und 2B in der Beschreibung hier gemeinsam beschrieben werden.
Es ist gezeigt, dass die Drosselklappenplatte 64 innerhalb der Aufladungskammer 46 eines Einlasses positioniert ist, wenn frische Einlassluft 82 durch die Einlassleitung 95 strömt. Spezifisch strömt die Einlassluft 82 durch die Aufladungskammer 46 an der Drosselklappenplatte 64 vorbei. Eine stromaufwärts gelegene Oberfläche 244 der Drosselklappenplatte 64 kann zu der Richtung der Strömung der Einlassluft 82 senkrecht sein und kann der entgegenkommenden Einlassluft 82 zugewandt sein. Eine stromabwärts gelegene Oberfläche 246 kann sich bezüglich der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 auf der gegenüberliegenden Seite der Drosselklappenplatte befinden, wobei sie deshalb der ankommenden Einlassluft 82 nicht zugewandt sein kann. Folglich kann die Einlassluft 82 durch die Aufladungskammer 46 strömen und kann mit der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 der Drosselklappenplatte 64 in Kontakt gelangen. Die Einlassluft 82 kann dann um die Drosselklappenplatte 64 an den äußeren Rändern, die einen Umfang der Drosselklappenplatte definieren, vorbei, an der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 vorbei zum Einlassventil des Zylinders 30 strömen.
Die Drosselklappenplatte 64 enthält einen hohlen inneren Kanal 72, der sich von der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 zu der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 der Drosselklappenplatte erstreckt. Anders dargelegt, der hohle innere Kanal 72 erstreckt durch die Breite der Drosselklappenplatte 64, so dass die Einlassluft 82 auf dem Weg zum Einlassventil des Zylinders 30 durch den inneren Kanal 72 hindurchgehen kann. Folglich kann die Einlassluft 82, die durch die Aufladungskammer 46 zum Einlassventil des Zylinders 30 strömt, um die Drosselklappenplatte 46 und/oder durch den inneren Kanal 72 strömen. Ferner ist der innere Kanal 72 hohl, so dass er eine Fluidverbindung zwischen einem stromaufwärts und einem stromabwärts gelegenen Ort der Drosselklappenplatte 64 bereitstellt, so dass die Einlassluft 82 hindurchströmen kann. Der innere Kanal 72 kann in der Mitte der Drosselklappenplatte 64 positioniert sein. Folglich kann der hohle innere Kanal 72 außerdem hier in der Beschreibung als der hohle Mittelkanal 72 bezeichnet werden. Spezifisch kann der innere Kanal 72 um eine Mittelachse 226 der Drosselklappenplatte 64 zentriert sein. In dem Beispiel nach den 2A und 2B kann die Mittelachse des inneren Kanals 72 mit der Mittelachse 226 der Drosselklappenplatte 64 übereinstimmen und die gleiche wie die Mittelachse 226 der Drosselklappenplatte 64 sein. Anders dargelegt, die Mittelachse 226 kann eine Mittelachse sein, die der Drosselklappenplatte 64 und dem inneren Kanal 72 gemeinsam ist. Der innere Kanal 72 als solcher kann konzentrisch innerhalb der Drosselklappenplatte 64 positioniert sein. In alternativen Ausführungsformen kann der innere Kanal 72 nicht in der Mitte der Drosselklappenplatte 64 positioniert sein. Die Mittelachse des inneren Kanals 72 als solche kann nicht mit der Mittelachse 226 der Drosselklappenplatte 64 übereinstimmen, kann aber parallel dazu sein.
Die stromaufwärts gelegene Oberfläche 244 und die stromabwärts gelegene Oberfläche 246 der Drosselklappenplatte 64 können flach und/oder kreisförmig sein, wie in den 2A-2B gezeigt ist. Weil der innere Kanal 72 von der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 zu der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 verläuft, kann der innere Kanal 72 eine erste Öffnung 75 in der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 und eine zweite Öffnung 79 in der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 bilden. Die Form der Öffnungen 75 und 79 kann in Abhängigkeit von der Form des inneren Kanals 72 verschieden sein. In dem in den 2A und 2B gezeigten Beispiel kann der innere Kanal 72 als ein Zylinder geformt sein, der sich zu seiner Mitte verjüngt. Folglich kann der innere Kanal 72 wie eine Sanduhr geformt sein, wobei die Querschnittsfläche mit zunehmender Ablenkung entfernt von jeder der Öffnungen 75 und 79 abnimmt. In anderen Beispielen kann jedoch jede der Öffnungen 75 und 79 rechteckig, dreieckig, oval oder in irgendeiner anderen Form sein. Der innere Kanal 72 als solcher kann irgendeine prismatische Form aufweisen, die sich zur Mitte verjüngt.
In dieser Weise kann die Drosselklappenplatte 64 als ein Torus mit einem Außendurchmesser, der die Ausdehnung der Drosselklappenplatte 64 definiert, und einem Innendurchmesser, der den inneren Kanal 72 definiert, geformt sein. Ferner kann der Innendurchmesser nicht konstant sein, sondern kann an der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Oberfläche 244 bzw. 246 am größten sein und kann mit zunehmender Ablenkung entfernt von der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Oberfläche 244 und 246 abnehmen. Die stromaufwärts und die stromabwärts gelegene Oberfläche 244 bzw. 246 können flach sein, wie in den 2A-2B gezeigt ist.
Die Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 kann über die Leitung 198 an eine hohle Welle 74 (die im Folgenden in den 3, 4A und 6 gezeigt ist), die wiederum mit der (in 2A gezeigten) Öffnung 68 der Drosselklappenplatte 64 verbunden ist, fluidtechnisch gekoppelt sein. Die hohle Welle kann an Lagern angebracht sein, die an eine Innenseite der Einlassleitung 95 gekoppelt sind. In anderen Beispielen kann die Leitung 198 jedoch direkt an den inneren Kanal 72 gekoppelt sein.
Wenn die Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 Unterdruck verlangt und die Kraftmaschinenbedingungen es erlauben, kann die Drosselklappenplatte 64 durch den Controller 12 zu einer weiter geschlossenen Position innerhalb der Aufladungskammer 46 eingestellt werden. Die Menge der an der Drosselklappenplatte 64 vorbeiströmenden Luft kann mit zunehmender Ablenkung der Drosselklappenplatte 64 zu einer geschlossenen Position abnehmen. Anders dargelegt, wenn die Drosselklappenplatte 64 zu einer weiter geschlossenen Position eingestellt wird, kann die Luftmenge, der es erlaubt ist, um den Umfang der Drosselklappenplatte 64 herumzugehen, abnehmen. Wenn jedoch die Drosselklappenplatte 64 zu einer weiter geschlossenen Position eingestellt wird, kann die Luftmenge, der es erlaubt ist, durch den inneren Kanal 72 hindurchzugehen, zunehmen. Wenn sich die Drosselklappenplatte 64 zu einer weiter geschlossenen Position bewegt, bewegen sich ein oberer Rand 242 und ein unterer Rand näher zu den inneren Rändern der Einlassleitung 95. Die Querschnitts-Strömungsfläche der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 als solche kann bei zunehmender Ablenkung zu einer weiter geschlossenen Position zunehmen. Anders dargelegt, die stromaufwärts gelegene Oberfläche 244 kann bei zunehmender Ablenkung zu einer weiter geschlossenen Position mit einer größeren Menge der Einlassluft 82 in Kontakt gelangen. Mit der Drosselklappenplatte 64, die sich an einer weiter geschlossenen Position befindet, kann zwischen dem inneren Rand der Einlassleitung 95 und dem Umfang der Drosselklappenplatte 64 ein verengter Kanal erzeugt werden. In dem Beispiel nach 2 können zwischen dem oberen Rand 242 und dem oberen Inneren Rand der Einlassleitung 95 und einem unteren Rand 232 der Drosselklappenplatte und dem unteren inneren Rand der Einlassleitung 95 verengte Kanäle erzeugt werden. Weil die Strömung an dem Umfang der Drosselklappenplatte 64 vorbei mit zunehmender Ablenkung zu einer weiter geschlossenen Position abnehmen kann, kann die Menge der Einlassluft 82, die durch den inneren Kanal 72 strömt, zunehmen. Weil ferner die Öffnung 75 parallel zu und bündig mit der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 ist, wenn die Drosselklappenplatte 64 zu einer weiter geschlossenen Position eingestellt ist, kann sich die Öffnung 75 mit einer größeren Menge der Einlassluft 82 in Kontakt befinden.
Wenn die Einlassluft 82 durch den inneren Kanal 72 strömt, wird ein Venturi-Effekt erzeugt, wobei innerhalb des inneren Kanals 72 ein Unterdruck erzeugt werden kann. Spezifisch ist der innere Kanal 72 an der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Oberfläche 244 bzw. 246 jeder der Öffnungen 75 und 79 am weitesten, wie in 2B gezeigt ist. Der innere Kanal 72 verjüngt sich zur Mitte. Das heißt, die Querschnittsfläche des inneren Kanals 72 nimmt zwischen jeder der Öffnungen 75 und 79 in der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Oberfläche 244 bzw. 246 ab. In den Beispielen, in denen die Leitung 198 direkt an den inneren Kanal 72 gekoppelt ist, kann die Leitung 198 an einem schmalsten Punkt des inneren Kanals 72 an den inneren Kanal 72 gekoppelt sein. Die Geschwindigkeit der Einlassluftströmung kann in dem verengten Abschnitt des inneren Kanals 72 einen höheren Wert erreichen, wo sich der innere Kanal 72 verjüngt, während ein lokaler statischer Druck an dem oder in der Nähe des Ortes, an dem die Leitung 198 an den inneren Kanal 72 gekoppelt ist, einen niedrigeren Wert erreichen kann, der einen Unterdruck 84 erzeugt. Wenn der Unterdruck auf die Unterdruckverbrauchsvorrichtung ausgeübt wird, wird Luft 86 von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 über die Leitung 198 und in einigen Beispielen durch eine hohle Welle in der Drosselklappenplatte 64 (z. B. die hohle Welle 74, die in den 3, 4A und 6 gezeigt ist) und dann durch den inneren Kanal 72 und aus der Öffnung 79, die in der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 der Drosselklappenplatte 64 ausgebildet ist, gezogen, um sich mit der Einlassluft 82, die an der Drosselklappenplatte 64 vorbeiströmt, zu verbinden.
Die Leitung 198 ist hohl, so dass sie eine Fluidverbindung zwischen der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 und dem inneren Kanal 72 bereitstellen kann. Die Leitung 198 kann durch die Leitungswände 199 definiert sein. Die Leitung 198 ist folglich innerhalb der Leitungswände 199 hohl. Ein Abschnitt der Leitung 198 kann sich in das Innere der Drosselklappenplatte 64 erstrecken. Spezifischer kann die Leitung 198 durch einen äußeren Rand der Drosselklappenplatte 64 zum inneren Kanal 72 verlaufen. In anderen Beispielen kann jedoch die Leitung 198 an einem Ort außerhalb der Drosselklappenplatte 64 an eine hohle Welle gekoppelt sein, wobei die hohle Welle durch die Drosselklappenplatte zum inneren Kanal 72 verlaufen kann, wie im Folgenden bezüglich der 3, 4 und 6 gezeigt wird. In einigen Beispielen kann die Leitung 198 oder die hohle Welle physisch an eine erste Seite des inneren Kanals 72 gekoppelt sein, wobei sie weitergehen kann, um sich auf einer zweiten Seite des inneren Kanals 72 der ersten Seite direkt gegenüberliegend in die Drosselklappenplatte 64 zu erstrecken. Spezifischer kann die Luft 86 von der Leitung 198 über eine erste Öffnung 175 in den inneren Kanal 72 strömen. Die Luft 86 kann jedoch außerdem durch eine zweite Öffnung 176 in einen Abschnitt der Leitung 198 oder die hohle Welle, die sich auf der gegenüberliegenden Seite des inneren Kanals 72 weiter in die Drosselklappenplatte 64 erstreckt, strömen, wie im Folgenden bezüglich 3 ausführlicher gezeigt wird. In einigen Beispielen kann die Luft 86 als solche durch die Leitung 198 und dann in einigen Beispielen durch die hohle Welle, über die erste Öffnung 175 in den inneren Kanal 72 und dann durch die zweite Öffnung 176 durch den inneren Kanal 72 und dann durch die zweite Öffnung 176 zurück in den inneren Kanal 72 und über die Öffnung 79, die in der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 positioniert ist, aus der Drosselklappenplatte 64 strömen. 3 zeigt eine ausführlichere Veranschaulichung der Strömung der Luft 86 durch die Leitung 198 in den inneren Kanal 72.
Folglich befindet sich der einzige Abschnitt der Drosselklappenplatte 64, der hohl sein kann, innerhalb der Leitungswände 199 der Leitung 198 und/oder innerhalb der Wände der hohlen Welle und des inneren Kanals 72. In anderen Beispielen kann die Drosselklappenplatte 64 jedoch völlig hohl sein, so dass der Abschnitt der Drosselklappenplatte innerhalb und außerhalb der Leitungswände 199 und der Wände der hohlen Welle hohl sein kann. Die Leitungswände 199 oder die Wände der hohlen Welle (z. B. der hohlen Welle 74, die in den 3, 4A und 6 gezeigt ist) können deshalb physisch an der ersten Öffnung 175 an den inneren Kanal 72 gekoppelt sein, so dass die durch die Leitung 198 strömende Luft 86 nur innerhalb der Leitungswände 199 und über die Öffnung 175 in den inneren Kanal 72 strömen kann. Der innere Kanal 72 und die Leitung 198 als solche können sich in einem Dichtungskontakt miteinander befinden, so dass die durch die Leitung 198 strömende Luft 86 nur in den inneren Kanal 72 und über die Öffnung 79 an der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 aus der Drosselklappenplatte strömen kann. Folglich kann innerhalb der Drosselklappenplatte 64 außerhalb des inneren Kanals 72 und der Leitung 198 keine Luft strömen. Die Schnittebene M-M' definiert die perspektivische Ansicht der Drosselklappe 64, die in den 3-4D im Folgenden gezeigt ist.
3 zeigt eine Ausführungsform 300, in der die Drosselklappenplatte 64 und ihre Anordnung in der Einlassleitung 95 ausführlicher gezeigt sind. 3 ist eine Querschnittsansicht der Drosselklappenplatte 64, die innerhalb der Einlassleitung 95 positioniert ist, wobei die Querschnittsebene entlang der Linie M-M' nach den 2A-2B genommen ist. Es wird angegeben, dass die vorher in 1 und den 2A-2B eingeführten Komponenten in 3 gleichartig nummeriert sind und nicht erneut eingeführt werden sollen.
Die Drosselklappenplatte 64 ist in dem Beispiel nach 3 an einer geschlossenen ersten Position positioniert. An der geschlossenen ersten Position kann die Drosselklappenplatte 64 etwa senkrecht zu den Wänden der Einlassleitung 95 sein. Die Strömung der Einlassluft 82 als solche um die Drosselklappenplatte 64 kann verringert sein. Anders dargelegt, die Öffnung, die zwischen den Rändern der Drosselklappenplatte und den Wänden der Leitung 95 vorhanden ist, kann mit zunehmender Ablenkung der Drosselklappenplatte zu der geschlossenen ersten Position abnehmen. In einigen Beispielen kann die Einlassluft 82 nicht zwischen dem oberen Rand 242 und der Innenwand der Leitung 95 und zwischen dem unteren Rand 232 und der Innenwand der Leitung 95 um die Drosselklappenplatte 64 strömen. An der geschlossenen ersten Position kann jedoch der innere Kanal 72 zur Strömung der Einlassluft 82 senkrecht sein, so dass die Einlassluft 82 durch den inneren Kanal 72 und deshalb von der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 der Drosselklappenplatte 64 zu der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 durch die Drosselklappenplatte 64 strömen kann.
Wie oben bezüglich 2 beschrieben worden ist, kann Luft 86 von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 gezogen werden, wobei sie sich durch die Leitung 198 zu dem inneren Kanal 72 bewegen kann. In dem in 3 gezeigten Beispiel kann jedoch die Leitung 198 physisch und fluidtechnisch an eine hohle Welle 74 gekoppelt sein, die sich radial in die Drosselklappenplatte 64 erstrecken kann und die an den inneren Kanal 72 gekoppelt sein kann. Die hohle Welle 74 kann innerhalb der Drosselklappenplatte 64 zentral angeordnet sein, so dass sie um eine vertikale Mittelachse V-V' der Drosselklappenplatte 64 zentriert ist. In einigen Beispielen kann ein erster Abschnitt 305 der hohlen Welle 74 bis zu der ersten Öffnung 175 (die oben bezüglich 2B gezeigt ist) kontinuierlich sein, wie oben bezüglich 2B gezeigt worden ist. In anderen Beispielen kann jedoch, wie in 3 gezeigt ist, der erste Abschnitt 305 der hohlen Welle 74 über die erste Öffnung 175 an eine erste Seite 309 des inneren Kanals 72 gekoppelt sein, wobei er sich an dem Rand der Drosselklappenplatte 64 vorbei und an den Wänden der Einlassleitung 95 vorbei zum Äußeren der Einlassleitung 95 erstrecken kann. Folglich kann der erste Abschnitt 305 der hohlen Welle 74 physisch und fluidtechnisch an ein Ende der Leitung 198 und an das andere Ende des inneren Kanals 72 gekoppelt sein, wobei die Leitung 198 und die hohle Welle 74 außerhalb der Einlassleitung 95 aneinandergekoppelt sein können. Die hohle Welle 74 als solche kann eine Fluidverbindung zwischen der Unterdruckverbrauchsvorrichtung und dem inneren Kanal 72 der Drosselklappenplatte 64 bereitstellen. Die Wände der hohlen Welle 74 verlaufen nicht durch den inneren Kanal 72. Folglich kann die Einlassluft 82 ohne irgendeine Behinderung von der hohlen Welle 74 durch den inneren Kanal 72 strömen. Die hohle Welle 74 kann jedoch auf einer zweiten Seite 311 des inneren Kanals 72 weitergehen, wobei die zweite Seite 311 der ersten Seite 309 direkt gegenüberliegend ist und sich weiter in die Drosselklappenplatte 64 erstrecken kann. Folglich kann ein erweiterter zweiter Abschnitt 307 der hohlen Welle 74 auf der gegenüberliegenden Seite der Mittelachse 226 bezüglich des ersten Abschnitts 305 weitergehen. In einigen Beispielen kann sich die hohle Welle 74 jedoch nur bis zu der ersten Seite 309 des inneren Kanals 72 an der ersten Öffnung 175 erstrecken, wobei sie sich nicht weiter in die Drosselklappenplatte 64 erstrecken kann.
In einigen Beispielen befindet sich der einzige Abschnitt der Drosselklappenplatte 64, der hohl sein kann, innerhalb der Wände der hohlen Welle 74 und des inneren Kanals 72. In anderen Beispielen kann die Drosselklappenplatte 64 jedoch völlig hohl sein, so dass der Abschnitt der Drosselklappenplatte innerhalb und außerhalb der Wände der hohlen Welle 74 hohl sein kann. Die Wände der hohlen Welle 74 können deshalb an der ersten Öffnung 175, die in 2A gezeigt ist, physisch an den inneren Kanal 72 gekoppelt sein, so dass die durch die Leitung 198 strömende Luft 86 nur innerhalb der hohlen Welle 74 und in den inneren Kanal 72 strömen kann. Der innere Kanal 72 und die hohle Welle 74 als solche können sich in Dichtungskontakt miteinander befinden, so dass die durch die hohle Welle 74 strömende Luft 86 nur in den inneren Kanal 72 und über die Öffnung 79 an der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 aus der Drosselklappenplatte strömen kann. Deshalb kann die Luft 86 von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 durch die hohle Welle 74 und über die erste Öffnung 175, die dort ausgebildet ist, wo die hohle Welle 74 und der innere Kanal aneinandergekoppelt sind, in den inneren Kanal 74 strömen. Folglich kann innerhalb der Drosselklappenplatte 64 außerhalb des inneren Kanals 72 und der hohlen Welle 74 keine Luft strömen.
Der innere Kanal 72 kann die ersten Innenwände 373 und die zweiten Innenwände 375, die auf gegenüberliegenden Seiten der hohlen Welle 74 positioniert sind, umfassen. Die ersten Innenwände 373 können in einer Richtung stromaufwärts weg von der hohlen Welle 74 nach außen abgewinkelt sein, wobei die zweiten Innenwände 375 in einer Richtung stromabwärts weg von der hohlen Welle 74 nach außen abgewinkelt sein können. Spezifisch kann eine der ersten Innenwände 373 näher an dem oberen Rand 242 an einem Ende an die stromaufwärts gelegene Oberfläche 244 der Drosselklappenplatte 64 und am anderen Ende an einen Abschnitt der hohlen Welle 74 näher an der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 gekoppelt sein, wobei sie von der hohlen Welle 74 zu der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 nach außen abgewinkelt sein kann. Die andere der ersten Innenwände 373 näher an dem unteren Rand 232 kann an einem Ende an die stromaufwärts gelegene Oberfläche 244 der Drosselklappenplatte 64 und am anderen Ende an einen Abschnitt des erweiterten Abschnitts 305 der hohlen Welle 74 näher an der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 gekoppelt sein, wobei sie von der hohlen Welle 74 zu der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 nach außen abgewinkelt sein kann. Gleichartig kann eine der zweiten Innenwände 375 näher an dem oberen Rand 242 an einem Ende an die stromabwärts gelegene Oberfläche 246 der Drosselklappenplatte 64 und am anderen Ende an einen Abschnitt der hohlen Welle 74 näher an der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 gekoppelt sein, wobei sie von der Leitungswand zu der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 nach außen abgewinkelt sein kann. Zusätzlich kann die andere der zweiten Innenwände 375 näher an dem unteren Rand 232 an einem Ende an die stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 der Drosselklappenplatte 64 und am anderen Ende an einen Abschnitt des erweiterten Abschnitts 305 der hohlen Welle 74 näher an der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 gekoppelt sein, wobei sie von der Leitungswand zu der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 nach außen abgewinkelt sein kann.
Der innere Kanal 72 als solcher kann dort, wo er sich mit der hohlen Welle 74 schneidet, schmaler als an der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Oberfläche 244 bzw. 246 sein. Spezifischer kann ein verengter Abschnitt 323 des inneren Kanals 72 ein Abschnitt des inneren Kanals 72 sein, an dem der innere Kanal 72 am schmalsten ist. Der eingeschränkte Abschnitt 323 kann deshalb der Abschnitt des inneren Kanals 72 zwischen jeder der ersten Innenwände 373 und jeder der zweiten Innenwände 375 sein. In dem in 3 gezeigten Beispiel kann der verengte Abschnitt 323 des inneren Kanals 72 den Durchmesser der hohlen Welle 74 überspannen. In anderen Beispielen kann der verengte Abschnitt 323 jedoch weiter als der Durchmesser der hohlen Welle 74 sein. In einigen Beispielen kann die Querschnittsfläche des inneren Kanals 72 in dem verengten Abschnitt 323 des inneren Kanals gleichmäßig sein. Der innere Kanal 72 kann deshalb bei zunehmender Ablenkung zu der hohlen Welle 74 und entfernt von der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Oberfläche 244 bzw. 246 zunehmend schmal werden. Dann kann an dem verengten Abschnitt 323 die Querschnittsfläche des inneren Kanals 72 gleichmäßig sein. Die Luftströmung durch den inneren Kanal 72 kann deshalb verengt werden, wenn sie sich dem verengten Abschnitt 323 in der Nähe der Mitte der Drosselklappenplatte 64 nähert, wo die hohle Welle 74 an den inneren Kanal 72 gekoppelt ist. Wenn die Luft 82 durch den inneren Kanal 72 strömt, wird folglich über einen Venturi-Effekt an dem verengten Abschnitt 323 Unterdruck an dem verengten Abschnitt 323 erzeugt, der in dem in 3 gezeigten Beispiel damit übereinstimmt, wo die hohle Welle 74 fluidtechnisch an den inneren Kanal 72 gekoppelt ist. Folglich kann die hohle Welle 74 physisch und fluidtechnisch an dem verengten Abschnitt 323 des inneren Kanals 72 an den inneren Kanal 72 gekoppelt sein. Folglich kann die in 2B gezeigte Öffnung 175 an dem verengten Abschnitt 323 des inneren Kanals 72 positioniert sein. Die Luft 86 von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 kann durch den Kanal 198 und die hohle Welle 74 an dem verengten Abschnitt 323 des inneren Kanals 72 in den inneren Kanal 72 gezogen werden.
Folglich kann der erste Abschnitt 305 der hohlen Welle 74 fluidtechnisch an einem Ende an den verengten Abschnitt 323 des inneren Kanals 72 und an dem anderen Ende an die Leitung 198 gekoppelt sein. Spezifisch kann die hohle Welle 74 über eine erste Öffnung 175 an eine erste Seite 309 des verengten Abschnitts 323 des inneren Kanals 72 gekoppelt sein. Die Luft 86 als solche kann von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 durch die hohle Welle 74 und über die erste Öffnung 175, die dort ausgebildet ist, wo die hohle Welle 74 an den verengten Abschnitt 323 des inneren Kanals 72 gekoppelt ist, in den verengten Abschnitt 323 des inneren Kanals 72 strömen.
Alles oder ein Anteil der Luft 86, die von der Leitung 198 und der hohlen Welle 74 in den inneren Kanal 72 eintritt, kann durch den inneren Kanal 72 in den erweiterten Abschnitt 305 der hohlen Welle 74 strömen, bevor sie die Drosselklappenplatte 64 durch den inneren Kanal 72 verlässt. Folglich kann ein Anteil von allem der Luft 86 durch den inneren Kanal 72, in den erweiterten Abschnitt 305, zurück in den inneren Kanal 72 und dann stromabwärts der hohlen Welle 74 durch den inneren Kanal 72 aus der Drosselklappenplatte 64 hindurchgehen. In anderen Beispielen kann die Luft 86 jedoch von der hohlen Welle 74 direkt in den inneren Kanal 72 und aus der Drosselklappe 64 hindurchgehen. Nach dem Verlassen der hohlen Welle 74 und dem Eintreten in den inneren Kanal 72 kann sich die Luft 86 von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 mit der Einlassluft 82 verbinden, die von der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 244 durch den inneren Kanal 72 zu der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 strömt. Ein Gemisch aus der Einlassluft 82 und der Luft 86 von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung als solches kann an der stromabwärts gelegenen Oberfläche 246 die Drosselklappe 64 verlassen und kann in der Leitung 95 zu dem Einlassventil des Zylinders 30, der in 1 gezeigt ist, weitergehen.
In dem Beispiel nach 3 ist gezeigt, dass die hohle Welle 74 vom oberen Rand 242 zu der Mitte der Drosselklappe 64 in die Drosselklappenplatte 64 eindringt und mit dem verengten Abschnitt 323 des inneren Kanals 72 verbunden ist. Anders dargelegt, die hohle Welle 74 kann sich vom oberen Rand 242 der Drosselklappenplatte 64 radial nach innen erstrecken und kann an den inneren Kanal 72 gekoppelt sein, um eine Fluidverbindung zwischen der Leitung 198 und dem inneren Kanal 72 bereitzustellen. In anderen Beispielen kann sich jedoch die hohle Welle 74 von anderen Orten als dem oberen Rand 242 um den Umfang der Drosselklappenplatte 64 radial nach innen zum inneren Kanal 72 erstrecken, wie im Folgenden bezüglich der 4A-4D gezeigt wird.
Die 4A-4D zeigen Ausführungsformen, in denen die hohle Welle 74 entlang der Rotationsachse der Drosselklappenplatte 64 an die Drosselklappenplatte 64 gekoppelt sein kann. Die 4A-4D zeigen folglich die relative Positionierung der hohlen Welle 74 und der Drosselklappenplatte 64, wenn die Drosselklappenplatte 64 zu verschiedenen beispielhafte Positionen eingestellt ist, die während des Kraftmaschinenbetriebs auftreten können. Gleichartig zu 3 zeigen die 4A-4D Querschnittsansichten der Drosselklappenplatte 64, die innerhalb der Einlassleitung 95 positioniert ist, wobei die Querschnittsebene entlang der Linie M-M' nach den 2A-2B genommen ist. 4A zeigt die Drosselklappenplatte 64 an der geschlossenen ersten Position, die oben bezüglich 3 gezeigt worden ist. Die 4B und 4C zeigen die Drosselklappenplatte 64 an dazwischenliegenden zweiten Positionen, wobei an den dazwischenliegenden zweiten Positionen mehr Luft als an der geschlossenen ersten Position an der Drosselklappe 64 vorbeiströmen kann. 4D zeigt die Drosselklappenplatte 64 an einer offenen dritten Position, wobei an der offenen dritten Position mehr Luft als an den dazwischenliegenden zweiten Positionen an der Drosselklappenplatte 64 vorbeiströmen kann. Es wird angegeben, dass die vorher in 1 und den 2A-2B eingeführten Komponenten in die 4A 4D gleichartig nummeriert sind und nicht erneut eingeführt werden sollen.
4A zeigt eine Ausführungsform 400, wo sich die Drosselklappenplatte 64 an der geschlossenen ersten Position befindet. Folglich kann die Drosselklappenplatte 64 etwa senkrecht zu den Wänden der Leitung 95 sein. Die Drosselklappenplatte 64 kann sich um eine Drehachse R-R', die in 4A gezeigt ist, drehen. Folglich kann in den 4B-4D die Drosselklappenplatte 64 an verschiedenen Positionen um die Drehachse R-R' gedreht gezeigt sein. Ein Abschnitt der Leitung 198 außerhalb der Leitung 95 ist in punktierten Linien gezeigt. Wie jedoch oben bezüglich 3 erklärt worden ist, kann die hohle Welle 74 von einem Ort auf dem Umfang der Drosselklappenplatte 64 radial nach innen zum inneren Kanal 72 verlaufen. Wie in den Beispielen der 4A-4D gezeigt ist, kann die hohle Welle 74 radial zwischen dem inneren Kanal 72 und einem Rand der Drosselklappenplatte 64 entlang der Drehachse R-R' verlaufen. Folglich können die Wände der hohlen Welle 74 zu der Drehachse R-R' parallel sein. Die hohle Welle 74 als solche kann sich nicht bewegen, wobei sie sich aber drehen kann, wenn sich die Drosselklappenplatte 64 um die Drehachse R-R' dreht. In anderen Beispielen kann sich die hohle Welle 74 jedoch bezüglich der Drosselklappenplatte 64 frei drehen, wobei sie als solche während der Drehung der Drosselklappenplatte 64 an etwa der gleichen Position bleiben kann. In derartigen Beispielen kann sich die Leitung 198 bezüglich der hohlen Welle 74 frei drehen, wobei sie als solche während der Drehung der Drosselklappenplatte 64 an etwa der gleichen Position bleiben kann.
4B zeigt eine Ausführungsform 425, in der die Drosselklappenplatte 64 entlang der Drehachse R-R' bezüglich der geschlossenen ersten Position, die in 4A gezeigt ist, zu einer dazwischenliegenden zweiten Position gedreht ist. Spezifisch ist die Drosselklappenplatte 64 in 4B gedreht, so dass sich bezüglich ihrer Positionierung, die an der geschlossenen ersten Position nach 4A gezeigt ist, der obere Rand 242 in der Leitung 95 stromaufwärts und der untere Rand 232 in der Leitung 95 stromabwärts bewegt. Einfacher dargelegt, in 4B ist die Drosselklappenplatte 64 von der geschlossenen ersten Position im Uhrzeigersinn gedreht gezeigt. Die Leitung 198 und/oder die hohle Welle 74 können jedoch in 4B an der gleichen Position wie in 4A bleiben, weil sie um die Drehachse R-R' der Drosselklappe 64 zentriert sein können.
4C zeigt eine Ausführungsform 450, in der die Drosselklappenplatte 64 entlang der Drehachse R-R' bezüglich der geschlossenen ersten Position, die in 4A gezeigt ist, zu einer dazwischenliegenden dritten Position gedreht ist. Spezifisch ist die Drosselklappenplatte 64 in 4C gedreht, so dass sich bezüglich ihrer Positionierung, die an der geschlossenen ersten Position nach 4A gezeigt ist, der obere Rand 242 in der Leitung 95 stromabwärts und der untere Rand 232 in der Leitung 95 stromaufwärts bewegt. Einfacher dargelegt, in 4C ist die Drosselklappenplatte 64 von der in 4A gezeigten geschlossenen ersten Position entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht gezeigt. Die Leitung 198 und/oder die hohle Welle 74 können jedoch in 4C an der gleichen Position wie in 4A bleiben, weil sie um die Drehachse R-R' der Drosselklappenplatte 64 zentriert sein können.
Sowohl an der dazwischenliegenden zweiten Position als auch an der dazwischenliegenden dritten Position, die in den 4B bzw. 4C gezeigt sind, kann die Menge der Einlassluft 82, die durch den inneren Kanal 72 strömt, etwa die gleiche sein, wobei sie kleiner als die an der geschlossenen ersten Position der Drosselklappenplatte 64, die in 4A gezeigt ist, sein kann. Anders dargelegt, an der geschlossenen ersten Position der Drosselklappenplatte 64, die in 4A gezeigt ist, kann mehr Einlassluft 82 durch den inneren Kanal 72 als dann strömen, wenn die Drosselklappenplatte 64 aus der ersten geschlossenen Position weggedreht ist, wie in den 4B und 4C gezeigt ist. Weil die Menge der Einlassluft 82, die durch den inneren Kanal 72 strömt, kleiner sein kann, wenn die Drosselklappenplatte 64 aus der geschlossenen ersten Position weggedreht ist, kann die Menge des Unterdrucks, die an dem verengten Abschnitt 323 des inneren Kanals 72 erzeugt wird, kleiner als dann sein, wenn die Drosselklappenplatte 64 zu der geschlossenen ersten Position eingestellt ist. Wenn die Drosselklappenplatte 64 zu der geschlossenen ersten Position eingestellt ist, wo die Drosselklappenplatte 64 etwa senkrecht zu den Wänden der Leitung 95 ist, kann folglich die durch den inneren Kanal 72 strömende Luftmenge zunehmen, wobei die aufgrund des Venturi-Effekts an dem verengten Abschnitt 323 des inneren Kanals 72 erzeugte Menge des Unterdrucks wiederum zunehmen kann. In dieser Weise kann die Luftmenge 86, die von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 zu dem inneren Kanal 72 strömt, bei zunehmender Ablenkung der Drosselklappenplatte 64 zu der geschlossenen ersten Position zunehmen, wo die Drosselklappenplatte 64 zu den Wänden der Leitung 95 etwa senkrecht ist.
4D zeigt eine Ausführungsform 475, in der die Drosselklappenplatte 64 entlang der Drehachse R-R' bezüglich der geschlossenen ersten Position, die in 4A gezeigt ist, zu einer offenen vierten Position gedreht ist. Spezifisch ist an der offenen vierten Position die Drosselklappenplatte 64 in 4D so gedreht, dass die Drosselklappenplatte 64 zu den Wänden der Leitung 95 parallel ist. Die hohle Welle 74 und/oder die Leitung 198 können jedoch in 4D an der gleichen Position wie in 4A bleiben, weil sie um die Drehachse R-R' der Drosselklappenplatte 64 zentriert sein können. Die Einlassluft 82 kann völlig um die Drosselklappenplatte 64 strömen, weil die Drosselklappenplatte 64 zu der Leitung 95 parallel ist. Wenn sich die Drosselklappenplatte an der offenen vierten Position befindet, kann weniger Luft als solche als an der dazwischenliegenden zweiten und der dazwischenliegenden dritten Position, die in den 4B bzw. 4C gezeigt sind, durch den inneren Kanal 72 strömen.
Die 5 und 6 zeigen die Drosselklappenplatte 64 und ihre Anordnung in der Einlassleitung 95 ausführlicher. 5 ist eine schematische graphische Darstellung der Aufladungskammer 46 mit der Drosselklappenplatte 64, die darin positioniert ist und von der Seite der Einlassleitung 95 betrachtet ist. 6 ist eine Querschnittsansicht der Aufladungskammer 46 innerhalb der Einlassleitung 95 in einer Querschnittsebene entlang der Linie B-B' nach 3. In dem dargestellten Beispiel befindet sich die Drosselklappenplatte 64 innerhalb der Einlassleitung 95, wobei sie sich weg von dem Betrachter neigt, so dass der untere Rand 232 zu dem Betrachter angehoben ist. Es wird angegeben, dass die vorher in 1 und 2 eingeführten Komponenten in den 5 und 6 gleichartig nummeriert sind und nicht erneut eingeführt werden sollen.
Die Drosselklappenplatte 64 ist in den Beispielen nach 5 und 6 an einer weiter geschlossenen Position innerhalb der Einlassleitung 95 und der Aufladungskammer 46 als an der offenen dritten Position, die oben bezüglich 4D gezeigt worden ist, positioniert. Die dargestellte weiter geschlossene Position erlaubt mehr Unterdruckerzeugung, als an der offenen dritten Position erhalten werden würde. Ein Bereich 65 ist innerhalb der Wände 67 der Drosselklappenplatte 64 eingeschlossen. In einigen Beispielen kann der Bereich 65 hohl sein. In anderen Beispielen kann der Bereich 65 jedoch nicht hohl sein. 6 stellt die Anordnung des inneren Kanals 72 innerhalb der Drosselklappenplatte 64 dar. Spezifisch kann der innere Kanal 72 um die Mitte der Drosselklappenplatte 64 zentriert sein. Wie in 6 gezeigt ist, kann der innere Kanal 72 zylinderförmig sein, wobei die erste Öffnung 75 als solche kreisförmig sein kann. Die Größe und der Ort des inneren Kanals 72 können jedoch von dem hier gezeigten Beispiel verschieden sein. Die Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 ist über die Leitung 198 und die hohle Welle 74 mit der Öffnung 68 der Drosselklappenplatte 64 verbunden. Die hohle Welle 74 kann in einer longitudinalen Weise fluidtechnisch an die Leitung 198 gekoppelt sein. Die hohle Welle 74 kann sich von der Öffnung 68 zum inneren Kanal 72 radial nach innen erstrecken, wie durch die punktierten Linien in 6 gezeigt ist, wobei sie fluidtechnisch an den inneren Kanal 72 gekoppelt sein kann. Die Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 als solche kann über die Leitung 198 und die hohle Welle 74 mit dem inneren Kanal 72 in Fluidverbindung stehen.
Eine Position der Drosselklappenplatte 64 kann durch einen Motor 81 eingestellt werden, der über eine Welle 76 mit der Drosselklappenplatte 64 verbunden ist. Die Welle 76 kann nicht hohl sein. Die Drosselklappenplatte 64 kann an der hohlen Welle 74 und der Welle 76 angebracht sein, so dass die Wellen 74 und 76 zu dem Rand der Drosselklappenplatte senkrecht sind. Ferner kann die Drosselklappenplatte 64 an ihrem Rand über ein oder mehrere verschiedene Verbindungsverfahren, einschließlich Schweißen, Kleben und Befestigen, mit der Welle 76 und der hohlen Welle 74 verbunden sein. Andere Verbindungsverfahren, die hier nicht aufgelistet sind, können außerdem verwendet werden. Die Drosselklappenplatte 64 kann wiederum in einen (nicht gezeigten) Drosselklappenkörper eingepasst sein. Jede der Wellen 74 und 76 kann in entsprechenden Lagern 654 und 658 angebracht sein, die an ihre jeweiligen Gehäuse 655 und 657 verschraubt sein können. Folglich können sich die Wellen 74 und 76, gestützt durch ihre jeweiligen Lager 654 und 658, drehen, wenn die Drosselklappenplatte 64 zu verschiedenen Drosselklappenwinkeln innerhalb der Einlassleitung 95 gedreht wird. Der Motor 81 kann durch eine Systembatterie mit Energie versorgt werden und kann Betriebsbefehle von dem Controller 12 empfangen, um die Position der Drosselklappenplatte 64 über die Welle 76 basierend auf den Kraftmaschinenbedingungen einzustellen. Durch das Variieren einer Position der Welle 76 kann der Motor 81 ein Öffnen und Schließen der Drosselklappenplatte 64 einstellen.
Folglich kann in einem Beispiel die Drosselklappenplatte 64 in Reaktion auf eine Zunahme des Unterdruckbedarfs an der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 durch den Motor 81 zu einer weiter geschlossenen Position eingestellt werden. Wenn die Einlassluft 82 durch den inneren Kanal 72 der Drosselklappenplatte 64 strömt, kann hier Unterdruck erzeugt werden. Dieser Unterdruck kann durch das Strömen der Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 durch die Leitung 198 und die hohle Welle 74 in den inneren Kanal 72 auf die Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 ausgeübt werden. Die von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140 gezogene Luft kann dann zusammen mit der Einlassluftströmung, z. B. der Einlassluft 82, durch den inneren Kanal 72 zum Einlassventil des Zylinders 30 strömen.
In dieser Weise kann ein System eine Kraftmaschine, die eine Einlassleitung enthält, eine Drosselklappenplatte, die an einer hohlen Welle angebracht ist, die in der Einlassleitung positioniert ist, wobei die Drosselklappenplatte einen hohlen inneren Kanal, der von einer stromaufwärts gelegenen Oberfläche zu einer stromabwärts gelegenen Oberfläche der Drosselklappenplatte verläuft, zum Strömen der Einlassluft durch die Drosselklappenplatte aufweist, und einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, umfassen. Die computerlesbaren Anweisungen können Anweisungen enthalten, zum Einstellen einer Position der Drosselklappenplatte in Reaktion auf einen Unterdruckbedarf, um an einem verengten Abschnitt des inneren Kanals einen Unterdruck zu erzeugen, wenn die Einlassluft durch den inneren Kanal strömt. In einigen Beispielen kann das System ferner eine Unterdruckverbrauchsvorrichtung umfassen, wobei die hohle Welle der Drosselklappenplatte fluidtechnisch an die Unterdruckverbrauchsvorrichtung und den verengten Abschnitt des inneren Kanals gekoppelt ist, wobei die hohle Welle von dem verengten Abschnitt des inneren Kanals durch die Drosselklappenplatte und durch die Einlassleitung entlang einer Drehachse der Drosselklappenplatte radial nach außen verläuft, und wobei der Controller ferner Anweisungen zum Ausüben des erzeugten Unterdrucks auf die Unterdruckverbrauchsvorrichtung enthält. Das Einstellen der Drosselklappenplatte kann in Reaktion auf den Unterdruckbedarf der Unterdruckverbrauchsvorrichtung geschehen, wobei der Controller konfiguriert sein kann, die Drosselklappe zu einer weiter geschlossenen Position zu bewegen, wo die Einlassluftströmung durch den inneren Kanal zunehmen kann, um die Unterdruckerzeugung an der Drosselklappenplatte zu vergrößern, wenn der Unterdruckbedarf der Unterdruckverbrauchsvorrichtung zunimmt. In einigen Beispielen ist der innere Kanal an dem verengten Abschnitt am schmalsten, wobei ein Venturi-Effekt an dem verengten Abschnitt des inneren Kanals erzeugt werden kann. Ferner kann die hohle Welle in einigen Beispielen einen ersten Abschnitt, der sich vom Äußeren der Drosselklappenplatte radial nach innen erstreckt und der über eine erste Öffnung an eine erste Seite des verengten Abschnitts des inneren Kanals fluidtechnisch gekoppelt sein kann, und einen zweiten Abschnitt, der über eine zweite Öffnung fluidtechnisch an eine zweite Seite des verengten Abschnitts des inneren Kanals gekoppelt sein kann, wobei die zweite Seite der ersten Seite direkt gegenüberliegend ist, umfassen, und wobei sich der zweite Abschnitt von der zweiten Seite radial nach außen in die Drosselklappenplatte erstrecken kann, so dass ein Anteil der Gase in dem inneren Kanal in den zweiten Abschnitt und zurück in den inneren Kanal strömen kann.
7 zeigt eine beispielhafte Routine 700, die ein Controller (z. B. der in 1 gezeigte Controller 12) ausführen kann, um eine Position einer Drosselklappenplatte (z. B. der in den 1-6 gezeigten Drosselklappenplatte 64) in Reaktion auf den Unterdruckbedarf von einer Unterdruckverbrauchsvorrichtung, die an die Drosselklappenplatte gekoppelt ist, einzustellen. In der Beschreibung kann hier der Begriff „Drosselklappe“ außerdem verwendet werden, um sich auf eine „Drosselklappenplatte“ zu beziehen. Zusätzlich kann der Controller in Reaktion auf das Einstellen der Drosselklappenplatte einen oder mehrere Betriebsparameter der Kraftmaschine modifizieren, um das Kraftmaschinendrehmoment aufrechtzuerhalten.
Bei 702 können die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt werden. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Kraftmaschinendrehzahl, die Drehmomentanforderung, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung, den Ladedruck, den Krümmerabsolutdruck, die Luftmassenströmung, die Kraftmaschinentemperatur usw. enthalten. Sobald die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine geschätzt worden sind, kann bei 704 basierend auf diesen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine eine anfängliche Drosselklappenposition bestimmt und festgelegt werden. Wenn z. B. die Drehmomentanforderung der Bedienungsperson zunimmt, kann die Drosselklappe zu einer weiter offenen Position bewegt werden, um die Einlassluftströmung zu vergrößern. Falls als ein weiteres Beispiel bestimmt wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung magerer als der stöchiometrische Sollwert ist, kann die Drosselklappe zu einer weiter geschlossenen Position eingestellt werden, um die Einlassluftströmung zu verringern. Falls in einem noch weiteren Beispiel die Leerlaufbedingungen der Kraftmaschine erfüllt sind, kann die Drosselklappe zu einer völlig geschlossenen Position bewegt werden.
Bei 706 kann die Routine 700 bestimmen, ob durch die Unterdruckverbrauchsvorrichtung (z. B. die in 1 gezeigte Unterdruckverbrauchsvorrichtung 140), die an die Drosselklappe gekoppelt ist, Unterdruck erwünscht ist. In einem Beispiel kann Unterdruck angefordert werden, wenn die Unterdruckverbrauchsvorrichtung betätigt wird. Falls in einem weiteren Beispiel die Unterdruckverbrauchsvorrichtung einen Unterdruckbehälter enthält, kann bestimmt werden, ob die Unterdruckanforderung der Vorrichtung den Unterdruck übersteigt, der in dem Behälter verfügbar ist. Falls bestimmt wird, dass kein Unterdruck gewünscht ist, kann bei 712 die anfängliche Drosselklappenposition aufrechterhalten werden, wobei die Routine endet. Die Drosselklappenposition kann dann nur basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine und nicht basierend auf der Unterdruckanforderung von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung weiterhin eingestellt werden.
Falls andererseits bestimmt wird, dass die Unterdruckverbrauchsvorrichtung eine Unterdruckunterstützung erfordert, kann die Routine 700 bei 708 bewerten, ob die Kraftmaschinenbedingungen eine Änderung der Drosselklappenposition erlauben. Insbesondere kann bestimmt werden, ob die Kraftmaschinenbedingungen eine Änderung der Drosselklappenposition zu einer weiter geschlossenen Position erlauben, wo die Einlassluftströmung zur Kraftmaschine verringert ist. Es kann Kraftmaschinenbedingungen als solche geben, unter denen Änderungen der Drosselklappenposition toleriert werden können, ohne die Kraftmaschinenleistung zu beeinflussen. Außerdem kann es Bedingungen geben, unter denen die Drosselklappenposition begrenzt oder eingeschränkt ist. Falls das Fahrzeug z. B. auf einer Fernstraße beschleunigt und die Kraftmaschinendrehzahl höher als ein Schwellenwert ist, kann die Drosselklappe an einer größtenteils offenen oder völlig offenen Position positioniert sein, um eine höhere Luftströmung zu ermöglichen, als wenn sich die Drosselklappe an einer weiter geschlossenen Position befindet. In dieser Situation kann die Drosselklappenposition nicht zu einer weiter geschlossenen Position zum Erzeugen von Unterdruck bewegt werden, da sie die Drehmomentausgabe und die Leistung der Kraftmaschine ungünstig beeinflussen würde. Falls bestimmt wird, dass die Position der Drosselklappe nicht eingestellt werden kann, erhält bei 710 der Controller folglich die Drosselklappe an ihrer Anfangsposition aufrecht, wobei die Routine endet. Die Drosselklappenposition kann dann weiterhin lediglich basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine und nicht basierend auf der Unterdruckanforderung der Unterdruckverbrauchsvorrichtung eingestellt werden.
Falls jedoch bewertet wird, dass die Kraftmaschinenbedingungen eine Änderung der Drosselklappenposition erlauben und spezifischer die Bedingungen eine Abnahme der Drosselklappenposition erlauben, kann bei 714 die Drosselklappe zu einer weiter geschlossenen Position als die Anfangsposition bewegt werden. Die Einstellung der Position der Drosselklappe kann von dem Pegel des Unterdrucks abhängen, der von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung gewünscht wird. Falls z. B. ein höherer Pegel des Unterdrucks gewünscht wird, kann die Drosselklappe weiter zu einer völlig geschlossenen Position bewegt werden (die Drosselklappe kann z. B. völlig geschlossen werden). Falls andererseits ein niedrigerer Pegel des Unterdrucks gewünscht wird, kann der Controller die Drosselklappe zu einer etwas geschlossenen oder teilweise geschlossenen Position einstellen. Wenn der Pegel des gewünschten Unterdrucks von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung zunimmt, kann folglich die Drosselklappe zu einer weiter geschlossenen Position bewegt werden. Falls in einem Beispiel bei 708 bestimmt wird, dass sich die Drosselklappe während des Leerlaufs der Kraftmaschine bereits an einer geschlossenen Position befindet, kann die Drosselklappenposition bei 714 ohne weitere Einstellungen beibehalten werden.
Als Nächstes kann bei 716 an der Drosselklappenplatte Unterdruck erzeugt werden, wenn die Einlassluft durch einen inneren Kanal (z. B. den in den 1-6 gezeigten inneren Kanal 72) der Drosselklappe strömt. Folglich kann das Verfahren 700 bei 716 das Strömen der Einlassluft durch den inneren Kanal enthalten. Wie vorher ausgearbeitet worden ist, kann durch die Strömung der Einlassluft durch einen verengten Kanal (z. B. den in den 3-4D gezeigten verengten Abschnitt 323) des inneren Kanals ein Venturi-Effekt erzeugt werden. Spezifisch kann der innere Kanal so geformt sein, dass er zu der Mitte schmaler als an beiden Enden ist. In dieser Weise kann ein Venturi-Effekt an dem verengten Abschnitt des inneren Kanals erzeugt werden, wobei innerhalb des verengten Abschnitts des inneren Kanals ein Unterdruck erzeugt werden kann. Bei 718 kann der erzeugte Unterdruck auf die Unterdruckverbrauchsvorrichtung ausgeübt werden, um es zu ermöglichen, dass die Vorrichtung betätigt oder betrieben wird. Wenn die Unterdruckverbrauchsvorrichtung z. B. ein Bremskraftverstärker ist, kann der erzeugte Unterdruck ausgeübt werden, um das Bremsen der Räder zu ermöglichen. Wenn als ein weiteres Beispiel die Unterdruckverbrauchsvorrichtung ein Kraftstoffdampfkanister ist, kann der erzeugte Unterdruck ausgeübt werden, um eine Kanisterentleerung in den Kraftmaschineneinlass zu ermöglichen. Wenn als ein noch weiteres Beispiel die Unterdruckverbrauchsvorrichtung ein unterdruckbetätigtes Ventil ist, kann der erzeugte Unterdruck ausgeübt werden, um die Ventilbetätigung zu ermöglichen. Wenn der Unterdruck auf die Unterdruckverbrauchsvorrichtung ausgeübt wird, wird Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung an der Drosselklappenplatte empfangen. Wie früher beschrieben worden ist, kann die Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung durch eine Leitung (z. B. die in den 1-6 gezeigte Leitung 198), die an eine hohle Welle (z. B. die in den 3-6 gezeigte hohle Welle 74) der Drosselklappenplatte gekoppelt ist, und durch den inneren Kanal hinaus in den Einlass strömen. Folglich wird die Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung an der Drosselklappe empfangen, was die Steuerung der Luftströmung fördert.
Bei 720 können die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung basierend auf der Drosselklappenposition und der vorhandenen Luftströmung eingestellt werden, um das Kraftmaschinendrehmoment aufrechtzuerhalten. Die vorhandene Luftströmung kann eine Kombination aus der frischen Einlassluft, die an dem perforierten Rand der Drosselklappe vorbeiströmt, und der Luft, die von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung durch die Drosselklappenplatte in den Einlass strömt, sein. In einem Beispiel können die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder -zeitsteuerung eingestellt werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder auf oder nah bei einem Sollverhältnis, wie z. B. der Stöchiometrie, aufrechtzuerhalten. In einem weiteren Beispiel können die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder -zeitsteuerung modifiziert werden, um die Kraftmaschinenverbrennung für das Drehmoment aufrechtzuerhalten. In einem noch weiteren Beispiel können die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung und/oder die Kraftstoffeinspritzmenge variiert werden, um sowohl das Kraftmaschinendrehmoment als auch ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten.
In einem Beispiel wird während der Leerlaufbedingungen der Kraftmaschine, wenn die Drosselklappe zu einer völlig geschlossenen Position eingestellt ist, die Luftströmung über die Drosselklappe verringert, während die Luftströmung von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung in den Einlasskrümmer vergrößert wird. Basierend auf der Gesamtluftströmung, die kleiner ist, kann eine Kraftstoffeinspritzmenge verringert werden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten. Die Kraftstoffeinspritzmenge kann durch das Verringern einer Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung verringert werden. Ferner kann die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung basierend auf der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung nach früh oder nach spät verstellt werden.
Bei 722 können ein oder mehrere Betriebsparameter der Kraftmaschine in Reaktion auf die Einstellung der Drosselklappenposition und das Strömen der Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung variiert werden. Die Betriebsparameter der Kraftmaschine können modifiziert werden, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine aufrechtzuerhalten. Bei 724 kann z. B. der Ladedruck erhöht werden, wenn die Drosselklappenplatte bei 714 zu einer weiter geschlossenen Position bewegt wird. Um den Ladedruck zu erhöhen, kann ein über eine Abgasturbine gekoppeltes Ladedrucksteuerventil zu einer weniger offenen Position eingestellt werden, um es zu erlauben, dass eine größere Menge der Abgase an der Abgasturbine vorbeiströmt. Durch das Vergrößern des Ladedrucks in der Aufladungskammer innerhalb des Einlasses kann ein Abfall des Kraftmaschinendrehmoments, der sich aus dem Schließen der Drosselklappe ergibt, kompensiert werden.
Die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine kann außerdem durch das Verringern einer Rate der Abgasrückführung (AGR) bei 726 aufrechterhalten werden. Wenn die Drosselklappe zu einer weiter geschlossenen Position bewegt wird, kann ein AGR-Ventil in einem AGR-Kanal, der den Kraftmaschinenauslass an den Kraftmaschineneinlass koppelt, zu einer weiter geschlossenen Position eingestellt werden, um es zu erlauben, dass ein kleinerer Anteil der Abgase in den Einlass zurückgeführt wird. Folglich wird durch das Verringern der Strömung von Abgasresten in den Einlass die Kraftmaschinenverdünnung verringert, wobei die Luftladung innerhalb der Kraftmaschinenzylinder einen größeren Anteil frischer Einlassluft umfassen kann, was es der Kraftmaschine erlaubt, ihre Drehmomentausgabe aufrechtzuerhalten.
Bei 728 kann die Ventilzeitsteuerung eingestellt werden, um die Drehmomentniveaus der Kraftmaschine beizubehalten. In einem Beispiel kann das Einlassventil während einer längeren Dauer offen gehalten werden, um mehr Frischluft in den Zylinder zu erlauben. In einem weiteren Beispiel kann die Auslassventil-Zeitsteuerung modifiziert werden, um den Anteil der internen AGR innerhalb des Zylinders zu verringern. Noch weiter können sowohl die Einlass- als auch die Auslassventilzeitsteuerung eingestellt werden, um einen Betrag der Ventilüberschneidung zu variieren. Die Ventilüberschneidung kann z. B. verringert werden, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine zu verbessern.
Es wird erkannt, dass der Controller einen oder mehrere der verschiedenen Betriebsparameter der Kraftmaschine, die oben beschrieben worden sind, basierend auf den vorhandenen Betriebsbedingungen wählen kann, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten. Während einer ersten Bedingung, wenn das Fahrzeug unter stationären Fahrbedingungen arbeitet, kann der Controller, wenn die Drosselklappenposition modifiziert wird, um Unterdruck zu erzeugen, z. B. nur den Ladedruck vergrößern, aber die AGR nicht verringern, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine aufrechtzuerhalten. Während einer zweiten Bedingung, wenn die Drosselklappe geschlossen ist, kann der Ladedruck aufrechterhalten werden, während die AGR-Verdünnung verringert wird. In einem weiteren Beispiel können während einer dritten Bedingung die Verringerung sowohl der internen als auch der externen AGR verwendet werden. Ein Auslassventil kann z. B. relativ früh geschlossen werden, um die interne AGR innerhalb des Zylinders zu verringern, während eine Öffnung des AGR-Ventils für die externe AGR gleichzeitig verringert werden kann, um die externe AGR in den Einlass zu verringern. Während einer vierten Bedingung, wenn die Drosselklappenposition geschlossen ist, kann der Controller die AGR verringern, während er außerdem den Ladedruck erhöht. Es können noch weitere Kombinationen möglich sein.
Als Nächstes kann bei 730 die Routine 700 bestätigen, dass ausreichend Unterdruck erzeugt worden ist, um dem Bedarf der Unterdruckverbrauchsvorrichtung zu entsprechen. Falls bestimmt wird, dass dem Bedarf noch nicht entsprochen worden ist, kann bei 734 die bei 714 festgelegte Drosselklappenposition aufrechterhalten werden, wobei weiterhin Unterdruck während einer längeren Dauer erzeugt werden kann. Falls in einem weiteren Beispiel die Drosselklappe bei 714 nicht völlig geschlossen ist, kann die Drosselklappe zu einer völlig geschlossenen Position bewegt werden, um mehr Unterdruck zu erzeugen, falls die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine diese Einstellung erlauben. Die Routine 700 kann dann zu 730 zurückkehren, um zu bestimmen, ob dem Unterdruckbedarf entsprochen worden ist.
Falls bestimmt wird, dass für die Unterdruckverbrauchsvorrichtung ausreichend Unterdruck erzeugt worden ist, kann bei 732 die Drosselklappe zurück zu ihrer Anfangsposition eingestellt werden. Alternativ kann die Drosselklappe zu einer Position nur auf den vorhandenen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine basierend bewegt werden.
In dieser Weise kann eine Position der Drosselklappe durch den Controller in Reaktion auf einen Unterdruckbedarf von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung eingestellt werden. Wenn der Bedarf an Unterdruck von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung zunimmt, kann die Drosselklappe zu einer weiter geschlossenen Position bewegt werden. Ferner kann den Änderungen des Kraftmaschinendrehmoments, die aus der Verringerung der Drosselklappenöffnung und dem Strömen von Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung auftreten, durch das Variieren eines oder mehrerer Betriebsparameter der Kraftmaschine, wie z. B. des Ladedrucks, der Ventilzeitsteuerung und der AGR, entgegengewirkt werden. Folglich kann der Ladedruck erhöht werden, kann die AGR-Strömung verringert werden und können die Ventilzeitsteuerungen geändert werden, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine aufrechtzuerhalten. Ferner können die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung modifiziert werden, um die Kraftmaschinenverbrennung auf oder etwa auf der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten.
In dieser Weise kann ein Verfahren für eine Kraftmaschine das Einstellen einer Position einer Drosselklappenplatte mit einem hohlen Mittelkanal und das Erzeugen von Unterdruck an einem verengten Abschnitt des Mittelkanals über eine Einlassluftströmung durch den Mittelkanal der Drosselklappenplatte umfassen. Das Verfahren kann ferner das Ausüben des erzeugten Unterdrucks auf eine Unterdruckverbrauchsvorrichtung, die über eine hohle Welle fluidtechnisch an den verengten Abschnitt des Mittelkanals gekoppelt ist, umfassen, wobei die Unterdruckverbrauchsvorrichtung einen Bremskraftverstärker enthält. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren während des Ausübens des erzeugten Unterdrucks das Strömen von Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung durch den hohlen Mittelkanal der Drosselklappenplatte in die Einlassluftströmung durch den Mittelkanal umfassen. In einigen Beispielen kann das Einstellen der Drosselklappenplatte auf einem Unterdruckbedarf der Unterdruckverbrauchsvorrichtung basieren, wobei das Einstellen das Bewegen der Drosselklappenplatte zu einer weiter geschlossenen Position enthält, wenn der Unterdruckbedarf der Unterdruckverbrauchsvorrichtung zunimmt. Zusätzlich kann das Verfahren das Einstellen eines Betriebsparameters der Kraftmaschine in Reaktion auf das Einstellen der Position der Drosselklappenplatte und das Strömen von Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung umfassen, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine aufrechtzuerhalten. Der Betriebsparameter kann den Ladedruck enthalten, wobei das Verfahren folglich das Erhöhen des Ladedrucks enthalten kann, wenn die Drosselklappenplatte zu der weiter geschlossenen Position bewegt wird. Das Erhöhen des Ladedrucks kann das Verringern einer Öffnung eines Ladedrucksteuerventils, das über eine Abgasturbine gekoppelt ist, umfassen. In weiteren Beispielen kann der Betriebsparameter die Abgasrückführung (AGR) enthalten, wobei das Verfahren als solches das Verringern einer Rate der AGR enthalten kann, wenn die Drosselklappenplatte zu der weiter geschlossenen Position bewegt wird. In noch weiteren Beispielen kann der Betriebsparameter die Einlassventil-Zeitsteuerung umfassen. Das Verfahren als solches kann das Vergrößern einer Dauer der Einlassventil-Öffnung enthalten, wenn die Drosselklappenplatte zu einer weiter geschlossenen Position bewegt wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren ferner das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge und/oder einer Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung basierend sowohl auf der Einlassluftströmung durch den Mittelkanal als auch auf der Luft, die von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung durch den verengten Abschnitt des Mittelkanals in die Einlassluftströmung durch den Mittelkanal strömt, umfassen, um die Kraftmaschinenverbrennung auf oder etwa auf der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten.
8 veranschaulicht ein Kennfeld 800, das eine beispielhafte Einstellung der Einlassdrosselklappen-Position basierend auf einem Bedarf an Unterdruck von einem Bremskraftverstärker und die Modifikationen der Betriebsparameter der Kraftmaschine in Reaktion auf die Einstellung der Drosselklappenposition darstellt. Das Kennfeld 800 zeigt die Bremspedalposition in der graphischen Darstellung 802, den Unterdruckpegel des Bremskraftverstärkers in der graphischen Darstellung 804, den Ladedruck in der graphischen Darstellung 806, die Position des Ladedrucksteuerventils bei 808, die Position des AGR-Ventils in der graphischen Darstellung 810, die Drosselklappenposition in der graphischen Darstellung 812, die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine in der graphischen Darstellung 814 und die Fahrzeuggeschwindigkeit, Vs, in der graphischen Darstellung 814. Alle der Obigen sind gegen die Zeit auf der X-Achse graphisch dargestellt. Die Linie 807 repräsentiert einen minimalen Schwellen-Unterdruck in dem Behälter des Bremskraftverstärkers.
Vor dem Zeitpunkt t1 kann sich ein Fahrzeug in einem stationären Zustand bei einer mäßigen Geschwindigkeit bewegen. Die Drosselklappe kann sich an einer teilweise offenen Position befinden, um eine angemessene Luftströmung in den Einlass zu erlauben, wobei die Öffnung der Drosselklappe auf den Betriebsbedingungen, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem von der Bedienungsperson angeforderten Drehmoment, basiert. Ferner können die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine und der Ladedruck basierend auf den Betriebsbedingungen auf mäßige Niveaus eingestellt sein. In dem dargestellten Beispiel arbeitet die Kraftmaschine mit dem Ladedrucksteuerventil an einer größtenteils geschlossenen Position, um den angeforderten Ladedruck bereitzustellen. Das Bremspedal befindet sich in einer freigegebenen (oder „ausgeschalteten“) Position, wobei der Unterdruck im Behälter des Bremskraftverstärkers ausreichend ist, wie durch den Unterdruck des Bremskraftverstärkers angegeben ist, der höher als der Unterdruck-Schwellenwert 807 ist. Außerdem kann vor t1 basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. den Drehzahl- und Lastbedingungen der Kraftmaschine, das AGR-Ventil an einer weiter offenen Position gehalten werden, um eine höhere Strömung von Abgasresten in den Einlass zu erlauben, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Kraftmaschine zu verbessern und die NOx-Emissionen zu verringern.
Zu t1 kann das Bremspedal durch die Bedienungsperson angewendet werden, woraufhin Unterdruck im Behälter des Bremskraftverstärkers verbraucht wird, um das Bremsen der Räder zu ermöglichen. Wenn das Anwenden der Bremse weitergeht, verringert sich die Menge des Unterdrucks in dem Behälter. Der Pegel des Unterdrucks innerhalb des Behälters bleibt jedoch über dem Schwellenwert 807. Aufgrund der Anwendung der Bremse nehmen die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine und die Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine und die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern, kann die Drosselklappe außerdem zu einer weiter geschlossenen Position eingestellt werden. Das Ladedrucksteuerventil kann außerdem zu einer weiter offenen Position bewegt werden, um es zu ermöglichen, dass der Ladedruck verringert wird.
Zu t2 wird das Bremspedal freigegeben und nimmt das Fahrzeug die stationären Fahrbedingungen, die zu jenen vor t1 gleichartig sind, wieder auf. Basierend auf den vorherrschenden Betriebsbedingungen wird die Drosselklappe zu einer weiter offenen Position bewegt, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine zu vergrößern. Außerdem wird der Ladedruck durch das Bewegen des Ladedrucksteuerventils zu einer weiter geschlossenen Position erhöht. Im Ergebnis kann die Fahrzeuggeschwindigkeit zunehmen.
Zu t3 kann das Bremspedal abermals angewendet werden. Die Anwendung des Bremspedals zu t3 kann im Vergleich zu der Anwendung des Bremspedals zu t1 kraftvoller sein (es kann z. B. weiter und schneller niedergedrückt werden). Im Ergebnis wird ein steilerer Abfall der Unterdruckpegel innerhalb des Behälters des Bremskraftverstärkers beobachtet. Insbesondere kann die härtere Anwendung des Bremspedals zu t3 zu einer Erschöpfung des Unterdrucks unter den Schwellenpegel 607 in dem Behälter führen. Da die Bremsen angewendet werden, fallen zwischen t3 und t4 die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine scharf ab. Die Drosselklappe kann zu einer weiter geschlossenen Position bewegt werden und das Ladedrucksteuerventil kann zu einer weiter offenen Position bewegt werden, um den Ladedruck und die Kraftmaschinenausgabe zu verringern.
Glücklicherweise ermöglicht das Schließen der Drosselklappe außerdem, dass an der Drosselklappe Unterdruck erzeugt wird, der während des Anwenders der Bremse auf den Bremskraftverstärker ausgeübt werden kann. Wenn die Drosselklappe zu der weiter geschlossenen (z. B. der völlig geschlossenen) Position bewegt wird, resultiert insbesondere die Luft, die an der Einengung zwischen der Drosselklappe und dem Einlasskanal vorbeiströmt, zu einem Venturi-Effekt, wobei an dem perforierten Rand der Drosselklappenplatte ein Unterdruck erzeugt wird.
Zu t4 fällt der Unterdruckpegel des Bremskraftverstärkers unter den Schwellenwert 807. In Reaktion auf den Abfall kann durch den Controller ein Bedarf an zusätzlichem Unterdruck empfangen werden. Die Bremsen können zu t4 gelöst werden, wobei sich das Fahrzeug zwischen t4 und t5 mit einer langsameren Geschwindigkeit bewegen kann. Aufgrund des Unterdruckbedarfs kann jedoch die Drosselklappe zu einer völlig geschlossenen Position eingestellt werden und kann an der geschlossenen Position aufrechterhalten werden, um über die Einlassluftströmung an dem perforierten Rand der Drosselklappe vorbei Unterdruck zu erzeugen. Der erzeugte Unterdruck wird auf dem Bremskraftverstärker ausgeübt, bis sich der Unterdruck in dem Behälter des Bremskraftverstärkers über dem Schwellenwert 807 befindet. In einem alternativen Beispiel kann der Controller die Drosselklappe an der weiter geschlossenen Position, die vor t4 vorhanden ist, aufrechterhalten, bis sich der Unterdruckpegel in dem Behälter über dem Schwellenwert befindet. Zwischen t4 und t5 kann der Unterdruckpegel in dem Behälter zu dem Schwellenwert 807 ansteigen, wobei die Drosselklappe basierend auf den vorhandenen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zu ihrer nominellen offenen Position bewegt werden kann. Während die Drosselklappe für die Unterdruckerzeugung geschlossen gehalten wird, kann das Ladedrucksteuerventil zu einer weiter geschlossenen Position bewegt werden, um den Ladedruck zu erhöhen und eine Abnahme der Drehmomentausgabe der Kraftmaschine zu verhindern. Zusätzlich kann das AGR-Ventil zu einer weiter geschlossenen Position eingestellt werden, um die Strömung von Abgasresten in den Einlass zu verringern und das Aufrechterhalten des Kraftmaschinendrehmoments zu unterstützen.
Während an der Drosselklappe Unterdruck erzeugt wird, kann die Bedienungsperson zu t5 ein Fahrpedal anwenden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit scharf zu erhöhen. Die Bedienungsperson kann z. B. auf einer Fernstraße beschleunigen, um andere Fahrzeuge zu überholen, wobei sie das Fahrpedal völlig niederdrücken kann. In Reaktion auf die (nicht gezeigte) Anwendung des Fahrpedals kann die Drosselklappe zu einer völlig offenen Position, die außerdem als eine weit offene Drosselklappenposition bezeichnet wird, bewegt werden, um die maximale Luftströmung in den Einlass und in die Zylinder zu ermöglichen. Folglich kann in Reaktion auf die erhöhte Drehmomentanforderung, die empfangen wird, während die Drosselklappe an der weiter geschlossenen Position für die Unterdruckerzeugung gehalten wurde, die Drosselklappe geöffnet werden, wobei die weitere Unterdruckerzeugung abgebrochen werden kann, bis die Kraftmaschinenbedingungen das erneute Schließen der Drosselklappe erlauben. Aufgrund der Öffnung der Drosselklappe bleiben die Unterdruckpegel innerhalb des Behälters des Bremskraftverstärkers über t5 hinaus auf oder etwa auf dem Schwellenwert 807. Das AGR-Ventil kann während der Bedingungen einer weit offenen Drosselklappe völlig geschlossen sein, um die Kraftmaschinenverdünnung zu verringern und die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine zu verbessern. Gleichzeitig kann das Ladedrucksteuerventil außerdem zu einer völlig geschlossenen Position bewegt werden, so dass der Ladedruck schnell erhöht werden kann, was eine signifikante Zunahme des Kraftmaschinendrehmoments ermöglicht. Zwischen t5 und t6 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit in Reaktion auf die Anwendung des Fahrpedals scharf ansteigen, wobei dann, wenn das Fahrpedal allmählich gelöst wird, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu oder etwa zu t6 fallen kann. Das Kraftmaschinendrehmoment und der Ladedruck können einem gleichartigen Weg folgen, wobei die Drosselklappe zu t6 basierend auf den vorhandenen Betriebsbedingungen von einer völlig offenen Position zu einer teilweise offenen Position bewegt werden kann. Zwischen t6 und t7 kann sich das Fahrzeug bei stationären Bedingungen bewegen, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit, das Drehmoment und der Ladedruck zu den Niveaus vor t1 zurückkehren. Ferner werden des AGR-Ventil und das Ladedrucksteuerventil zu ihren Nennpositionen zurückgeführt, wobei das AGR-Ventil weiter offen ist und das Ladedrucksteuerventil weiter geschlossen ist.
Zu t7 kann das Bremspedal mit weniger Kraft als die Anwendung des Bremspedals zu t1 oder t3 angewendet werden. Folglich kann der Unterdruck in dem Behälter des Bremskraftverstärkers zu einem geringeren Ausmaß verbraucht werden. Weil sich jedoch die Unterdruckpegel innerhalb des Behälters gerade auf oder etwa auf dem Schwellenwert 807 befinden, führt die Anwendung der Bremsen zu t7 zu Unterdruckpegeln, die zwischen t7 und t8 unter den Schwellenwert 807 abnehmen. Wenn die Bremsen angewendet werden, nehmen die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Kraftmaschinendrehmoment ab, wobei die Drosselklappe zu einer weiter geschlossenen Position bewegt werden kann. Außerdem kann die Drosselklappe an der weiter geschlossenen Position gehalten werden, so dass Unterdruck für die Anwendung der Bremse erzeugt werden kann. Das AGR-Ventil bleibt an seiner größtenteils offenen Position, während der Ladedruck etwas abnehmen kann, da das Ladedrucksteuerventil etwas geöffnet wird.
Zu t8 kann das Bremspedal freigegeben werden und kann die Drosselklappe zu einer teilweise offenen Position bewegt werden. Folglich kann zwischen t8 und t9 das Kraftmaschinendrehmoment ansteigen und kann die Fahrzeuggeschwindigkeit zunehmen. Weil stationäre Fahrbedingungen vorhanden sein können und sich die Unterdruckpegel unter dem Schwellenwert 807 befinden können, kann der Controller zu t9 die Drosselklappe zu einer größtenteils geschlossenen Position bewegen, um Unterdruck zu erzeugen. Deshalb nehmen zwischen t9 und t10 die Unterdruckpegel innerhalb des Behälters des Bremskraftverstärkers stetig zu, bis zu t10 angemessene Unterdruckpegel erreicht sind. Um eine Verringerung des Kraftmaschinendrehmoments zwischen t9 und t10 zu verhindern, da die Drosselklappe zu einer weiter geschlossenen Position bewegt worden ist, kann zu t9 der Ladedruck durch das Bewegen des Ladedrucksteuerventils zu einer weiter geschlossenen Position erhöht werden. Der Controller kann entscheiden, den Ladedruck allein zu verwenden und die AGR-Pegel nicht zu verringern, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine aufrechtzuerhalten. Deshalb wird das AGR-Ventil an einer größtenteils offenen Position beibehalten.
Zu t10 ist dem Unterdruckbedarf entsprochen worden und kann die Drosselklappe zu einer teilweise offenen Position zurückgeführt werden. Gleichzeitig kann das Ladedrucksteuerventil zu einer weiter offenen Position bewegt werden und kann der Ladedruck auf einen Pegel, der zu dem vor t1 gleichartig ist, verringert werden.
In dieser Weise kann eine Drosselklappe, die mit einem inneren Kanal, der durch die Platte verläuft, konfiguriert ist, in einem Einlasskanal der Kraftmaschine positioniert sein, um Unterdruck von einer Einlassluftströmung zu erzeugen, wenn sie zu einer weiter geschlossenen Position eingestellt ist. Die Drosselklappe kann an einer hohlen Welle angebracht sein, die die Drosselklappenplatte mit einer Unterdruckverbrauchsvorrichtung verbindet. In Reaktion auf einen Unterdruckbedarf von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung kann die Position der Drosselklappe zu einer weiter geschlossenen Position eingestellt werden, um die Unterdruckerzeugung zu erhöhen, wenn der Bedarf an Unterdruck zunimmt. Wenn die Öffnung der Einlassdrosselklappe innerhalb des Kraftmaschineneinlasses verringert wird, kann die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine durch das Modifizieren des Ladedrucks und/oder der AGR-Strömung und/oder der Ventilzeitsteuerung aufrechterhalten werden.
In einer weiteren Darstellung kann ein Verfahren für eine Kraftmaschine das Verbinden einer Unterdruckverbrauchsvorrichtung über eine hohle Welle mit einer Drosselklappenplatte, die in einem Einlasskanal der Kraftmaschine positioniert ist, wobei die Drosselklappenplatte einen hohlen inneren Kanal aufweist; und das Verringern einer Öffnung der Drosselklappenplatte, wenn die Unterdruckverbrauchsvorrichtung Unterdruck anfordert, um die Unterdruckerzeugung an einem verengten Abschnitt des hohlen inneren Kanals zu erhöhen, umfassen. Die Unterdruckverbrauchsvorrichtung kann entweder ein Bremskraftverstärker, ein Kraftstoffdampfkanister oder ein unterdruckbetätigtes Ventil sein. In einigen Beispielen kann das Verfahren ferner das Erhöhen des Ladedrucks in Reaktion auf das Verringern umfassen, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine aufrechtzuerhalten, wobei der Ladedruck durch das Vergrößern eines Schließens eines Ladedrucksteuerventils, das über eine Abgasturbine gekoppelt ist, über einen elektronischen Controller erhöht werden kann. In weiteren Beispielen kann das Verfahren das Verringern einer Strömung von Abgasresten von einem Kraftmaschinenauslass zum Einlasskanal in Reaktion auf das Verringern der Öffnung der Drosselklappenplatte umfassen, um eine Drehmomentausgabe der Kraftmaschine aufrechtzuerhalten. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge und/oder einer Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung in Reaktion auf das Verringern umfassen, um die Kraftmaschinenverbrennung auf der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten.
In einer weiteren Darstellung kann ein Verfahren für eine Kraftmaschine das Einstellen einer Position einer Drosselklappenplatte mit einem inneren Kanal umfassen, um innerhalb der Drosselklappenplatte, die innerhalb eines Einlasses der Kraftmaschine positioniert ist, einen Unterdruck zu erzeugen, wobei ein Gas von Außerhalb der Kraftmaschine über den Unterdruck durch den inneren Kanal und in die durch den inneren Kanal strömende Einlassluftströmung gezogen werden kann.
In dieser Weise können die Funktionen eines Aspirators mit denen einer Drosselklappe kombiniert werden, was eine Verringerung des Unterbringungsraums ermöglicht. Zusätzlich können durch das Entfernen der Notwendigkeit für einen separaten Aspirator die Kosten verringert werden. Die Gesamt-Luftdurchflussmenge in den Einlasskrümmer bei den Bedingungen des Leerlaufs und einer niedrigen Last der Kraftmaschine kann durch das Einstellen der Position der Drosselklappenplatte, so dass die Menge der durch einen inneren Kanal der Drosselklappenplatte strömenden Luft gesteuert werden kann, in einer einfacheren Weise gesteuert werden, um eine Menge des an einem verengten Abschnitt des inneren Kanals erzeugten Unterdrucks zu regeln. Folglich kann ein zusätzliches Aspirator-Absperrventil, um die Aspirator-Durchflussmenge in den Einlass zu steuern, vermieden werden, was weitere Einsparungen der Kosten ermöglicht. Ferner kann eine technische Wirkung des Vergrößerns der Menge des an einer Drosselklappenplatte erzeugten Unterdrucks und deshalb einer von einer an die Drosselklappenplatte gekoppelten Unterdruckverbrauchsvorrichtung gezogenen Luftmenge durch das Einbeziehen eines hohlen inneren Kanals in die Drosselklappe vergrößert werden. Die Form, die Größe und die Position des inneren Kanals in der Drosselklappe können eingestellt werden, ohne irgendeine andere Komponente der Drosselklappenplatte oder des Kraftmaschineneinlasses zu ändern. Die Größe und die Form des inneren Kanals als solche können eingestellt werden, um die durch den inneren Kanal erzeugte Menge des Unterdrucks zu vergrößern.
Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein. 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 solche können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/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, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, 1-4-, 1-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Schutzumfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren für eine Kraftmaschine (10), das Folgendes umfasst: Einstellen einer Position einer Drosselklappenplatte (64) mit einem hohlen Mittelkanal (72); und Erzeugen von Unterdruck an einem verengten Abschnitt des Mittelkanals (72) über eine Einlassluftströmung durch den Mittelkanal (72) der Drosselklappenplatte (64).
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Ausüben des erzeugten Unterdrucks auf eine Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140), die über eine hohle Welle (74) fluidtechnisch an den verengten Abschnitt (323) des Mittelkanals (72) gekoppelt ist, umfasst, wobei die Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140) einen Bremskraftverstärker enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner während des Ausübens des erzeugten Unterdrucks das Strömen von Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140) durch den hohlen Mittelkanal (72) der Drosselklappenplatte (64) in die Einlassluftströmung durch den Mittelkanal (72) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Einstellen auf einem Unterdruckbedarf der Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140) basiert, wobei das Einstellen das Bewegen der Drosselklappenplatte (64) zu einer weiter geschlossenen Position enthält, wenn der Unterdruckbedarf der Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140) zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Einstellen eines Betriebsparameters der Kraftmaschine (10) in Reaktion auf das Einstellen der Position der Drosselklappenplatte (64) und/oder das Strömen von Luft von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140) umfasst, um die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine (10) aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Betriebsparameter den Ladedruck enthält, und wobei das Einstellen das Erhöhen des Ladedrucks enthält, wenn die Drosselklappenplatte (64) zu der weiter geschlossenen Position bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Erhöhen des Ladedrucks das Verringern einer Öffnung eines Ladedrucksteuerventils (168), das über eine Abgasturbine (164) gekoppelt ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Betriebsparameter die Abgasrückführung enthält, und wobei das Einstellen das Verringern einer Rate der Abgasrückführung enthält, wenn die Drosselklappenplatte (64) zu der weiter geschlossenen Position bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Betriebsparameter die Einlassventil-Zeitsteuerung umfasst und wobei das Einstellen das Vergrößern einer Dauer der Einlassventil-Öffnung enthält, wenn die Drosselklappenplatte (64) zu einer weiter geschlossenen Position bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge und/oder einer Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung basierend sowohl auf der Einlassluftströmung durch den Mittelkanal (72) als auch auf der Luft, die von der Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140) durch den verengten Abschnitt (323) des Mittelkanals (72) in die Einlassluftströmung durch den Mittelkanal (72) strömt, umfasst, um die Kraftmaschinenverbrennung auf oder etwa auf der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten.
System, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine (10), die eine Einlassleitung (95) enthält; eine Drosselklappenplatte (64), die an einer hohlen Welle (74) angebracht ist, die in der Einlassleitung (95) positioniert ist, wobei die Drosselklappenplatte (64) einen hohlen inneren Kanal (72), der von einer stromaufwärts gelegenen Oberfläche zu einer stromabwärts gelegenen Oberfläche der Drosselklappenplatte (64) verläuft, zum Strömen der Einlassluft durch die Drosselklappenplatte (64) aufweist; und einen Controller (12) mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: Einstellen einer Position der Drosselklappenplatte (64) in Reaktion auf einen Unterdruckbedarf, um an einem verengten Abschnitt (323) des inneren Kanals (72) einen Unterdruck zu erzeugen, wenn die Einlassluft durch den inneren Kanal (72) strömt.
System nach Anspruch 11, das ferner eine Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140) umfasst, wobei die hohle Welle (74) der Drosselklappenplatte (64) fluidtechnisch an die Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140) und den verengten Abschnitt (323) des inneren Kanals (72) gekoppelt ist, wobei die hohle Welle (74) von dem verengten Abschnitt (323) des inneren Kanals (72) durch die Drosselklappenplatte (64) und durch die Einlassleitung (95) entlang einer Drehachse der Drosselklappenplatte (64) radial nach außen verläuft, und wobei der Controller (12) ferner Anweisungen zum Ausüben des erzeugten Unterdrucks auf die Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140) enthält.
System nach Anspruch 12, wobei das Einstellen in Reaktion auf den Unterdruckbedarf der Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140) geschieht, wobei der Controller (12) konfiguriert ist, die Drosselklappe zu einer weiter geschlossenen Position zu bewegen, wo die Einlassluftströmung durch den inneren Kanal (72) zunimmt, um die Unterdruckerzeugung an der Drosselklappenplatte (64) zu vergrößern, wenn der Unterdruckbedarf der Unterdruckverbrauchsvorrichtung (140) zunimmt.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der innere Kanal (72) an dem verengten Abschnitt (323) am schmalsten ist, wodurch ein Venturi-Effekt an dem verengten Abschnitt (323) des inneren Kanals (72) erzeugt wird.
System nach Anspruch 12, wobei die hohle Welle (74) einen ersten Abschnitt (305), der sich vom Äußeren der Drosselklappenplatte (64) radial nach innen erstreckt und der über eine erste Öffnung (175) fluidtechnisch an eine erste Seite (309) des verengten Abschnitts (323) des inneren Kanals (72) gekoppelt ist, und einen zweiten Abschnitt (307), der über eine zweite Öffnung (176) fluidtechnisch an eine zweite Seite (311) des verengten Abschnitts (323) des inneren Kanals (72) gekoppelt ist, umfasst, wobei die zweite Seite (311) der ersten Seite (309) direkt gegenüberliegend ist, und wobei sich der zweite Abschnitt (307) von der zweiten Seite (311) radial nach außen in die Drosselklappenplatte (64) erstreckt, so dass ein Anteil der Gase in dem inneren Kanal (72) in den zweiten Abschnitt (307) und zurück in den inneren Kanal (72) strömt.