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Vakuum ist ein Medium zum Bereitstellen der Wirkkraft in einigen Fahrzeugen. Zum Beispiel kann ein Vakuum zum Assistieren eines Fahrers beim Anwenden der Fahrzeugbremsen verwendet werden. Das Vakuum kann den Aktoren über einen Motoreinlasskrümmer, eine Vakuumpumpe oder einen Ejektor als Quelle dienen. Ein Motoreinlasskrümmervakuum kann eine geeignete Vakuumquelle für natürlich belüftete Motoren sein; es kann jedoch sein, dass nicht ausreichend Motoreinlasskrümmervakuum zum Betreiben von Vakuumaktoren vorhanden ist, wenn der Motor turbogeladen ist. Daher kann bei Turbolader-Motoren das Vakuum über einen Ejektor oder eine Vakuumpumpe bereitgestellt werden.
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Ein Ejektor liefert Vakuum durch Bereitstellen eines Niederdruckbereichs in einem Strömungsweg eines Betriebsfluids. In einigen Beispielen kann das Betriebsfluid Kraftstoffdämpfe, unbehandelte Motoremissionen und/oder Motorkurbelwellen-Dämpfe enthalten. Wenn der Ejektor eine Leckage entwickelt, kann es möglich sein, dass Gase in die Atmosphäre austreten. Zum Beispiel kann eine Ejektorleckage in einem konvergierenden Abschnitt, einem divergierenden Abschnitt oder in einem Vakuum- oder Saugabschnitt auftreten. Da der Druck innerhalb der konvergierenden, divergierenden und Saugbereiche bedeutend variieren kann, können drei oder mehrere Sensoren (z. B. ein Sensor in jedem Abschnitt) erforderlich sein, um zu bestimmen, welcher Ejektorabschnitt leckt, wenn überhaupt. Entsprechend kann es kostenaufwändig und schwierig sein, zu bestimmen, ob ein Ejektor leckt oder nicht, sodass das Motorsteuersystem eine Verschlechterung erkennen und den Fahrer warnen und möglicherweise Abschwächungsmaßnahmen ergreifen kann. Ferner kann es kostenaufwändig oder schwierig sein, die Anforderungen der regelnden Agenturen zu erfüllen, die bestimmen, ob die Schläuche, die an dem Ejektor angeschlossen sind, abgetrennt wurden.
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Die Erfinder hierin haben die oben genannten Nachteile erkannt und ein System zum Bereitstellen von Vakuum an ein Fahrzeug entwickelt, das Folgendes umfasst: einen Motor mit einem Lufteinlasskanal; und eine Vakuumerzeugungsvorrichtung mit einem Betriebsfluideinlassbereich, einem divergierenden Auslassbereich, der in dem Lufteinlasskanal angeordnet ist, und einen Saugeinlass.
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Durch das Platzieren eines divergierenden Bereichs eines Ejektors oder einer Venturi-Düse in einem Motorlufteinlasskanal kann es möglich sein, die Messungen des divergierenden Ejektorbereichs zum Erkennen von Leckagen in dem divergierenden Bereich zu verhindern, weil jegliche Leckagen in dem divergierenden Bereich innerhalb der geschlossenen Grenzen eines Motors freigesetzt werden. Entsprechend werden Kohlenwasserstoffe oder unbehandelte Abgase, die in das Treibgas aufgenommen werden, das ein Vakuum über den Ejektor bereitstellt, zu den Motorzylindern geleitet, wo sie verbrannt und dann in dem Motorablasssystem behandelt werden. Zusätzlich ist ein besonderer Vorteil des Anordnens eines Ejektors innerhalb eines Motorlufteinlasses, dass kein Abtrennen oder Lecken des bzw. in den divergierenden Abschnittsauslass erkannt zu werden braucht, weil dieser sich in dem Motorlufteinlass befindet. Eine Verbindung an dem divergierenden Bereich ist aufgrund des Bedarfs an zusätzlichen Drucksensoren innerhalb des divergierenden Bereichs aufwändig zu erkennen.
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Die vorliegende Beschreibung kann verschiedene Vorteile bereitstellen. Insbesondere kann der Ansatz den Bedarf an der Überwachung aller Bereiche eines Ejektors zur Diagnose des Ejektors nach Leckagen reduzieren. Ferner kann der Ansatz eine Anzahl von Sensoren reduzieren, die zum Überwachen eines Ejektors auf Leckagen erforderlich sind. Ferner noch können Ejektorleckagen ohne die Hinzunahme zusätzlicher Sensoren in das Fahrzeugsystem bestimmt werden.
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Die oben genannten Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein oder in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
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Man wird verstehen, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten bereitzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Es sollen keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifiziert werden, dessen Umfang einzig und allein in den Ansprüchen definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die mögliche Nachteile, die oben oder in einem beliebigen Teil der Offenbarung erwähnt sind, beseitigen.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Motors;
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2 eine schematische Darstellung eine Luftkanals aus dem Stand der Technik;
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3 bis 4 Beispielkonfigurationen einer Vakuumbereitstellungsvorrichtung, sodass es nicht notwendig ist, einen divergierenden Bereich des Ejektors oder der Venturi-Düse zu überwachen;
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5 eine beispielhafte Venturi-Düse oder Ejektor; und
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6 ein Beispielsverfahren zur Prüfung auf Leckagen einer Vakuumbereitstellungsvorrichtung.
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Die vorliegende Beschreibung betrifft das Bereitstellen von Vakuum zur Unterstützung eines Aktorbetriebs. 1 zeigt ein Beispielsystem zum Bereitstellen von Vakuum an ein Fahrzeug. 2 zeigt ein Ejektorsystem aus dem Stand der Technik, das Leckagen an die Atmosphäre entwickeln kann. 3 und 4 zeigen ein beispielhaftes Ejektor oder Venturi-Düsensystem, bei dem Leckagen in die Atmosphäre über einen divergierenden Bereich des Ejektors oder der Venturi-Düse verhindert werden können. Ein beispielhafter Ejektor und eine beispielhafte Venturi-Düse sind in 5A und 5B dargestellt. Schließlich wird ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Ejektors oder einer Venturi-Düse in 6 dargestellt.
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In Bezug auf 1 wird ein Verbrennungsmotor 10, der mehrere Zylinder umfasst, wobei ein Zylinder davon in 1 dargestellt ist, von der elektronischen Motorsteuerung 12 gesteuert. Der Motor 10 weist eine Verbrennungskammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem Kolben 36, der darin angeordnet und mit der Kurbelwelle 40 verbunden ist, auf. Die Verbrennungskammer 30 ist in Verbindung mit dem Einlasskrümmer 44 und dem Auslasskrümmer 48 über ein jeweiliges Einlassventil 52 und Auslassventil 54 dargestellt. Jedes Einlass- und Auslassventil kann von einem Einlassnocken 51 und einem Auslassnocken 53 betätigt werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch den Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch den Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
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Wie dargestellt, ist die Kraftstoffeinspritzdüse 66 derart positioniert, dass sie Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Alternativ kann Kraftstoff in eine Einlassöffnung eingespritzt werden, wie dem Fachmann als Saugrohreinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 gibt flüssigen Kraftstoff im Verhältnis zu der Pulsbreite des Signals FPW der Steuerung 12 ab. Kraftstoff wird an die Kraftstoffeinspritzdüse 66 von einem Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) abgegeben, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffzuteiler (nicht dargestellt) aufweist. Der Kraftstoffeinspritzdüse 66 wird Betriebsstrom von dem Fahrer 68 bereitgestellt, der auf die Steuerung 12 reagiert. Wie dargestellt, ist der Einlasskrümmer 44 außerdem mit einer optionalen elektronischen Drosselklappe 62 verbunden, die eine Position der Drosselscheibe 64 zum Steuern des Luftstroms aus der Einlassverstärkungskammer 46 einstellt.
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Der Verdichter 162 zieht Luft von dem Lufteinlasskanal 42 für die Zufuhr in die Verstärkungskammer 46 ab. Die Abgase drehen die Turbine 164, die mit dem Verdichter 162 über die Welle 161 gekoppelt ist. Das Verdichterbypassventil 158 kann elektrisch über ein Signal aus der Steuerung 12 betrieben werden. Das Verdichterbypassventil 158 ermöglicht, dass Druckluft zurück in den Verdichtereinlass geführt werden kann, um den Verstärkungsdruck zu beschränken. Auf die gleiche Weise ermöglicht der Wastegate-Aktor 72 Abgasen, die Turbine 164 zu umgehen, so dass der Verstärkungsdruck bei variierenden Betriebsbedingungen gesteuert werden kann.
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Das Vakuum wird an die Fahrzeugsysteme über eine Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 abgegeben. Der Verdichter 162 stellt über eine konvergierende Bereichsleitung 31 Druckluft als Betriebsfluid bereit, um die Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 zu betreiben. Das Betriebsfluid wird mit Luft aus dem Vakuumbehälter 138 über eine Vakuumanschlussleitung 37 und das Rückschlagventil 60 vermischt. Das Rückschlagventil 60 ermöglicht die Strömung, wenn von dem Ejektor erzeugter Druck in der Vakuumanschlussleitung 37 geringer ist als der Druck innerhalb des Behälters 138. Die vermischte Luft tritt an dem divergierenden Bereich 33 aus. In einigen Beispielen kann der Vakuumbehälter 138 als Vakuumsystembehälter bezeichnet werden, weil er das gesamte Vakuumsystem mit Vakuum versorgen kann und weil der Bremskraftverstärker 140 ebenfalls einen Vakuumbehälter enthalten kann. Der Druck in dem Behälter 138 kann mithilfe des Vakuumbehälter-Drucksensors 193 überwacht werden. Der Vakuumsystembehälter 138 stellt dem Bremskraftverstärker 140 Vakuum über das Rückschlagventil 65 bereit. Das Rückschlagventil 65 ermöglicht Luft das Eintreten aus dem Bremskraftverstärker 140 in den Vakuumsystembehälter 138 und verhindert im Wesentlichen, dass Luft aus dem Vakuumsystembehälter 138 in den Bremskraftverstärker 140 eintritt. Der Vakuumsystembehälter 138 kann Vakuum auch an andere Vakuumverbraucher bereitstellen, wie an die Turbolader-Wastegate-Aktoren, Heizungs- und Belüftungsaktoren, Antriebssystemaktoren (z. B. Allradantrieb-Aktoren), Kraftstoffdampfspülungssysteme, Motorkurbelwellenbelüftung und Kraftstoffsystem-Leckagenprüfsysteme. Das Rückschlagventil 61 begrenzt die Luftströmung aus sekundären Vakuumverbrauchern (z. B. anderen Vakuumverbrauchern als das Fahrzeugbremssystem) zu dem Vakuumsystembehälter 138. Der Bremskraftverstärker 140 kann einen internen Vakuumbehälter aufweisen und die Kraft verstärken, die von dem Fuß 152 über das Bremspedal 150 an den Hauptzylinder 148 zum Betätigen der Fahrzeugbremsen (nicht dargestellt) bereitgestellt wird.
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Als Reaktion auf die Steuerung 12 stellt das verteilerlose Zündsystem 88 der Verbrennungskammer 30 durch die Zündkerze 92 einen Zündfunken bereit. Wie dargestellt, ist der UEGO(Universal Exhaust Gas Oxygen)-Sensor 126 mit dem Auslasskrümmer 48 stromaufwärts des Austauschkatalysators 70 verbunden. Alternativ kann der UEGO-Sensor 126 durch einen Abgas-Sauerstoffsensor mit zwei Zuständen ersetzt werden. Der Austauschkatalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorträger („Bricks“) aufweisen. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionskontrollvorrichtungen, die jeweils mehrere Katalysatorträger aufweisen, verwendet werden. Der Austauschkatalysator 70 kann in einem Beispiel ein Dreiwegekatalysator sein.
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Die Steuerung 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer dargestellt, der Folgendes aufweist: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, einen Nurlesespeicher 106, einen wahlfreien Zugriffsspeicher 108, einen „Keep-Alive“-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Wie dargestellt, empfängt die Steuerung 12 neben den oben erläuterten Signalen verschiedene Signale von Sensoren, die mit dem Motor 10 verbunden sind und Folgende einschließen: die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) aus dem Temperatursensor 112, der mit der Kühlhülse 114 verbunden ist; einen Positionssensor 134, der mit einem Gaspedal 130 zum Erfassen einer von dem Fuß 132 eingestellten Gaspedalposition verbunden ist; einen Positionssensor 154, der mit dem Bremspedal 150 zum Erfassen der Bremspedalposition gekoppelt ist; einen Klopfsensor zum Bestimmen der Zündung von Endgasen (nicht dargestellt); eine Messung des Motorkrümmerdrucks (MAP) des Drucksensors 121, der mit dem Einlasskrümmer 44 verbunden ist; eine Messung des Verstärkungsdrucks aus Drucksensor 122, der mit der Verstärkungskammer 46 gekoppelt ist; einen Motorpositionssensor aus einem Hall-Effektsensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der Luftmasse, die in den Motor durch den Sensor 120 (z. B. einen Hitzdraht-Luftdurchflussmesser) eintritt; und eine Messung der Drosselklappenposition durch Sensor 58. Ferner kann der Luftdruck (Sensor nicht dargestellt) zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden. Der Motorpositionssensor 118 erzeugt eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Pulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, aus der die Motordrehzahl (U/min) bestimmt werden kann.
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In einigen Beispielen kann der Motor mit einem Elektromotor-/Batterie-System in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine parallele Konfiguration, serielle Konfiguration oder eine Variation oder Kombination davon aufweisen. Ferner können in einigen Beispielen andere Motorkonfigurationen eingesetzt werden, zum Beispiel ein Dieselmotor.
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Während des Betriebs wird jeder Zylinder in dem Motor 10 typischerweise einem Viertaktzyklus unterzogen: Der Zyklus weist den Einlasstakt, den Verdichtungstakt, den Expansionstakt und den Auslasstakt auf. Während des Einlasstaktes schließt das Auslassventil 54 im Allgemeinen und das Einlassventil 52 öffnet. Luft wird in die Verbrennungskammer 30 durch den Einlasskrümmer 44 eingelassen und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um so das Volumen in der Verbrennungskammer 30 zu erhöhen. Die Position, an welcher sich der Kolben 36 in der Nähe des Bodens des Zylinders und am Ende seines Taktes befindet (z. B. wenn das Volumen der Verbrennungskammer 30 am größten ist), wird vom Fachmann typischerweise als unterer Totpunkt (Bottom Dead Center = BDC) bezeichnet. Während des Verdichtungstaktes sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zu dem Zylinderkopf, um so die Luft in der Verbrennungskammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Taktes und am nächsten zu dem Zylinderkopf befindet (z. B. wenn das Volumen der Verbrennungskammer 30 am kleinsten ist), wird vom Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (Top Dead Center = TDC) bezeichnet. In einem Prozess, der nachstehend als Einspritzung bezeichnet wird, wird Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingeführt. In einem Prozess, der nachstehend als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündungsmittel wie eine Zündkerze 92 entzündet, was zur Verbrennung führt. Während des Expansionstaktes schieben die expandierenden Gase den Kolben 36 zurück zum unteren Totpunkt. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet das Auslassventil 54 während des Auslasstaktes, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Auslasskrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum oberen Totpunkt zurück. Es sei darauf hingewiesen, dass die obige Darstellung nur als Beispiel dienen soll und dass die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlass- und Auslassventils variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
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In Bezug auf 2 ist eine schematische Darstellung eines Motorlufteinlasskanals aus dem Stand der Technik dargestellt. Der Motorlufteinlasskanal 42 weist einen Verdichter 162 und eine Verstärkungskammer 46 auf. Die Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 weist einen konvergierenden Abschnitt 35, einen Luftrichter 201, einen divergierenden Bereich 33 und einen Vakuumanschluss 214 auf. Eine konvergierende Bereichsleitung oder -kanal 31 verbindet die Verstärkungskammer 46 mit dem konvergierenden Bereich 35 der Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 und stellt eine Fluidverbindung zwischen der Verstärkungskammer 46 und der Vakuumerzeugungsvorrichtung 24 bereit. Die Vakuumanschlussleitung 37 beginnt an dem Vakuumanschluss 214 in dem Luftrichter 37 und ist über das Rückschlagventil 60 mit dem Vakuumbehälter 138 verbunden. Der divergierende Bereich 33 ist mit dem Motorlufteinlasskanal 42 über die divergierende Bereichsleitung oder -kanal 210 verbunden. Die divergierende Bereichsleitung 210 stellt eine Fluidverbindung zwischen dem divergierenden Bereich 33 und dem Motorlufteinlass 42 bereit.
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Das System aus 2 arbeitet wie folgt: Luft strömt durch den Verdichter 162 in Pfeilrichtung. Die Verstärkungskammer 46 enthält Luft, die unter einem höheren Druck steht als die Stellen stromaufwärts des Verdichters 162. Die Luft tritt aus der Verstärkungskammer 46 aus und geht zu Motor 10 oder tritt in die konvergierende Bereichsleitung 31 ein, die zu der Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 führt. Die Luft, die in die konvergierende Bereichsleitung 31 eintritt, wird in dem Luftrichter 201 beschleunigt, in dem der Luftdruck abfällt, um ein Vakuum bereitzustellen, das Luft aus der Vakuumanschlussleitung 37 über den Vakuumanschluss 214 saugt. Die Luft strömt von dem Vakuumbehälter 138 über das Rückschlagventil 60 zu dem Luftrichter 201 der Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24. Danach strömt Luft durch den divergierenden Bereich 33 und kehrt zu dem Motorlufteinlass 42 zurück. Der konvergierende Bereich 35 und der divergierende Bereich 33 werden von der Atmosphäre umgeben. Eine Leckage kann in dem konvergierenden Bereich 35 oder dem divergierenden Bereich 33 auftreten, sodass Luft und Gase innerhalb der Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 in die Atmosphäre entweichen.
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In diesem System wird, wenn der divergierende Bereich 33 von dem Motorlufteinlass 42 getrennt wird, eine Motoreinlassleckage erzeugt. Diese Motoreinlassleckage kann durch die Verwendung eines Verdichtereinlass-Drucksensors (CIP-Sensor), Kurbelwellensensors oder eines Kurbelwellenbelüftungsrohr-Drucksensors erkannt werden. Zum Beispiel kann bei hohen Motorluftströmungen eine Luftleckage um den Luftfilter zu einem Fehler bei der Erkennung eines Luftdruckabfalls in dem Luftreiniger führen und einige ungewünschte Gase in die Atmosphäre entweichen. Wenn jedoch ein Schlauch von geringem Durchmesser zum Verbinden des divergierenden Bereichs 33 mit dem Motorlufteinlass 42 verwendet wird, bleibt eine Abtrennung eines Leitungsendes 210 unerkannt. Die Verwendung einer Leitung 210 mit großem Durchmesser (z. B. 12 mm) bei 42 würde die Diagnosefähigkeit an der Verbindung des Motorlufteinlasses 42 sauber lösen. Andererseits löst die Verwendung eines Rohrs mit großem Durchmesser von 33 bis 42 die Erkennungsprobleme. Dennoch erzeugen Steckverbinder und Rohrleitungen mit großem Durchmesser ein erkennbares Problem anstelle eines nicht erkennbaren (z. B. falsche Leckagen).
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Im Hinblick auf Vakuumleckagen kann, wenn eine abgetrennte Leitung oder Leckage zwischen Rückschlagventil 60 und Vakuumbehälter 138 auftritt, die Leckage an dieser Stelle über eine Vakuumprüfung am Vakuumbenutzerende bestimmt werden. Zum Beispiel kann ein Druck, der höher als der erwartete in dem Vakuumbehälter 138 ist, als Leckage erkannt werden.
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Im Hinblick auf Leckagen von Betriebsfluid, das der Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 zugeführt wird, kann eine Leckage, wenn eine abgetrennte Leitung oder Leckage zwischen der Verstärkungskammer 46 und dem konvergierenden Bereich 35 entlang der Leitung 212 auftritt, aus einer Unfähigkeit bestimmt werden, einen erwarteten Verdichterauslassdruck aufzubauen.
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Schließlich kann, wenn die Abtrennung zwischen dem Luftrichter 201 und dem Vakuumeinlass 37 auftritt, dies als Fehler zum Erhöhen des Vakuums in dem Element diagnostiziert werden, in dem das Vakuum erzeugt werden soll.
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Mit Bezug auf 3 ist eine erste beispielhafte Konfiguration einer Vakuumbereitstellungsvorrichtung dargestellt, sodass es nicht mehr nötig ist, einen divergierenden Bereich auf Leckagen zu überwachen. Der Motorlufteinlasskanal 42 weist einen Verdichter 162 und eine Verstärkungskammer 46 entlang seiner Länge auf. Die Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 weist einen konvergierenden Abschnitt 35, einen Luftrichter 201, einen divergierenden Bereich 33 und einen Vakuumanschluss 201 auf. Eine konvergierende Bereichsleitung oder -kanal 31 verbindet die Verstärkungskammer 46 mit dem konvergierenden Bereich 35 der Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 und die konvergierende Bereichsleitung 31 stellt eine Fluidverbindung zwischen der Verstärkungskammer 46 und der Vakuumerzeugungsvorrichtung 24 bereit. Der Vakuumanschluss 214 beginnt in dem Niederdruckbereich des Luftrichters 37 und die Vakuumanschlussleitung 37 verbindet den Vakuumanschluss 214 mit dem Vakuumbehälter 138 über das Rückschlagventil 60. Die Vakuumanschlussleitung oder -kanal 214 stellt die Verbindung und Fluidverbindung zwischen dem Vakuumanschluss 214 und dem Rückschlagventil 60 bereit. Der divergierende Bereich 33 ist in dem Motorlufteinlasskanal 42 angeordnet, sodass die divergierende Bereichsleitung oder -kanal 210 beseitigt werden.
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Das System aus 3 arbeitet wie folgt: Luft strömt in Pfeilrichtung in den Motorlufteinlasskanal 42. Der Verdichter 162 erhält Luft an dem Verdichtereinlass 399 und verdichtet die Luft in der Verstärkungskammer 46. Die Luft kann die Verstärkungskammer 46 zu Motor 10 oder Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 verlassen. Die Verstärkungskammer 46 weist den Auslassanschluss 342 auf, wo Luft die Verstärkungskammer 46 verlässt, um in die konvergierende Bereichsleitung 31 einzutreten, die zu der Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 führt. Das Ventil 362 ist in der Verstärkungskammer 46 angeordnet und steuert die Luftströmung durch die Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24. Alternativ kann das Ventil 362 innerhalb des Motorlufteinlasskanals 42 angeordnet sein, wie von den gestrichelten Linien angezeigt. Das Ventil 362 kann verstellbar auf mehrere Positionen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen eingestellt werden, um die Luftströmung durch die Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 einzustellen. Der konvergierende Bereich 35 lenkt Druckluft zu dem Luftrichter 201. In einigen Beispielen kann der konvergierende Bereich 35 auch als Treibfluideinlass beschrieben sein. Luft tritt erneut über den Einlasskanal 340 in den Motorlufteinlasskanal 42 ein. Die Luft wird durch den Luftrichter 201 beschleunigt und bewirkt einen Druckabfall, wodurch eine Vakuumquelle bereitgestellt wird. Der Vakuumanschluss 214 öffnet sich in einen Niederdruckbereich des Luftrichters 201. Die Luft kann über das Rückschlagventil 60 aus dem Vakuumbehälter 138 in den Luftrichter 210 gezogen werden. Die Luft aus dem Behälter 138 und Luft aus der Verstärkungskammer 46 vermischen sich im konvergierenden Abschnitt 33. In diesem Beispiel teilen sich der divergierende Abschnitt 33 und der Motorlufteinlasskanal 42 die Wand 320. Atmosphäre umgibt den Motorlufteinlasskanal 42 und den konvergierenden Bereich 35. Der divergierende Bereich gibt Betriebsfluid (z. B. Luft) und Luft aus dem Vakuumbehälter 138 direkt in den Motoreinlasskanal 42 ab. Die Luft muss die Wand 320 des Motorlufteinlasskanals 42 durchdringen, um den divergierenden Bereich 33 zu verlassen. Daher kann der Motorlufteinlasskanal 42 eine Barriere zwischen dem divergierenden Bereich 33 und der Atmosphäre bereitstellen. Entsprechend kann die Leckage, wenn der divergierende Bereich 33 eine Leckage an der Innenseite des Motorlufteinlasskanals 42 entwickelt, durch den Motorlufteinlasskanal 42 beschränkt werden. Wenn sich jedoch eine Leckage in der Wand 320 des divergierenden Bereichs 33 entwickelt, können ungewünschte Gase aus dem divergierenden Bereich 33 in die Atmosphäre entweichen.
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In Bezug auf 4 ist eine alternative beispielhafte Vakuumbereitstellungsvorrichtung dargestellt. Der Motorlufteinlasskanal 42 weist einen Verdichter 162 und eine Verstärkungskammer 46 entlang seiner Länge auf. Luft strömt in Pfeilrichtung in den Motorlufteinlasskanal 42. Der Verdichter 162 erhält Luft an dem Verdichtereinlass 399 und verdichtet die Luft in der Verstärkungskammer 46. Die Luft kann die Verstärkungskammer 46 zu Motor 10 oder Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 verlassen. Die Verstärkungskammer 46 weist den Auslassanschluss 342 auf, wo Luft die Verstärkungskammer 46 verlässt, um in die konvergierende Bereichsleitung 31 einzutreten. Das Ventil 362 steuert die Luftströmung durch die Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 und ist in der Verstärkungskammer 46 angeordnet, um eine Abdichtung zwischen der Verstärkungskammer 46 und der konvergierenden Bereichsleitung 31 bereitzustellen. Daher kann das Ventil 362 geschlossen werden, um Luftleckagen in der konvergierenden Bereichsleitung 31 daran zu hindern, in die Atmosphäre zu entweichen. Alternativ kann das Ventil 362 in dem Motorlufteinlass 42 angeordnet sein. Das Ventil 362 kann verstellbar auf mehrere Positionen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen eingestellt werden, um die Luftströmung durch die Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 einzustellen. Der konvergierende Bereich 35 lenkt Druckluft zu dem Luftrichter 201. In einigen Beispielen kann der konvergierende Bereich 35 auch als Treibfluideinlass beschrieben sein. Luft tritt erneut über den Einlasskanal 340 in den Motorlufteinlasskanal 42 ein. Die Luft wird durch den Luftrichter 201 beschleunigt und bewirkt einen Druckabfall, wodurch eine Vakuumquelle am Vakuumanschluss 214 bereitgestellt wird. Der Vakuumanschluss 214 öffnet sich in einen Niederdruckbereich des Luftrichters 210. Die Luft kann über das Rückschlagventil 60 aus dem Vakuumbehälter 138 in den Luftrichter 210 gezogen werden. Die Luft aus dem Behälter 138 und Luft aus der Verstärkungskammer 46 vermischen sich im konvergierenden Abschnitt 33. In diesem Beispiel teilen sich der divergierende Abschnitt 33 und der Motorlufteinlasskanal 42 keine gemeinsame Wand. Die Wand 402 umgibt vielmehr einen Abschnitt des divergierenden Bereichs 33 und der divergierende Bereich 33 der Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 wird vollständig von dem Motorlufteinlasskanal 42 umschlossen. Atmosphäre umgibt den Motorlufteinlasskanal 42 und den konvergierenden Bereich 35. Der divergierende Bereich gibt Betriebsfluid (z. B. Luft) und Luft aus dem Vakuumbehälter 138 direkt in den Motorlufteinlasskanal 42 ab. Luft kann alle Abschnitte des divergierenden Bereichs 33 verlassen und dennoch in dem Motorlufteinlasskanal 42 zurückgehalten werden. Daher umgibt der Motorlufteinlasskanal 42 den divergierenden Bereich 33 vollständig, um diesen von der Atmosphäre zu isolieren. Mit anderen Worten, der divergierende Bereich 33 befindet sich vollständig in dem Lufteinlasskanal 42. Entsprechend kann, wenn der divergierende Bereich 33 eine Leckage entwickelt, die Leckage von dem Motorlufteinlasskanal 42 daran gehindert werden, in die Atmosphäre zu entweichen.
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In Bezug auf 5 ist ein erstes Beispiel einer Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 dargestellt. In diesem Beispiel nimmt die Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 die Form einer Venturi-Düse ein. Die Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 weist den konvergierenden Bereich 35 (z. B. einen Treibfluideinlass) auf, an dem Betriebsfluid mit einem höheren ersten Druck angelangt und in dem Luftrichter 201 beschleunigt wird. Ein zweiter Druckbereich mit geringerem Druck als der erste höhere Druck bildet sich in Luftrichter 210, sodass Luft über den Vakuumanschluss 214 in die Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 gezogen werden kann. Betriebsfluid und Luft vermischen sich und treten über den divergierenden Bereich 33 aus der Vakuumbereitstellungsvorrichtung 24 aus. In dem divergierenden Bereich 33 stellt der Druck einen höheren dritten Druck wieder her, der höher ist als der Druck in dem zweiten Druckbereich.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das Vorhandensein von Ventil 362 die Möglichkeit zur Verbesserung von Diagnosen einer abgetrennten Leitung im Vergleich zum Anordnen des Ventils 362 außerhalb der Verstärkungskammer 46 oder des Motorlufteinlasses 42 darstellt. Zum Beispiel kann das Ventil 362, wenn das Ventil 362 in der Verstärkungskammer 46 untergebracht ist, während Verstärkungsbedingungen öffnen und schließen. Wenn eine abgetrennte Leitung am konvergierenden Bereich 35 vorhanden ist, kann ein Verdichterverlust auftreten, wenn das Ventil 362 geöffnet ist, aber nicht, wenn es geschlossen ist. Wenn das Ventil 362 in dem Motorlufteinlass 42 untergebracht ist, kann ein fehlendes CIP-Vakuum bei höherer Luftströmung auftreten, wenn das Ventil 362 geöffnet ist, aber nicht, wenn das Ventil 362 geschlossen ist.
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Daher stellt das System aus 1 und 3 bis 5B ein System bereit, das Vakuum an ein Fahrzeug bereitstellt und Folgendes umfasst: einen Motor mit einem Lufteinlasskanal; und eine Vakuumerzeugungsvorrichtung mit einem Treibfluideinlassbereich, einem divergierenden Auslassbereich, der in dem Lufteinlasskanal angeordnet ist, und einen Saugeinlass. Das System beinhaltet, dass die Vakuumerzeugungsvorrichtung ein Ejektor ist. Das System beinhaltet, dass die Vakuumerzeugungsvorrichtung eine Venturi-Düse ist.
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In einigen Beispielen umfasst das System ferner einen Luftverdichter, der entlang des Lufteinlasskanals angeordnet ist und dem Treibfluideinlass Luft bereitstellt. Das System beinhaltet, dass der divergierende Auslassbereich stromaufwärts eines Lufteinlasses des Luftverdichters angeordnet ist. Das System beinhaltet, dass der Saugeinlass pneumatisch mit einem Vakuumbehälter verbunden ist, der Vakuum an die Vakuumverbraucher des Fahrzeugs abgibt. Das System umfasst ferner eine Steuerung, die nichtflüchtige ausführbare Anweisungen zum Diagnostizieren von Leckagen der Vakuumerzeugungsvorrichtung aufweist. Das System beinhaltet, dass der Auslassbereich einen Abschnitt einer Wand des Lufteinlasskanals bildet.
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Das System aus 1 und 3 bis 5B stellt ein System bereit, das Vakuum an ein Fahrzeug bereitstellt und Folgendes umfasst: einen Motor mit einem Lufteinlasskanal; eine Vakuumerzeugungsvorrichtung mit einem Treibfluideinlassbereich, einem divergierenden Auslassbereich, der vollständig in dem Lufteinlasskanal angeordnet ist, einen Luftrichterbereich, der vollständig in dem Lufteinlasskanal angeordnet ist, und einen Saugeinlass; und eine Steuerung, die nichtflüchtige ausführbare Anweisungen zum Diagnostizieren von Leckagen der Vakuumerzeugungsvorrichtung aufweist. Das System beinhaltet, dass die Steuerung Anweisungen zum Bestimmen von Leckagen in dem Treibfluideinlassbereich und der Saugvorrichtung aufweist, wobei die Steuerung keine Anweisungen zum Bestimmen von Leckagen in dem Auslassbereich aufweist. Das System beinhaltet, dass die Steuerung zusätzliche Anweisungen zum Bestimmen von Leckagen in dem Lufteinlasskanal und nicht in dem Auslassbereich aufweist.
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In einigen Beispielen umfasst das System ferner einen Verdichter, der entlang des Lufteinlasskanals angeordnet ist, wobei sich der Treibfluideinlassbereich von stromaufwärts des Verdichters zu stromabwärts des Verdichters erstreckt. Das System umfasst ferner ein Ventil, das entlang einer Länge des Treibfluideinlassbereichs angeordnet ist. Das System beinhaltet, dass die Vakuumerzeugungsvorrichtung ein Ejektor oder eine Venturi-Düse ist.
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In Bezug auf 6 ist ein Verfahren zur Leckagenprüfung einer Vakuumbereitstellungsvorrichtung dargestellt. Das Verfahren aus 6 kann in einem nichtflüchtigen Speicher als ausführbare Anweisungen der Steuerung 12 gespeichert werden, wie in 1 dargestellt. Das Verfahren aus 6 kann in einem System angewendet werden, wie in 1, 3, 4, 5A und 5B beschrieben.
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Bei 602 beurteilt das Verfahren 600, ob eine Vakuumbereitstellungsvorrichtung auf Leckagen diagnostiziert wird oder nicht. Die Vakuumbereitstellungsvorrichtung kann ein Ejektor oder eine Venturi-Düse sein. Die Vakuumbereitstellungsvorrichtung kann auf Leckagen diagnostiziert werden, wenn ausgewählte Bedingungen erfüllt werden. Zum Beispiel kann das Verfahren 600 beurteilen, eine Diagnoseleckageprüfung durchzuführen, nachdem eine Schwellenwertmenge zwischen Prüfungen auf Leckage der Vakuumbereitstellungsvorrichtung abgelaufen ist. In einem anderen Beispiel kann die Diagnoseleckageprüfung der Vakuumvorrichtung durchgeführt werden, wenn das Vakuum nicht mit einer gewünschten Rate erzeugt wird. Wenn das Verfahren 600 beurteilt, dass eine Diagnosevakuumvorrichtungsleckageprüfung durchzuführen ist, lautet die Antwort „Ja“ und das Verfahren 600 geht weiter zu 604. Anderenfalls lautet die Antwort „Nein“ und das Verfahren 600 wird beendet.
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Bei 604 bestimmt das Verfahren 600 die Leckage an einem Saugeinlass der Vakuumbereitstellungsvorrichtung und einer Vakuumsleitung zwischen der Vakuumbereitstellungsvorrichtung und einem Vakuumbehälter. In einem Beispiel wird ein Ventil zum Starten der Strömung eines Betriebsfluids durch die Vakuumbereitstellungsvorrichtung geöffnet. Das Betriebsfluid kann Luft sein und die Luft kann mithilfe eines Turboladers verdichtet werden. Alle Vakuumverbraucher werden zu einem geschlossenen Status angewiesen und der Druck in dem Vakuumbehälter wird von einem Drucksensor erfasst. Die Luft wird aus dem Vakuumbehälter zu der Vakuumbereitstellungsvorrichtung gezogen, wenn eine begrenzte Leckage vorhanden ist. Das Betriebsfluid wird dem Motor mit Luft aus dem Vakuumbehälter an einer Stelle stromaufwärts des Verdichters über einen divergierenden Auslassbereich einer Vakuumerzeugungsvorrichtung zurückgeführt, die in einem Motorlufteinlass angeordnet ist. Wenn sich weniger als eine Vakuum-Schwellenwertmenge in dem Vakuumbehälter entwickelt, kann bestimmt werden, dass eine Leckage an dem Sauganschluss der Vakuumbereitstellungsvorrichtung vorliegt. Das Verfahren 600 geht zu 606, nachdem die Leckageprüfung des Sauganschlusses durchgeführt wurde.
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Bei 606 bestimmt das Verfahren 600 die Leckage eines konvergierenden Bereichs einer Vakuumbereitstellungsvorrichtung. In einem Beispiel wird ein Verdichter in Leerlaufdrehzahl betrieben, während die Drosselklappenposition konstant ist und die Motordrehzahl konstant ist. Wenn sich weniger als der gewünschte Druck stromaufwärts des Verdichters entwickelt, kann bestimmt werden, dass eine Leckage in dem konvergierenden Bereich der Vakuumbereitstellungsvorrichtung vorhanden ist. Ferner können in einigen Beispielen zwei Bedingungen, die einen Druck von weniger als einem Schwellenwert stromabwärts des Verdichters und Vakuum, das mit weniger als einer Schwellenwert-Rate bereitgestellt wird, beinhalten, Bedingungen zum Bestimmen der Leckage eines konvergierenden Bereichs einer Vakuumbereitstellungsvorrichtung sein. Es sei darauf hingewiesen, dass bei einigen Systemen, die einen Ejektor aufweisen, der konvergierende Bereich einen Kastenbereich des Ejektors aufweisen kann. Verfahren 600 geht zu 608. Es sei darauf hingewiesen, dass der Saugeinlass und der konvergierende Bereich außerhalb des Motoreinlassbereichs sein können, sodass alle Leckagen in dem Saugeinlass und dem konvergierenden Bereich der Atmosphäre ausgesetzt sind.
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Bei 608 kann das Verfahren 600 die Leckage eines divergierenden Bereichs einer Vakuumbereitstellungsvorrichtung bestimmen. Alternativ kann in einigen Beispielen das Verfahren 600 keine Anweisungen zum Bestimmen einer Leckage des divergierenden Bereichs der Vakuumbereitstellungsvorrichtung bereitstellen, weil die Vakuumbereitstellungsvorrichtung in dem Motorluftsaugeinlass angeordnet ist, wie in 3 und 4 dargestellt. Da der divergierende Bereich der Vakuumbereitstellungsvorrichtung in dem Motorlufteinlasskanal ist, werden Leckagen von dem divergierenden Auslassbereich der Vakuumbereitstellungsvorrichtung zu dem Motorlufteinlasskanal geleitet. Wenn das Verfahren 600 Anweisungen zum Bestimmen von Leckagen in dem divergierenden Bereich der Vakuumbereitstellungsvorrichtung beinhaltet, kann ein Druck oder eine Strömungsrate in dem Motorsaugeinlass stromaufwärts des Verdichters mit einem Schwellenwert-Motoreinlassdruck oder einer Strömungsrate bei konstanter Motordrehzahl, konstantem Verstärkungsdruckkammerdruck, konstanter Drosselklappenposition und konstantem Verdichterstrom verglichen werden. Wenn der Motoreinlassdruck geringer als ein Schwellenwertdruck ist oder wenn die Motoreinlassströmungsrate größer als eine Schwellenwertströmungsrate ist, kann das Verfahren 600 beurteilen, dass eine Leckage in dem divergierenden Bereich der Vakuumbereitstellungsvorrichtung vorhanden ist. Auf diese Weise bestimmt das Verfahren 600 Leckagen in einem Lufteinlasskanal zum Bestimmen von Leckagen aus dem Auslassbereich in die Atmosphäre.
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Wenn eine Leckage bei 604, 606 oder 608 bestimmt wird, stellt das Verfahren 600 einen Hinweis an den Fahrer bereit, den Motor zu warten.
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Ferner kann das Verfahren 600 Leckageinformation in dem Speicher speichern. Das Verfahren 600 wird nach Durchführen der Leckagetests beendet.
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Daher stellt das Verfahren aus 6 ein Verfahren zum Bereitstellen von Vakuum an ein Fahrzeug bereit, das Folgendes umfasst: Ziehen einer Luftmenge aus einem Vakuumbehälter über einen Niederdruckbereich einer Vakuumerzeugungsvorrichtung; und Abgeben der Luftmenge an einen Motorlufteinlasskanal über einen divergierenden Auslassbereich einer Vakuumerzeugungsvorrichtung, die in dem Motorlufteinlasskanal angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Diagnostizieren von Leckagen der Vakuumerzeugungsvorrichtung, die sich außerhalb des Motorlufteinlasskanals befinden. Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen von Betriebsfluid an die Vakuumerzeugungsvorrichtung über einen Verdichter. Das Verfahren beinhaltet, dass die Luftmenge an einer Stelle stromaufwärts eines Einlasses des Verdichters bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst ferner das Leiten von Leckagen aus dem divergierenden Auslassbereich zu dem Motorlufteinlasskanal. Das Verfahren beinhaltet, dass die Luftmenge mit Luft aus dem Motorlufteinlasssystem vermischt wird, bevor sie von dem divergierenden Auslassbereich ausgestoßen wird.
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Ein Durchschnittsfachmann wird zu schätzen wissen, dass die in 6 beschriebenen Verfahren eine oder mehrere verschiedene Verarbeitungsstrategien repräsentieren können, wie zum Beispiel ereignisgesteuerte, unterbrechungsgesteuerte, Multitasking, Multithreading und dergleichen. An sich können die verschiedenen Schritte oder Funktionen in der beschriebenen Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen ausgelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung für die Erfüllung der hierin beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile nicht unbedingt ausschlaggebend, sondern wird zwecks einer besseren Erläuterung und Beschreibung angegeben. Wenngleich nicht ausdrücklich dargestellt, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass einer oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden können, je nach der bestimmten und jeweils verwendeten Strategie. Außerdem können die Ausdrücke Sauger oder Venturi-Düse den Ausdruck Ejektor ersetzen, weil die Vorrichtungen auf die gleiche Weise ausgeführt werden können.
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Hiermit ist die Beschreibung abgeschlossen. Der Fachmann kann durch Lesen davon viele Änderungen und Modifikationen erkennen, die von dem Geist und den Schutzumfang der Beschreibung jedoch nicht abweichen. Zum Beispiel könnten Einzylinder-, I2, I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10-, V12- und V16-Motoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen betrieben werden, die vorliegende Beschreibung vorteilhaft nutzen.
