DE202014105021U1

DE202014105021U1 - Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen

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Publication number: DE202014105021U1
Application number: DE201420105021
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2024-10-22
Also published as: US20150114348A1; RU2659634C2; CN204212883U; RU2014142879A; US9328702B2; RU2014142879A3

Abstract

Motorsystem, das Folgendes umfasst: eine Saugvorrichtung mit einer Soganzapfung in einer Verengung der Saugvorrichtung, einer Soganzapfung in einem Aufweitungskegel der Saugvorrichtung und einer Soganzapfung in einer geraden Röhre stromabwärts von dem Aufweitungskegel, wobei ein Antriebseinlass der Saugvorrichtung mit der Atmosphäre verbunden ist und ein Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung mit einer Unterdruckquelle verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine unterdruckbetriebene Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen, die in einem Motorsystem eingeschlossen sein kann.
Fahrzeugmotorsysteme können verschiedene Unterdruckverbrauchseinrichtungen einschließen, die unter Verwendung von Unterdruck betrieben werden. Diese können zum Beispiel einen Bremskraftverstärker einschließen. Der durch diese Einrichtungen verwendete Unterdruck kann durch eine speziell dafür vorgesehene Unterdruckpumpe, wie beispielsweise eine elektrisch angetriebene oder motorgetriebene Unterdruckpumpe, bereitgestellt werden. Als eine Alternative zu solchen Ressourcen verbrauchenden Unterdruckpumpen können eine oder mehrere Saugvorrichtungen in einem Motorsystem angeschlossen sein, um den Motorluftstrom zum Erzeugen von Unterdruck zu nutzen. Saugvorrichtungen (die alternativ als Saugstrahlpumpen, Venturi-Pumpen, Strahlpumpen und Strahlpumpen mit Absaugvorrichtung bezeichnet werden) sind passive Einrichtungen, die eine kostengünstige Unterdruckerzeugung gewährleisten, wenn sie in Motorsystemen benutzt werden. Eine Menge des an einer Saugvorrichtung erzeugten Unterdrucks kann durch das Regeln der antreibenden Luft-Durchflussmenge durch die Saugvorrichtung geregelt werden. Wenn sie zum Beispiel in einer Motor-Ansauganlage integriert sind, können Saugvorrichtungen Unterdruck unter Verwendung derjenigen Energie erzeugen, die ansonsten an das Drosseln verlorengehen würde, und der erzeugte Unterdruck kann in unterdruckgetriebenen Einrichtungen, wie beispielsweise Bremskraftverstärkern, verwendet werden.
Typischerweise sind Saugvorrichtungen dafür ausgelegt, entweder die Unterdruckerzeugung oder die Sogströmung, aber nicht beides, zu maximieren. Es können abgestufte Saugvorrichtungen, die mehrere Sogöffnungen oder -anzapfungen einschließen, verwendet werden, aber solche Saugvorrichtungen neigen dazu, unter verschiedenen Nachteilen zu leiden. Zum Beispiel können abgestufte Saugvorrichtungen auf eine Antriebsströmung von Druckluft angewiesen sein und können in Konfigurationen, wobei die Antriebsströmung unterbrochen ist, nicht verwendbar sein (z.B. kann eine unterbrochene Antriebsströmung bei einigen Beispielen zu einem Unterdruckreservoir-Unterdruckverlust führen). Ferner können abgestufte Saugvorrichtungen derart konfiguriert sein, dass die Sogströmung auf dem Weg zu der/den Sogöffnung(en) der Saugvorrichtung durch mehrere Rückschlagventile hindurchgehen muss, was nachteiligerweise zu Strömungsverlusten führen kann.
Um sich wenigstens einiger dieser Probleme anzunehmen, haben die Erfinder hierin eine Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen identifiziert, die, wenn sie in ein Motorsystem integriert ist, sowohl hohe Unterdruckerzeugung als auch hohe Sogströmung gewährleistet und, unter Bedingungen einer unterbrochenen Antriebsströmung, mit einem niedrigen Druckunterschied der Antriebsströmung antreibt, betrieben werden kann. Bei einem Beispiel schließt ein Motorsystem eine Saugvorrichtung mit einer Soganzapfung in einer Verengung der Saugvorrichtung, einer Soganzapfung in einem Aufweitungskegel der Saugvorrichtung und einer Soganzapfung in einer geraden Röhre stromabwärts von dem Aufweitungskegel ein. Die Erfinder haben erkannt, dass die Anordnung von Soganzapfungen in der Verengung, dem Aufweitungskegel und der geraden Austrittsröhre der Saugvorrichtung vorteilhafterweise die Unterdruckerzeugung maximiert, während eine hohe Sogdurchflussmenge ermöglicht wird, insofern verbindet diese Anordnung die Vorteile von Saugvorrichtungen mit Verengungsanzapfung (z.B. hohe Unterdruckerzeugung) mit dem Vorteilen von Saugvorrichtungen mit Anzapfungen, die stromabwärts von der Verengung angeordnet sind (z.B. hohe Sogströmung). Das Einschließen einer Anzapfung in der Austrittsröhre (z.B. einer geraden, nicht verengten Röhre stromabwärts von dem Aufweitungskegel der Saugvorrichtung) ermöglicht ein schnelles Herunterziehen einer Unterdruckquelle, wie beispielsweise eines Bremskraftverstärkers. Ferner haben die Erfinder erkannt, dass eine solche Saugvorrichtung durch Unterdruck anstatt Druckluft getrieben werden kann. Zum Beispiel können ein Antriebseinlass der Saugvorrichtung mit der Atmosphäre verbunden und ein Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung mit einer Unterdruckquelle verbunden sein derart, dass der Druckunterschied zwischen der Atmosphäre und der Unterdruckquelle eine Strömung durch die Saugvorrichtung veranlasst. Bei anderen Beispielen kann die Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen zwischen ein Motorkurbelgehäuse und eine Niederdrucksenke der Motor-Ansauganlage, wie beispielsweise den Verdichtereinlass oder den Ansaugkrümmer, geschaltet sein, um so über die Kurbelgehäuse-Entlüftungsströmung einen Unterdruck zu erzeugen. Außerdem können, durch das Einschließen nur eines einzigen Rückschlagventils in der Bahn zwischen der Quelle der Sogströmung und jeder Soganzapfung der Saugvorrichtung Strömungsverluste, die häufig in abgestuften Saugvorrichtungen, die mehrere Rückschlagventile in der Sogströmungsbahn aufweisen, auftreten, verringert werden.
Es sollte sich verstehen, dass die Kurzdarstellung oben bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht dafür bestimmt, Schlüssel- oder Wesensmerkmale des beanspruchten Gegenstandes zu identifizieren, dessen Rahmen eindeutig durch die Ansprüche, die der ausführlichen Beschreibung folgen, definiert wird. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen begrenzt, die beliebige oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angegebene Nachteile lösen.
1 zeigt eine schematische Abbildung einer ersten Ausführungsform eines Motorsystems, das eine Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen einschließt.
2 zeigt eine Detailansicht einer Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen, die in einem Motorsystem wie beispielsweise dem Motorsystem von 1 eingeschlossen sein kann.
3 zeigt eine schematische Abbildung einer zweiten Ausführungsform eines Motorsystems, das eine Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen einschließt.
4 zeigt eine Detailansicht einer Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen, die in einem Motorsystem wie beispielsweise dem Motorsystem von 3 eingeschlossen sein kann.
5 zeigt eine schematische Abbildung einer dritten Ausführungsform eines Motorsystems, das eine Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen einschließt.
6 zeigt eine schematische Abbildung einer vierten Ausführungsform eines Motorsystems, das eine Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen einschließt.
7 zeigt eine graphische Darstellung von beispielhaften Beziehungen zwischen der Durchflussmenge an jeder Soganzapfung einer Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen und einem Unterdruckreservoir-Unterdruckniveau bei einem Ansaugkrümmer-Unterdruckniveau von 15 kPa.
In Abhängigkeit davon, wo sie in ein Motorsystem geschaltet ist, kann eine Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen über einen Bereich von Motorbetriebsbedingungen über eine Antriebsströmung aus dem Ansaugkrümmer (wie bei den Motorsystemen von 1 und 3) oder dem Kurbelgehäuse (wie bei den Motorsystemen von 5 und 6), unter anderen möglichen Antriebsströmungsquellen, einen Unterdruck erzeugen. Die Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen kann unterdruckgetrieben sein; das heißt, ein Druckunterschied zwischen dem Antriebseinlass und dem Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung kann eine Strömung durch die Saugvorrichtung veranlassen, und daher kann die Antriebsströmungsquelle der Saugvorrichtung einen niedrigen Manometerdruck (z.B. atmosphärischen Druck) haben. Detailansichten von Saugvorrichtungen mit mehreren Anzapfungen werden in 2 und 4 bereitgestellt; wie gezeigt, können die unterschiedlichen Soganzapfungen der Saugvorrichtung an die gleiche Quelle oder an unterschiedliche Quellen angeschlossen sein. Auf Grund der Anordnung von Rückschlagventilen in jeweiligen Sogdurchgängen, die an jede Anzapfung der Saugvorrichtung angeschlossen sind, kann eine unterbrochene Antriebsströmung durch die Saugvorrichtung ermöglicht werden. Ferner können die Rückschlagventile derart angeordnet sein, dass die Sogströmung nur durch ein einziges Rückschlagventil hindurchgeht, wodurch die Strömungsverluste minimiert werden, die in abgestuften Saugvorrichtungsanordnungen, die mehrere Rückschlagventile aufweisen, auftreten können. Wie in 7 gezeigt, kann bei Beispielen, wobei alle der Anzapfungen an ein gleiches Unterdruckreservoir angeschlossen sind, die Sogströmung aus dem Unterdruckreservoir in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen dem Unterdruckreservoir und dem Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung (z.B. dem Ansaugkrümmer) in eine oder mehrere der Anzapfungen eintreten. 1 zugewendet, zeigt sie ein beispielhaftes Motorsystem 10, das einen Motor 12 einschließt. Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Motor 12 ein Funkenzündungsmotor eines Fahrzeugs, wobei der Motor mehrere Zylinder (nicht gezeigt) einschließt. Verbrennungsereignisse in jedem Zylinder treiben einen Kolben an, der wiederum eine Kurbelwelle dreht, wie es den Fachleuten gut bekannt ist. Ferner kann der Motor 12 mehrere Motorventile zum Steuern des Einlassens und Auslassens von Gasen bei den mehreren Zylindern einschließen.
Der Motor 12 schließt ein Steuerungssystem 46 ein. Das Steuerungssystem 46 schließt ein Steuergerät 50 ein, das ein beliebiges elektronisches Steuerungssystem des Motorsystems oder des Fahrzeugs, in dem das Motorsystem eingebaut ist, sein kann. Das Steuergerät 50 kann dafür konfiguriert sein, auf der Grundlage wenigstens teilweise von Eingaben von einem oder mehreren Sensoren 51 innerhalb des Motorsystems Steuerungsentscheidungen zu treffen, und kann auf der Grundlage der Steuerungsentscheidungen Stellantriebe 52 steuern. Zum Beispiel kann das Steuergerät 50 rechnerlesbare Anweisungen in einem Speicher speichern, und die Stellantriebe 52 können über eine Ausführung der Anweisungen gesteuert werden.
Der Motor 12 hat eine Motor-Ansauganlage 23, die eine Lufteinlassdrossel 22 einschließt, die entlang eines Ansaugdurchgangs 18 fluidmäßig an einen Motor-Ansaugkrümmer 24 angeschlossen ist. Luft kann von einer Luft-Ansauganlage, die einen Luftfilter 33 in Verbindung mit der Umgebung des Fahrzeugs einschließt, in den Ansaugdurchgang 18 eintreten. Eine Position der Drossel 22 kann durch das Steuergerät 50 über ein Signal gesteuert werden, das für einen mit der Drossel 22 eingeschlossenen Elektromotor oder Stellantrieb bereitgestellt wird, eine Konfiguration, die gemeinhin als elektronische Drosselsteuerung bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 22 betätigt werden, um die für den Ansaugkrümmer und die mehreren Motorzylinder bereitgestellte Ansaugluft zu variieren.
Ein Barometerdruck-(barometric pressure – BP-)Sensor 44 kann an einen Einlass des Ansaugdurchgangs 18, z.B. stromaufwärts von dem Luftfilter, angeschlossen sein, um ein Signal bezüglich des Barometer-(z.B. Atmosphären-)drucks für das Steuergerät 50 bereitzustellen. Außerdem kann ein Luftmassenstrom-(mass air flow – MAF-)Sensor 58 gerade stromabwärts von dem Luftfilter 33 in dem Ansaugdurchgang 18 angeschlossen sein, um ein Signal bezüglich des Luftmassenstroms für das Steuergerät 50 bereitzustellen. Bei anderen Beispielen kann der MAF-Sensor 58 an anderer Stelle in der Ansauganlage oder dem Motorsystem angeschlossen sein, und ferner kann es einen oder mehrere zusätzliche MAF-Sensoren geben, die in der Ansauganlage oder dem Motorsystem angeschlossen sind. Ferner kann ein Sensor 60 an den Ansaugkrümmer 24 angeschlossen sein, um ein Signal bezüglich des Krümmerluftdrucks (manifold air pressure – MAP) und/oder des Krümmerunterdrucks (manifold vacuum – MANVAC) für das Steuergerät 50 bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Sensor 60 ein Drucksensor oder ein Mess-Sensor sein, der den Unterdruck abfragt, und kann Daten als negativen Unterdruck (z.B. Druck) an das Steuergerät 50 übermitteln. Bei einigen Beispielen können zusätzliche Druck-/Unterdrucksensoren an anderer Stelle in dem Motorsystem angeschlossen sein, um Signale bezüglich des Drucks/Unterdrucks in anderen Bereichen des Motorsystems für das Steuergerät 50 bereitzustellen.
Das Motorsystem 10 kann ein aufgeladenes Motorsystem sein, wobei das Motorsystem ferner eine Aufladungseinrichtung einschließt. Bei dem vorliegenden Beispiel schließt der Ansaugdurchgang 18 einen Verdichter 90 ein, um eine entlang des Ansaugdurchgangs 18 aufgenommene Ansaugluftladung aufzuladen. Ein Ladeluftkühler (oder Zwischenkühler) 26 ist stromaufwärts von dem Verdichter 90 angeschlossen, um die aufgeladene Luftladung vor der Zufuhr zu dem Ansaugkrümmer zu kühlen. Bei Ausführungsformen, bei denen die Aufladungseinrichtung ein Turbolader ist, kann der Verdichter 90 an eine Abgasturbine (nicht gezeigt) gekoppelt sein und durch dieselbe angetrieben werden. Ferner kann der Verdichter 90, wenigstens zum Teil, durch einen Elektromotor oder die Motorkurbelwelle angetrieben werden.
Ein wahlweiser Umgehungsdurchgang 28 kann über den Verdichter 90 angeschlossen sein, um so wenigstens einen Teil der durch den Verdichter 90 verdichteten Ansaugluft zurück stromaufwärts von dem Verdichter umzuleiten. Eine Menge der durch den Umgehungsdurchgang 28 umgeleiteten Luft kann durch das Öffnen eines Verdichterumgehungsventils (compressor bypass valve – CBV) 30, das in dem Umgehungsdurchgang 28 angeordnet ist, geregelt werden. Durch das Steuern des CBV 30 und das Variieren einer Menge der durch den Umgehungsdurchgang 28 umgeleiteten Luft kann ein stromabwärts von dem Verdichter bereitgestellter Ladedruck reguliert werden. Diese Konfiguration ermöglicht Aufladungssteuerung und Pumpsteuerung.
Bei der Ausführungsform von 1 ist ein Verdichtereinlassdruck-(compressor inlet pressure – CIP-)Sensor 41 stromabwärts von einer Verbindungsstelle von Ansaugdurchgang 18 und Umgehungsdurchgang 28 und stromaufwärts von dem Verdichter angeordnet. Der CIP-Sensor 41 kann ein Signal bezüglich des CIP für das Steuergerät 50 bereitstellen.
Das Motorsystem 10 schließt ferner einen Kraftstofftank 61 ein, der einen flüchtigen flüssigen Kraftstoff, der in dem Motor 12 verbrannt wird, speichert. Um eine Emission von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank und in die Atmosphäre zu vermeiden, wird der Kraftstofftank durch einen Adsorptionsmittelbehälter 63 zur Atmosphäre entlüftet. Der Adsorptionsmittelbehälter kann ein bedeutendes Fassungsvermögen zum Speichern von Kraftstoffen auf Kohlenwasserstoff-, Alkohol- und/oder Estergrundlage in einem adsorbierten Zustand haben; er kann zum Beispiel mit Aktivkohlekörnchen und/oder einem anderen Material mit großer Oberfläche gefüllt sein. Dessen ungeachtet wird eine ausgedehnte Adsorption von Kraftstoffdampf schließlich das Fassungsvermögen des Adsorptionsmittelbehälters für eine weitere Speicherung verringern. Daher kann der Adsorptionsmittelbehälter periodisch von adsorbiertem Kraftstoff gespült werden, wie im Folgenden weiter beschrieben. Bei der in 1 gezeigten Konfiguration steuert ein Behälterspülventil 65 das Spülen von Kraftstoffdämpfen aus dem Behälter in den Ansaugkrümmer entlang eines Sogdurchgangs 84, der an eine Soganzapfung angeschlossen ist, die an einer Austrittsröhre einer Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen angeordnet ist, wie unten beschrieben werden wird.
Wenn die Spülbedingungen erfüllt sind, wie beispielsweise, wenn der Behälter gesättigt ist, können die in dem Kraftstoffdampfbehälter 63 gespeicherten Dämpfe durch ein Öffnen des Behälterspülventils 65 in den Ansaugkrümmer 24 gespült werden. Während ein einziger Behälter 63 gezeigt wird, wird zu erkennen sein, dass eine beliebige Anzahl von Behältern in dem Motorsystem 10 angeschlossen sein kann. Bei einem Beispiel kann das Behälterspülventil 65 ein Magnetventil sein, wobei das Öffnen oder Schließen des Ventils über die Betätigung eines Behälterspülmagneten ausgeführt wird. Der Behälter 63 schließt ferner ein Luftloch 67 ein, um Gase aus dem Behälter 63 zur Atmosphäre zu leiten, wenn Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank 26 gespeichert oder aufgefangen werden. Das Luftloch 67 kann ebenfalls ermöglichen, dass frische Luft in den Kraftstoffdampfbehälter 63 gezogen wird, wenn über den Durchgang 84 gespeicherte Kraftstoffdämpfe in den Ansaugkrümmer 24 gespült werden. Während dieses Beispiel das Luftloch 67 in Verbindung mit frischer, nicht erhitzter Luft stehend zeigt, können ebenfalls verschiedene Modifikationen verwendet werden. Das Luftloch 67 kann ein Behälterlüftungsventil 69 einschließen, um einen Strom von Luft und Dämpfen zwischen dem Behälter 63 und der Atmosphäre einzustellen. Wie gezeigt, kann in dem Behälter 63 ein Drucksensor 49 angeordnet sein und kann ein Signal bezüglich des Drucks in dem Behälter für das Steuergerät 50 bereitstellen. Bei anderen Beispielen kann der Drucksensor 49 an anderer Stelle, zum Beispiel in dem Durchgang 84, angeordnet sein.
Das Motorsystem 10 schließt ferner eine Saugvorrichtung 80 mit mehreren Anzapfungen ein. Die Saugvorrichtung 80 kann eine Saugstrahlpumpe, eine Saugvorrichtung, eine Strahlpumpe mit Absaugvorrichtung, ein Venturi-Rohr, eine Strahlpumpe oder eine ähnliche passive Einrichtung sein. Wie in der Detailansicht der Saugvorrichtung 80 in 2 gezeigt, schließt die Saugvorrichtung 80 wenigstens fünf Anschlüsse ein: einen Antriebseinlass 45, einen Gemischtströmungsauslass 47 und wenigstens drei Soganzapfungen zur Unterdruckerzeugung. Bei der abgebildeten Ausführungsform werden genau drei Soganzapfungen gezeigt: eine Anzapfung an einer Verengung 77 der Saugvorrichtung („Verengungsanzapfung“) 83, eine Anzapfung in einem Aufweitungskegel der Saugvorrichtung („Aufweitungskegelanzapfung“) 85 und eine Anzapfung in einer Austrittsröhre der Saugvorrichtung („Austrittsröhrenanzapfung“) 87. Wie unten weiter beschrieben, erzeugt eine Antriebsströmung durch die Saugvorrichtung in Abhängigkeit von den Unterdruckniveaus an einer oder mehreren Strömungsquellen und dem Ansaugkrümmer eine Sogströmung an einer oder mehreren der Soganzapfungen, wodurch ein Unterdruck erzeugt wird, der z.B. in einem Unterdruckreservoir gespeichert und/oder unmittelbar für verschiedene Unterdruckverbraucher des Motorsystems bereitgestellt werden kann.
Bei dem in 2 abgebildeten Ausführungsbeispiel verbindet ein Durchgang 81 den Antriebseinlass 45 der Saugvorrichtung 80 nahe einem Einlass des Ansaugdurchgangs, stromabwärts von dem Luftfilter 33, mit dem Ansaugdurchgang 18. Bei anderen Beispielen kann der Durchgang 81 den Antriebseinlass der Saugvorrichtung 80 an einem anderen Abschnitt mit dem Ansaugdurchgang verbinden, oder alternativ kann der Durchgang 81 unmittelbar zur Atmosphäre führen, anstatt an den Ansaugdurchgang angeschlossen zu sein. Ferner verbindet bei der abgebildeten Ausführungsform ein Durchgang 88 den Gemischtströmungsauslass 47 der Saugvorrichtung 80 mit dem Ansaugkrümmer 24. Jedoch kann bei anderen Ausführungsformen der Durchgang 88 den Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung 80 mit einem anderen Abschnitt des Motorsystems verbinden, der ein Unterdruckniveau hat, das tiefer als 0,1 Bar ist.
Bei dem abgebildeten Beispiel verhindert ein Rückschlagventil 95, das in dem Durchgang 88 angeordnet ist, einen Rückfluss aus dem Ansaugkrümmer über die Saugvorrichtung 80 zu dem Ansaugdurchgang, der ansonsten zum Beispiel während der Aufladung, wenn der MAP größer ist als der BP, auftreten kann. Es wird jedoch zu erkennen sein, dass bei anderen Beispielen das Rückschlagventil 95 weggelassen kann, da ein Umkehrfluss durch die Saugvorrichtung wünschenswert sein kann insofern, als er einen Unterdruck erzeugen kann (wenngleich weniger Unterdruck als durch einen Vorwärtsfluss durch die Saugvorrichtung erzeugt wird). Bei noch anderen Beispielen kann die Saugvorrichtung 80 mit einer Strömungsgeometrie gestaltet sein, welche die Unterdruckerzeugung für einen bidirektionalen Fluss maximiert, und folglich kann es nicht wünschenswert sein, den Umkehrfluss unter Verwendung eines Rückschlagventils, wie beispielsweise des Rückschlagventils 95, einzuschränken.
Jede Soganzapfung der Saugvorrichtung hat einen entsprechenden Durchgang. Wie in 2 gezeigt, verbindet ein Sogdurchgang 82 die Anzapfung 83 der Saugvorrichtung 80 mit dem gemeinsamen Durchgang 89, ein Sogdurchgang 84 verbindet die Anzapfung 85 mit dem gemeinsamen Kraftstoffdampf-Spülsystem, und ein Sogdurchgang 86 verbindet die Anzapfung 87 mit dem gemeinsamen Durchgang 89 derart, dass die Sogdurchgänge 82 und 86 praktisch verschmelzen, um den gemeinsamen Durchgang 89 zu bilden. Bei dem abgebildeten Beispiel haben die Sogdurchgänge unterschiedliche Abmessungen, das heißt, der Sogdurchgang 82 ist kleiner als der Sogdurchgang 84, und der Sogdurchgang 84 ist kleiner als der Sogdurchgang 86. Wie unten ausführlich dargelegt, kann eine solche Anordnung angemessen sein, da die Menge an Spitzensogströmung, die durch den Sogdurchgang 82 auftritt, kleiner sein kann als die Menge an Spitzensogströmung, die durch den Sogdurchgang 84 auftritt, die wiederum kleiner sein kann als die Menge an Spitzensogströmung, die durch den Sogdurchgang 86 auftritt.
Bei der Ausführungsform von 1 bis 2 sind in dem gemeinsamen Durchgang 89 keine Rückschlagventile angeordnet. Stattdessen ist in jedem der Sogdurchgänge 82 und 86 stromaufwärts von einer Verbindungsstelle dieser Durchgänge mit dem gemeinsamen Durchgang 89 ein Rückschlagventil angeordnet. Im Einzelnen ist ein Rückschlagventil 72 in dem Sogdurchgang 82 angeordnet, und ein Rückschlagventil 76 ist in dem Sogdurchgang 86 angeordnet. Ferner ist ein Rückschlagventil 74 in dem Sogdurchgang 84 angeordnet. Während die abgebildete Ausführungsform die Rückschlagventile als eigenständige Ventile zeigt, kann bei alternativen Ausführungsformen jedes Rückschlagventil in die Saugvorrichtung integriert sein, zum Beispiel nahe der entsprechenden Soganzapfung. Während bekannte Saugvorrichtungen mit mehreren Anzapfungen erfordern können, dass die Sogströmung durch mehrere Rückschlagventile (z.B. mehrere Rückschlagventile, die in Reihe angeordnet sind oder in einem gemeinsamen Durchgang zwischen den Verbindungsstellen von Sogdurchgängen mit dem gemeinsamen Durchgang angeordnet sind) hindurchgeht, erfordert die abgebildete Anordnung vorteilhafterweise, dass die Sogströmung nur durch ein einziges Rückschlagventil hindurchgeht, wenn sie sich von einer Quelle der Sogströmung über einen der Sogdurchgänge zu der Saugvorrichtung bewegt, wodurch Strömungsverluste verringert werden, die sich aus dem Fluss durch mehrere Rückschlagventile ergeben können. Das in jedem Sogdurchgang angeordnete Rückschlagventil verhindert einen Rückfluss von der Saugvorrichtung 80 zu der Quelle der Sogströmung, wodurch ermöglicht wird, dass das Unterdruckreservoir 38 seinen Unterdruck aufrechterhält, sollten sich die Drücke an dem Antriebseinlass der Saugvorrichtung 80 und dem Unterdruckreservoir angleichen. Da bei den Ausführungsformen von 1 bis 2 der Gemischtströmungsauslass 47 der Saugvorrichtung 80 mit dem Ansaugkrümmer 24 in Verbindung steht, verhindern die Rückschlagventile 72, 74 und 76 einen Umkehrfluss aus dem Ansaugkrümmer, der z.B. ansonsten unter Bedingungen, wenn der Ansaugkrümmerdruck höher ist als der Druck an der/den Sogströmungsquelle(n), auftreten könnte. Ähnlich tragen die Rückschlagventile 72, 74 und 76 dazu bei, zu verhindern, dass ein Fluid, wie beispielsweise eine Ansaugluftladung, aus dem Durchgang 81 in die Sogströmungsquelle(n) fließt.
Wie in 1 zu sehen ist, stehen die Soganzapfungen 83 und 87 der Saugvorrichtung 80 mit Hilfe des gemeinsamen Durchgangs 89 in Verbindung mit einem Unterdruckreservoir 38. Das Unterdruckreservoir 38 kann Unterdruck für einen oder mehrere Unterdruck-Stellantriebe 39 des Motorsystems bereitstellen. Bei einem nicht-begrenzenden Beispiel können die Unterdruck-Stellantriebe 39 einen an Fahrzeugradbremsen angeschlossenen Bremskraftverstärker einschließen, wobei das Unterdruckreservoir 38, wie in 1 gezeigt, ein Unterdruckhohlraum vor einer Membran des Bremskraftverstärkers ist. Bei einem solchen Beispiel kann das Unterdruckreservoir 38 ein internes Unterdruckreservoir sein, das dafür konfiguriert ist, eine durch einen Fahrzeugführer 55 über ein Bremspedal 57 bereitgestellte Kraft zum Betätigen von Fahrzeugradbremsen (nicht gezeigt) zu verstärken. Eine Position des Bremspedals 57 kann durch einen Bremspedalsensor 53 überwacht werden. Bei alternativen Ausführungsformen kann das Unterdruckreservoir ein in einem Kraftstoffdampf-Spülsystem eingeschlossener Niederdruck-Speichertank, ein an ein Turbinen-Ladedruckregelventil angeschlossenes Unterdruckreservoir, ein an ein Ladungsbewegungssteuerventil angeschlossenes Unterdruckreservoir usw. sein. Bei solchen Ausführungsformen können Unterdruckverbrauchseinrichtungen 39 des Fahrzeugsystems verschiedene unterdruckbetätigte Ventile, wie beispielsweise Ladungsbewegungssteuerventile, eine 4 × 4-Nabensperre, schaltbare Motoraufhängungen, Heizung, Lüftung und Kühlung, Unterdruck-Leckprüfungen, Kurbelgehäuse-Entlüftung, Abgasrückführung, Gaskraftstoffanlagen, Verdichterumgehungsventile (z.B. das in 1 gezeigte CBV 30), Rad-Achse-Entkopplung usw. einschließen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der voraussichtliche Unterdruckverbrauch unter verschiedenen Motorbetriebsbedingungen zum Beispiel in einer Nachschlagetabelle im Speicher des Steuerungssystems gespeichert sein, und der gespeicherte Unterdruck-Schwellenwert, der dem voraussichtlichen Unterdruckverbrauch für aktuelle Motorbetriebsbedingungen entspricht, kann durch Bezugnahme auf die Nachschlagetabelle bestimmt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann, wie abgebildet, ein Sensor 40 an das Unterdruckreservoir 38 angeschlossen sein, um eine Abschätzung des Unterdruckniveaus an dem Reservoir bereitzustellen. Der Sensor 40 kann ein Mess-Sensor sein, der den Unterdruck abfragt, und kann Daten als negativen Unterdruck (z.B. Druck) an das Steuergerät 50 übermitteln. Dementsprechend kann der Sensor 40 das Ausmaß des in dem Unterdruckreservoir 38 gespeicherten Unterdrucks messen.
Aufgrund der zusammenstrebend-auseinanderstrebenden Form der Saugvorrichtung 80 kann die Strömung von atmosphärischer Luft von dem Antriebseinlass 45 zu dem Gemischtströmungsauslass 47 der Saugvorrichtung 80 an einer oder mehreren Ansauganzapfungen 83 und 85 der Saugvorrichtung einen niedrigen Druck erzeugen, in Abhängigkeit von den relativen Unterdruckniveaus in dem Unterdruckreservoir und an dem Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung 80 (z.B. in dem Ansaugkrümmer) und in Abhängigkeit von den relativen Unterdruckniveaus in dem Kraftstoffdampf-Spülsystem und dem Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung 80. Dieser niedrige Druck kann eine Sogströmung aus dem gemeinsamen Durchgang 89 in eine oder mehrere der Soganzapfungen 83 und 87 veranlassen, wodurch ein Unterdruck an dem Unterdruckreservoir 38 erzeugt wird, und kann einen Sogströmung aus dem Kraftstoffdampf-Spülsystem in die Anzapfung 85 veranlassen, um so den Kraftstoffdampfbehälter zu spülen. Weil die Soganzapfung 83 an der Verengung 77 der Saugvorrichtung 80 angeordnet ist, die der Abschnitt der Saugvorrichtung mit der kleinsten Durchflussquerschnittsfläche ist, ist der Venturi-Effekt an der Soganzapfung 83 am stärksten, und folglich kann an der Soganzapfung 83 mehr Unterdruck erzeugt werden, verglichen mit der Soganzapfung 85, die in dem Aufweitungskegel der Saugvorrichtung 80 angeordnet ist und daher an einem Abschnitt der Saugvorrichtung mit einer größeren Durchflussquerschnittsfläche angeordnet ist. Jedoch kann über die Soganzapfung 83 eine kleinere Sogströmung (z.B. Durchflussgeschwindigkeit oder -niveau) auftreten, wohingegen über die Soganzapfung 85 eine größere Sogströmung auftreten kann.
Im Gegensatz zu den Soganzapfungen 83 und 85 ist die Soganzapfung 87 in der Austrittsröhre der Saugvorrichtung 80 angeordnet, die, wie gezeigt, eine gerade Röhre sein kann. Dementsprechend tritt eine vollständige Druckwiederherstellung des durch die Saugvorrichtung strömenden Antriebsfluids ein, bevor das Fluid die Soganzapfung 87 passiert. Bei der Ausführungsform von 1 bis 2 schließt der Sogdurchgang 86, wie oben bemerkt, die Soganzapfung 87 an das Unterdruckreservoir an. Während die Sogströmung nicht zur Unterdruckerzeugung beiträgt, stellt sie vorteilhafterweise einen direkten Weg für ein hohes Durchflussvolumen von dem Kraftstoffdampf-Spülsystem zu dem Ansaugkrümmer bereit.
Es wird zu erkennen sein, dass der Einschluss von mehreren Anzapfungen in der Saugvorrichtung 80 ermöglicht, dass die Saugvorrichtung die unterschiedlichen mit dem Anordnen einer Soganzapfung an unterschiedlichen Teilen der Saugvorrichtung verbundenen Vorteile erreicht. Zum Beispiel kann über die Verengungsanzapfung ein tiefer Unterdruck, aber ein kleiner Durchfluss, erreicht werden, ein flacher Unterdruck, aber ein hoher Durchfluss, kann über die Aufweitungskegelanzapfung erreicht werden, und keine Unterdruckverstärkung, aber ein sehr hoher Durchfluss, kann über die Austrittsröhrenanzapfung erreicht werden. Ferner kann, im Gegensatz zu bekannten Saugvorrichtungen mit mehreren Anzapfungen, wie beispielsweise GAST-Unterdruckerzeugern, die zwischen einer Hochdruckquelle und einer Niederdrucksenke (z.B. zwischen einer Druckluftquelle bei 5 Bar und der Atmosphäre bei 0 Bar) angeschlossen werden müssen, die Saugvorrichtung 80 zwischen einer Quelle mit einem Druck bei oder nahe dem atmosphärischen Druck und einer Quelle mit niedrigerem Druck angeschlossen werden (z.B. kann sie an ihrem Antriebseinlass Atmosphärenluft aufnehmen und eine gemischte Strömung an eine Senke mit einem Unterdruck, tiefer als 0,1 Bar, wie beispielsweise den Ansaugkrümmer, liefern).
Bei einigen Beispielen kann die Saugvorrichtung 80 passiv arbeiten, z.B. kann, ob eine Antriebsströmung durch die Saugvorrichtung 80 hindurchgeht, von Drücken innerhalb des Motorsystems 10 und anderen Motorbetriebsparametern abhängen, ohne irgendwelche durch das Steuerungssystem durchgeführte aktive Steuerung. Jedoch wird bei der Ausführungsform von 1 bis 2 ein Saugvorrichtungsabsperrventil (ASOV) 91 aktiv gesteuert, um eine Antriebsströmung durch die Saugvorrichtung zuzulassen/zu verweigern (im Fall eines binären ASOV) oder einen Durchfluss durch die Saugvorrichtung zu verringern/zu steigern (im Fall eines stufenlos einstellbaren ASOV). Wie gezeigt, ist das ASOV 91 in dem Durchgang 81 stromaufwärts von der Verengung 77 der Saugvorrichtung 80 angeordnet; bei anderen Ausführungsformen kann das ASOV stromabwärts von der Verengung der Saugvorrichtung (z.B. in der Austrittsröhre oder stromabwärts von der Austrittsröhre) angeordnet sein, oder die ASOV können mit der Saugvorrichtung integriert sein (z.B. kann das Ventil an der Verengung der Saugvorrichtungen angeordnet sein). Ein Vorteil des Anordnens des ASOV stromaufwärts von der Saugvorrichtung ist, dass, wenn sich das ASOV stromaufwärts befindet, der mit dem ASOV verbundene Druckverlust eine geringere Auswirkung hat, verglichen mit Konfigurationen, wobei sich das ASOV stromabwärts von der Saugvorrichtung befindet oder wobei das ASOV mit der Saugvorrichtung integriert ist.
Das ASOV 91 kann ein Magnetventil sein, das elektrisch betätigt wird, und sein Zustand kann durch das Steuergerät 50 auf der Grundlage von verschiedenen Motorbetriebsbedingungen gesteuert werden. Als eine Alternative kann das ASOV jedoch ein pneumatisches (z.B. unterdruckbetriebenes) Ventil sein; in diesem Fall kann der Betätigungsunterdruck für das Ventil von dem Ansaugkrümmer und/oder dem Unterdruckreservoir und/oder anderen Niederdrucksenken des Motorsystems bezogen werden. Bei Ausführungsformen, wobei das ASOV ein pneumatisch gesteuertes Ventil ist, kann die Steuerung des ASOV unabhängig von einem Antriebsstrang-Steuerungsmodul durchgeführt werden (z.B. kann das ASOV passiv auf der Grundlage von Druck-/Unterdruckniveaus innerhalb des Motorsystems gesteuert werden).
Ob es nun elektrisch oder mit Unterdruck betätigt wird, das ASOV 91 kann entweder ein binäres Ventil (z.B. ein Zweiwegeventil) oder ein stufenlos einstellbares Ventil sein. Binäre Ventile können entweder vollständig offen oder vollständig geschlossen (gesperrt) gesteuert werden derart, dass eine vollständig offene Stellung eines binären Ventils eine Stellung ist, in der das Ventil keine Durchflussdrosselung ausübt, und eine vollständig geschlossene Stellung eines binären Ventils eine Stellung ist, in der das Ventil den gesamten Durchfluss drosselt derart, dass kein Durchfluss durch das Ventil hindurchgehen kann. Im Gegensatz dazu können stufenlos einstellbare Ventile zu veränderlichen Graden teilweise geöffnet werden. Ausführungsformen mit einem stufenlos einstellbaren ASOV können eine größere Flexibilität bei der Steuerung der Antriebsströmung durch die Saugvorrichtung bereitstellen, mit dem Nachteil, dass stufenlos einstellbare Ventile viel teurer sein können als binäre Ventile.
Bei anderen Beispielen kann das ASOV 91 ein Absperrventil, ein Schwenkplattenventil, ein Tellerventil oder eine andere geeignete Art von Ventil sein.
Eine zweite Ausführungsform eines Motorsystems, das eine Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen einschließt, wird in 3 bis 4 abgebildet. Die zweite Ausführungsform schließt viele der gleichen, oben für die erste Ausführungsform beschriebenen Merkmale ein; ähnliche Merkmale sind ähnlich nummeriert und werden der Kürze halber nicht wieder beschrieben werden. Ferner wird zu erkennen sein, dass verschiedene Merkmale unter den zwei Ausführungsformen zusammen verwendbar sind. Zum Beispiel können die Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen und die Sogdurchgänge von 3 in Übereinstimmung mit 2 statt mit 4 konfiguriert sein, oder die Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen und die Sogdurchgänge von 1 können in Übereinstimmung mit 4 statt mit 2 konfiguriert sein, ohne vom Rahmen dieser Offenbarung abzuweichen.
Ein Unterschied zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform ist, dass bei der zweiten Ausführungsform eine Lufteinlassanlagen-(AIS-)Drossel 331 in dem Ansaugdurchgang stromaufwärts von einem Verdichter 390 eingeschlossen ist und ein Gemischtströmungsauslass 347 der Saugvorrichtung 80 stromabwärts von der AIS-Drossel 331 und stromaufwärts von dem Verdichter 390 an einen Ansaugdurchgang 318 angeschlossen ist. Im Einzelnen ist, während bei der ersten Ausführungsform der Durchgang 88 an den Ansaugkrümmer angeschlossen ist, ein Durchgang 388 von 3 zwischen der AIS-Drossel und dem Verdichter an den Ansaugdurchgang angeschlossen. Eine Stellung der AIS-Drossel 331 kann durch das Steuergerät 50 über ein für einen mit der AIS-Drossel 331 eingeschlossenen Elektromotor oder Stellantrieb bereitgestelltes Signal verändert werden. Auf diese Weise kann die AIS-Drossel 331 betätigt werden, um den Druck in dem Ansaugdurchgang an dem Verdichtereinlass zu verändern, was wiederum eine Durchflussmenge eines Verdichter-Rückführungsstroms in einem Umgehungsdurchgang 328 verändern kann. Ähnlich kann, wenn die AIS-Drossel 331 betätigt wird, um den Druck in dem Ansaugdurchgang an dem Verdichtereinlass zu verändern, dies die Antriebsströmung durch die Saugvorrichtung 380 verändern. Zum Beispiel kann ein Steigern des Schließens der AIS-Drossel 331 eine Verringerung beim Druck (z.B. einen gesteigerten Unterdruck) in einem Bereich des Ansaugdurchgangs zwischen der AIS-Drossel und dem Verdichtereinlass verursachen. In Abhängigkeit von dem Zustand eines ASOV 391 und eines CBV 330 kann die Verringerung beim Druck die Antriebsströmung durch die Saugvorrichtung 380 und/oder den Umgehungsdurchgang 328 steigern. Bei anderen Beispielen kann es jedoch keine AIS-Drossel geben; stattdessen kann der Durchfluss durch die Saugvorrichtung 380 allein über die Steuerung des ASOV reguliert werden, und/oder der Durchfluss durch den Umgehungsdurchgang 328 kann allein über die Steuerung des CBV reguliert werden.
Ferner ist, im Gegensatz zu der Ausführungsform von 1 bis 2, wobei ein CIP-Sensor unmittelbar stromaufwärts von dem Verdichter angeordnet ist, bei der zweiten Ausführungsform ein Sensor 341 in dem Ansaugdurchgang 318 in der Nachbarschaft einer Verbindungsstelle des Durchgangs 388 und des Ansaugdurchgangs 318 (z.B. stromabwärts von der AIS-Drossel 331 und stromaufwärts von einer Verbindungsstelle des Umgehungsdurchgangs 328 und des Ansaugdurchgangs 318) angeordnet. Der Sensor 341 kann für das Steuergerät 50 ein Signal bezüglich des Drucks an dem Antriebsauslass der Saugvorrichtung 380 bereitstellen.
Ein anderer Unterschied zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform betrifft die Sogströmungsquellen für die Saugvorrichtung 380. Bei der ersten Ausführungsform verschmelzen die Sogdurchgänge für die Verengungsanzapfung und die Austrittsröhrenanzapfung zu einem gemeinsamen Durchgang, der mit dem Unterdruckreservoir 38 zur Verwendung durch die Unterdruck-Stellantriebe 39 verbunden ist, wohingegen der Sogdurchgang für die Aufweitungskegelanzapfung mit einem Kraftstoffdampf-Spülsystem 71 verbunden ist. Im Gegensatz dazu verschmelzen bei der zweiten Ausführungsform alle drei Sogdurchgänge zu einem gemeinsamen Durchgang 389, der mit einem Unterdruckreservoir 338 zur Verwendung durch Unterdruck-Stellantriebe 339 verbunden ist. Weil eine Austrittsröhrenanzapfung 387 über ein Rückschlagventil 376 mit dem Unterdruckreservoir 338 verbunden ist, kann das Rückschlagventil 376 ermöglichen, dass Luft von dem Unterdruckreservoir 338 zu einem Ansaugkrümmer 324 strömt, und kann einen Luftstrom zu dem Unterdruckreservoir 38 von dem Ansaugkrümmer 24 begrenzen. Unter Bedingungen, wobei der Ansaugkrümmerdruck negativ ist (z.B. wenn der Unterdruck tiefer als 0,1 Bar ist), kann der Ansaugkrümmer eine Unterdruckquelle für das Unterdruckreservoir 338 sein. Bei Beispielen, wobei eine Unterdruckverbrauchseinrichtung 339 ein Bremskraftverstärker ist, kann der Einschluss des Sogdurchgangs 386 in dem System vorteilhafterweise einen Umgehungsweg bereitstellen, der sicherstellen kann, dass der Bremskraftverstärker nahezu unverzüglich entleert wird, wann immer der Ansaugkrümmerdruck niedriger ist als der Bremskraftverstärkerdruck.
Noch ein anderer Unterschied zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform ist, dass die zweite Ausführungsform einen Durchgang 393 einschließt, der das Unterdruckreservoir 338 an den Ansaugkrümmer 324 anschließt. Wie gezeigt, kann ein Rückschlagventil 394 in dem Durchgang 393 angeordnet sein, um einen Rückfluss von dem Ansaugkrümmer zu dem Unterdruckreservoir zu verhindern. Bei Beispielen, wobei die Unterdruckverbrauchseinrichtung 339 ein Bremskraftverstärker ist, kann der Ansaugkrümmer einen tiefen Unterdruck erreichen, wenn der Fuß eines Fahrers vom Gaspedal entfernt wird, und der Einschluss des Durchgangs 393 in dem System kann dazu dienen, den Bremskraftverstärker vorzubereiten, wenn der Fuß des Fahrers gerade vom Gaspedal weggenommen wird.
Eine dritte Ausführungsform eines Motorsystems, das eine Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen einschließt, wird in 5 abgebildet. Die dritte Ausführungsform schließt viele der gleichen, oben für die erste und die zweite Ausführungsform beschriebenen Merkmale ein; ähnliche Merkmale sind ähnlich nummeriert und werden der Kürze halber nicht wieder beschrieben werden. Ferner wird zu erkennen sein, dass verschiedene Merkmale unter den drei Ausführungsformen zusammen verwendbar sind. Während die Sogdurchgänge einer Saugvorrichtung 580 von 5 in der in 4 abgebildeten Konfiguration (in der sie alle über einen gemeinsamen Durchgang an das Unterdruckreservoir angeschlossen sind) gezeigt werden, ist ebenfalls vorgesehen, dass die Sogdurchgänge der Saugvorrichtung 580 in der in 2 gezeigten Weise oder in einer anderen geeigneten Weise konfiguriert sein können (z.B. können ein oder mehrere Sogdurchgänge an eine unterschiedliche Unterdruckquelle innerhalb des Motorsystems angeschlossen sein), ohne vom Rahmen dieser Offenbarung abzuweichen.
Wie bei den vorherigen Ausführungsformen ist bei der Ausführungsform von 5 ein Ansaugkrümmer 524 dafür konfiguriert, mehreren Zylindern oder Verbrennungskammern eines Motors 512 Ansaugluft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zuzuführen. Die Verbrennungskammern können oberhalb eines schmierstoffgefüllten Kurbelgehäuses 597 angeordnet sein, in dem hin- und hergehende Kolben der Verbrennungskammern eine Kurbelwelle drehen. Die hin- und hergehenden Kolben können im Wesentlichen über einen oder mehrere Kolbenringe, die den Durchfluss des Luft-Kraftstoff-Gemischs und von Verbrennungsgasen in das Kurbelgehäuse unterdrücken, von dem Kurbelgehäuse isoliert sein. Ungeachtet dessen kann mit der Zeit eine bedeutende Menge an Kraftstoffdampf, unverbrannter Luft und Abgasen an den Kolbenringen „vorbeiblasen“ und in das Kurbelgehäuse eindringen. Um die beeinträchtigenden Wirkungen des Kraftstoffdampfes auf die Viskosität des Motorschmiermittels zu verringern und um die Abgabe des Dampfes in die Atmosphäre zu verringern, kann das Kurbelgehäuse ununterbrochen oder periodisch entlüftet werden, wie im Folgenden weiter beschrieben wird.
Während bei den vorherigen Ausführungsformen ebenso eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsanlage eingeschlossen sein kann, wird sie bei dieser Ausführungsform abgebildet, weil sie mit dem Antriebseinlass der Saugvorrichtung 580 verbunden ist. Das heißt, während bei den vorherigen Ausführungsformen der Antriebseinlass der Saugvorrichtung mit dem Ansaugdurchgang in Verbindung steht, steht bei der Ausführungsform von 5 der Antriebseinlass der Saugvorrichtung 580 in Verbindung mit dem Kurbelgehäuse 597.
Es wird zu erkennen sein, dass sich, wie hierin verwendet, Kurbelgehäuse-Entlüftungsstrom auf den Strom von Kraftstoffdampf und Gasen von dem Kurbelgehäuse durch den Durchgang 581, durch die Saugvorrichtung 580, durch den Durchgang 588 und danach in den Ansaugkrümmer bezieht. Ähnlich bezieht sich, wie hierin verwendet, Kurbelgehäuse-Rückfluss auf den Strom von Kraftstoffdämpfen und Gasen aus dem Ansaugkrümmer zu dem Kurbelgehäuse über den Durchgang 588, die Saugvorrichtung 580 und den Durchgang 581. Ein Rückfluss kann auftreten, wenn der Ansaugkrümmerdruck höher ist als der Kurbelgehäusedruck (z.B. während des aufgeladenen Motorbetriebs). Wie gezeigt, kann ein Rückschlagventil 595 zwischen dem Ansaugkrümmer 524 und dem Kurbelgehäuse 597, in dem Durchgang 581, angeschlossen sein, um einen Kurbelgehäuse-Rückfluss zu verhindern.
Das Kurbelgehäuse 597 kann einen oder mehrere Ölabscheider 599 zum Abscheiden von Öl aus den Kurbelgehäusedämpfen (oder „Leckgas“) einschließen, bevor die Dämpfe über die Saugvorrichtung 580 in den Ansaugkrümmer 524 gespült werden. Ferner kann der Druck der Kraftstoffdämpfe in dem Kurbelgehäuse 597 durch einen Kurbelgehäusedrucksensor 596 bestimmt werden.
Wie bei den vorherigen Ausführungsformen schließt die Ausführungsform von 5 ein ASOV 591 ein, das in Reihe mit dem Antriebseinlass der Saugvorrichtung 580 angeordnet ist. Vorteilhafterweise ermöglicht die Positionierung des ASOV 591, dass es als ein Kurbelgehäuse-Entlüftungsventil agiert, das, zusätzlich zum Steuern der Unterdruckerzeugung über die Saugvorrichtung 580, die Spülung von Kraftstoffdämpfen aus dem Kurbelgehäuse in den Ansaugkrümmer steuert. Wie bei den vorherigen Ausführungsformen kann das ASOV 591 ein elektronisch gesteuertes Ventil sein. In Diesem Fall kann das Steuergerät 50 ein Signal anweisen, um eine Stellung des ASOV 591 von einer offenen Stellung (oder einer Stellung mit hohem Durchfluss) zu einer geschlossenen Stellung (oder einer Stellung mit niedrigem Durchfluss) oder umgekehrt oder einer beliebigen Stellung dazwischen zu verändern. Alternativ kann das ASOV 591 ein Ventil sein, das seine Strömungsdrosselung als Reaktion auf den Druckabfall über dasselbe (oder die Durchflussmenge durch dasselbe) verändert. Es ist ebenfalls vorgesehen, dass das ASOV 591 ein passives Einwegventil sein kann, das eine kontinuierliche Entleerung von Kurbelgehäusegasen aus dem Inneren des Kurbelgehäuses 597 vor dem Verbinden mit dem Ansaugkrümmer 524 gewährleistet. Das Einwegventil kann gegen einen Durchfluss in der entgegengesetzten Richtung (z.B. von dem Ansaugkrümmer zu dem Kurbelgehäuse) abdichten.
Wie gezeigt, ist das Kurbelgehäuse 597 über einen Durchgang 598 stromabwärts von einem Luftfilter 533 und stromaufwärts von einem Verdichter 590 und einem Verdichter-Rückführungsdurchgang 528 an einen Ansaugdurchgang 518 angeschlossen. In Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen dem Ansaugdurchgang und dem Kurbelgehäuse kann über den Durchgang 598 frische Luft aus dem Ansaugdurchgang in das Kurbelgehäuse 597 gezogen werden, um das Kurbelgehäuse zu lüften. Ein in dem Durchgang 598 angeordnetes Rückschlagventil 511 verhindert einen Rückfluss von dem Kurbelgehäuse zu dem Ansaugdurchgang.
Eine vierte Ausführungsform eines Motorsystems, das eine Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen einschließt, wird in 6 abgebildet. Die vierte Ausführungsform schließt viele der gleichen, oben für die erste, die zweite und die dritte Ausführungsform beschriebenen Merkmale ein; ähnliche Merkmale sind ähnlich nummeriert und werden der Kürze halber nicht wieder beschrieben werden. Ferner wird zu erkennen sein, dass verschiedene Merkmale unter den vier Ausführungsformen zusammen verwendbar sind. Während die Sogdurchgänge einer Saugvorrichtung 680 von 6 in der in 4 und 6 abgebildeten Konfiguration (in der sie alle über einen gemeinsamen Durchgang an das Unterdruckreservoir angeschlossen sind) gezeigt werden, ist ebenfalls vorgesehen, dass die Sogdurchgänge der Saugvorrichtung 680 in der in 2 gezeigten Weise oder in einer anderen geeigneten Weise konfiguriert sein können (z.B. können ein oder mehrere Sogdurchgänge an eine unterschiedliche Unterdruckquelle innerhalb des Motorsystems angeschlossen sein), ohne vom Rahmen dieser Offenbarung abzuweichen.
Wie die Ausführungsform von 5 schließt die Ausführungsform von 6 eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsanlage ein, die mit dem Antriebseinlass der Saugvorrichtung 680 verbunden ist. Jedoch ist, anders als bei der Ausführungsform von 5, der Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung 680 stromaufwärts von einem Verdichter 690 und einem Verdichter-Rückführungsdurchgang 628 und stromabwärts von einer AIS-Drossel 631 mit dem Ansaugdurchgang verbunden. Eine Stellung der AIS-Drossel 631 kann durch das Steuergerät 50 gesteuert werden, um den Druck in dem Ansaugdurchgang zwischen der AIS-Drossel und dem Einlass des Verdichters 690 zu verändern, was ein Niveau oder eine Geschwindigkeit des Durchflusses durch die Saugvorrichtung 580 (z.B. eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsströmung durch die Saugvorrichtung 580) in den Ansaugdurchgang sowie eine Menge an Verdichter-Rückführungsstrom über den Verdichter-Rückführungsdurchgang 628 beeinflussen kann, in Abhängigkeit von dem Zustand eines CBV 630.
Die graphische Darstellung 700 von 7 bildet die Durchflussmengen durch die Sogdurchgänge ab, die an die Austrittsröhrenanzapfung, die Aufweitungskegelanzapfung und die Verengungsanzapfung einer Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen, wie beispielsweise der Saugvorrichtungen mit mehreren Anzapfungen bei den Ausführungsformen von 3 bis 6 (z.B. Ausführungsformen, wobei alle Soganzapfungen der Saugvorrichtung mit einem gleichen Unterdruckreservoir verbunden sind) angeschlossen sind. Die x-Achse der graphischen Darstellung 700 stellt die Durchflussmenge (g/s) dar, und die y-Achse stellt den Unterdruckreservoir-Unterdruck (kPa) dar.
Während die graphische Darstellung 700 beispielhafte Durchflussmengen durch die Sogdurchgänge der Saugvorrichtung für ein Ansaugkrümmer-Unterdruckniveau von 15 kPa abbildet (wie durch die gestrichelte vertikale Linie bei 15 kPa dargestellt), wird zu erkennen sein, dass ähnliche graphische Darstellungen für unterschiedliche Ansaugkrümmer-Unterdruckniveaus erzeugt werden können. Ferner werden die in 7 gezeigten numerischen Werte von Durchflussmenge und gespeichertem Unterdruckniveau nur zu Beispielzwecken bereitgestellt; die tatsächlichen Werte können auf der Grundlage der Abmessungen und der Geometrie von verschiedenen Motorsystembestandteilen, wie beispielsweise der Saugvorrichtung und der zugeordneten Durchgänge, variieren.
Wie in der graphischen Darstellung 700 gezeigt, kann die Durchflussmenge in einem gegebenen Sogdurchgang mit dem Niveau des gespeicherten Unterdrucks in dem Unterdruckreservoir variieren. Die Kennlinie 702 stellt die Durchflussmenge durch den Austrittsröhren-Sogdurchgang der Saugvorrichtung (z.B. die Durchflussmenge eines Fluids, das sich aus dem Unterdruckbehälter in die Austrittsröhrenanzapfung der Saugvorrichtung bewegt) dar. Bei dem abgebildeten Beispiel strömt, wenn das Niveau des gespeicherten Unterdrucks in dem Unterdruckreservoir geringer ist als der Ansaugkrümmer-Unterdruck, Fluid aus dem Unterdruckreservoir in die Austrittsröhrenanzapfung, mit einer Geschwindigkeit, die abnimmt, wenn sich das Niveau des gespeicherten Unterdrucks in dem Unterdruckreservoir dem Ansaugkrümmer-Unterdruckniveau (bei diesem Beispiel 15 kPa) annähert. Wie hierin erörtert, kann, während eine Fluidströmung in die Austrittsröhrenanzapfung der Saugvorrichtung nicht den Venturi-Effekt nutzt, um so einen Unterdruck zu erzeugen, da die Austrittsröhre eine gerade Röhre sein kann, eine solche Strömung ein schnelles Herunterziehen des Unterdruckreservoirs (z.B. ein schnelles Herunterziehen des Bremskraftverstärkers bei Beispielen, wobei das Unterdruckreservoir ein Unterdruckreservoir eines Bremskraftverstärkers ist) unter Bedingungen, wobei der Ansaugkrümmer-Unterdruck größer ist als der Unterdruckreservoir-Unterdruck, gewährleisten. Das heißt, während über eine Fluidströmung in die Verengungsanzapfung und die Aufweitungskegelanzapfung der Saugvorrichtung ein Unterdruck erzeugt werden kann, bei einer niedrigeren Geschwindigkeit, kann ein Fluid in die Austrittsröhrenanzapfung mit einer höheren Geschwindigkeit strömen, ohne einen Unterdruck zu erzeugen, was unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen, wie beispielsweise, wenn der Ansaugkrümmer-Unterdruck tiefer ist als der Bremskraftverstärker-Unterdruck, wünschenswert sein kann.
Die Kennlinie 704 stellt die Durchflussmenge durch den Aufweitungskegel-Sogdurchgang der Saugvorrichtung (z.B. die Durchflussmenge eines Fluids, das sich aus dem Unterdruckreservoir in die Aufweitungskegelanzapfung der Saugvorrichtung bewegt) dar. Bei dem abgebildeten Beispiel strömt, wenn das Niveau des gespeicherten Unterdrucks in dem Unterdruckreservoir von ungefähr 12 kPa bis etwa 20 kPa reicht, Fluid aus dem Unterdruckreservoir in die Aufweitungskegelanzapfung, mit einer Geschwindigkeit, die abnimmt, wenn das Niveau des gespeicherten Unterdrucks in dem Unterdruckreservoir zunimmt. Wie gezeigt, kann der absolute Wert der Steigung der Kennlinie 704 geringer sein als der absolute Wert der Steigung der Kennlinie 702, zum Beispiel im Ergebnis der Steigerung bei dem gespeicherten Unterdruck in dem Unterdruckreservoir, die auf Grund der Erzeugung von Unterdruck über die Strömung von Fluid aus dem Unterdruckreservoir in die Aufweitungskegelanzapfung der Saugvorrichtung auftritt.
Die Kennlinie 706 stellt die Durchflussmenge durch den Verengungssogdurchgang der Saugvorrichtung (z.B. die Durchflussmenge eines Fluids, das sich aus dem Unterdruckreservoir in die Verengungsanzapfung der Saugvorrichtung bewegt) dar. Bei dem abgebildeten Beispiel strömt, wenn das Niveau des gespeicherten Unterdrucks in dem Unterdruckreservoir von ungefähr 10 kPa bis etwa 30 kPa reicht, Fluid aus dem Unterdruckreservoir in die Verengungsanzapfung, mit einer Geschwindigkeit, die abnimmt, wenn das Niveau des gespeicherten Unterdrucks in dem Unterdruckreservoir zunimmt. Wie gezeigt, kann der absolute Wert der Steigung der Kennlinie 706 geringer sein als der absolute Wert der Steigung der Kennlinie 704, zum Beispiel im Ergebnis der Erzeugung von Unterdruck in dem Unterdruckreservoir, die auf Grund der Strömung von Fluid aus dem Unterdruckreservoir sowohl in die Aufweitungskegelanzapfung als auch in die Verengungsanzapfung der Saugvorrichtung auftritt.
Wie hierin erörtert, kann, während eine Fluidströmung in die Austrittsröhrenanzapfung der Saugvorrichtung nicht den Venturi-Effekt nutzen kann, da die Austrittsröhre eine gerade Röhre sein kann, eine solche Strömung ein schnelles Herunterziehen des Unterdruckreservoirs (z.B. ein schnelles Herunterziehen des Bremskraftverstärkers bei Beispielen, wobei das Unterdruckreservoir ein Unterdruckreservoir eines Bremskraftverstärkers ist) unter Bedingungen, wobei der Ansaugkrümmer-Unterdruck größer ist als der Unterdruckreservoir-Unterdruck, gewährleisten. Das heißt, während über eine Fluidströmung in die Verengungsanzapfung und die Aufweitungskegelanzapfung der Saugvorrichtung mehr Unterdruck erzeugt werden kann, bei einer niedrigeren Geschwindigkeit, kann über eine Fluidströmung in die Austrittsröhrenanzapfung mit einer höheren Geschwindigkeit verhältnismäßig weniger Unterdruck erzeugt werden, was unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen wünschenswert sein kann.
Angesichts der in 7 gezeigten Sogströmungskennlinien für die unterschiedlichen Soganzapfungen der Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen wird zu erkennen sein, dass die hierin beschriebene Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen vorteilhafterweise sowohl eine hohe Unterdruckerzeugung (z.B. über die Verengungsanzapfung und die Aufweitungskegelanzapfung) als auch eine hohe Sogströmung (z.B. über die Austrittsröhrenanzapfung) bereitstellen kann. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Saugvorrichtungen, die entweder eine hohe Unterdruckerzeugung oder eine hohe Sogströmung, aber nicht beides, bereitstellen können. Ferner kann die hierin beschriebene Saugvorrichtung mit mehreren Anzapfungen auf Grund der strategischen Anordnung der unterschiedlichen Soganzapfungen eine optimale Sogströmung bei allen Unterdruckreservoir-Niveaus bereitstellen. Darüber hinaus muss, auf Grund der Anordnung der Rückschlagventile in den Sogröhren der Saugvorrichtung, die Sogströmung nur durch ein Rückschlagventil hindurchgehen, im Gegensatz zu mehreren Rückschlagventilen, was die Strömungsverluste minimieren kann. Außerdem kann auf Grund des Einschlusses eines Rückschlagventils in jedem Sogdurchgang, der Unterdruck in dem Unterdruckreservoir selbst dann beibehalten werden, wenn die Antriebsströmung durch die Saugvorrichtung aufhört.
Fernerhin sollte zu erkennen sein, dass die hierin offenbarten Systeme von beispielhafter Beschaffenheit sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen oder Beispiele nicht in einem begrenzenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen vorgesehen sind. Dementsprechend schließt die vorliegende Offenbarung alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen der verschiedenen hierin offenbarten Systeme und Konfigurationen sowie jegliche Äquivalente derselben ein.
Liste der in den Figuren abgekürzten Bezeichnungen (Bezugszeichenliste)
Fig. 1

ZDZ

Zu den Zylindern

AL

Ansaugluft

Fig. 2

VKSDS

Vom Kraftstoffdampfspülsystem

UD

Unterdruck tiefer als 0,1 Bar (z.B. Motoransaugkrümmer oder zwischen AIS Drossel und Verdichter im Ansaugdurchgang

VU

Von Unterdruckbetriebenen Stellantrieben (z.B. Bremskraftverstärker)

ATL

Atmosphärische Luft oder Kurbelgehäusegase oder Kraftstoffdampfspülung

Fig. 3

ZDZ

Zu den Zylindern

AL

Ansaugluft

Fig. 4

UD

Unterdruck tiefer als 0,1 Bar (z.B. Motoransaugkrümmer oder zwischen AIS Drossel und Verdichter im Ansaugdurchgang

VUR

Von Unterdruckreservoir

ATL

Atmosphärische Luft oder Kurbelgehäusegase oder Kraftstoffdampfspülung

Fig. 5

ZDZ

Zu den Zylindern

AL

Ansaugluft

Fig. 6

ZDZ

Zu den Zylindern

AL

Ansaugluft

Fig. 7

KU

Krümmerunterdruck (gestrichelte senkrechte Linie) = 15kPa

DM

Durchflussmenge in (g/s)

NDG

Niveau des gespeicherten Unterdrucks im Unterdruckreservoir in kPa

Claims

Motorsystem, das Folgendes umfasst: eine Saugvorrichtung mit einer Soganzapfung in einer Verengung der Saugvorrichtung, einer Soganzapfung in einem Aufweitungskegel der Saugvorrichtung und einer Soganzapfung in einer geraden Röhre stromabwärts von dem Aufweitungskegel, wobei ein Antriebseinlass der Saugvorrichtung mit der Atmosphäre verbunden ist und ein Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung mit einer Unterdruckquelle verbunden ist.
Motorsystem nach Anspruch 1, wobei die Soganzapfungen über jeweilige parallele Sogdurchgänge mit einem Unterdruckreservoir verbunden sind, wobei die Durchgänge stromabwärts von der Unterdruckquelle zu einem einzigen Durchgang verschmelzen und wobei in jedem Durchgang ein Rückschlagventil angeordnet ist.
Motorsystem nach Anspruch 2, wobei der Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung mit einem Ansaugkrümmer des Motors verbunden ist.
Motorsystem nach Anspruch 2, wobei der Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung stromaufwärts von einer Aufladungseinrichtung und stromabwärts von einer Lufteinlassanlagendrossel mit einem Ansaugdurchgang des Motors verbunden ist.
Motorsystem nach Anspruch 2, wobei die Sogströmung aus dem Unterdruckreservoir in jede Anzapfung der Saugvorrichtung durch nur ein Rückschlagventil hindurchgeht, bevor sie in die Anzapfung eintritt.
Motorsystem nach Anspruch 1, wobei die Soganzapfung in der Verengung und die Soganzapfung in der geraden Röhre über jeweilige parallele Sogdurchgänge, die stromabwärts von der Unterdruckquelle zu einem einzigen Durchgang verschmelzen, mit einem Unterdruckreservoir verbunden sind, wobei die Soganzapfung in dem Aufweitungskegel mit einem Kraftstoffdampfbehälter verbunden ist und wobei in jedem Durchgang ein Rückschlagventil angeordnet ist.
Motorsystem nach Anspruch 6, wobei der Gemischtströmungsauslass der Saugvorrichtung mit einem Ansaugkrümmer des Motors verbunden ist.
Motorsystem nach Anspruch 7, wobei die Sogströmung in jede Anzapfung der Saugvorrichtung durch nur ein Rückschlagventil hindurchgeht, bevor sie in die Anzapfung eintritt.