RU2687478C2 - Способ (варианты) и система (варианты) создания вакуума с использованием дроссельной заслонки - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ создания вакуума с использованием дроссельной заслонки заключается в том, что в ответ на увеличение потребности в вакууме осуществляют перевод пустотелой дроссельной заслонки с перфорированным краем в более закрытое положение. В ответ на перевод пустотелой дроссельной заслонки в более закрытое положение осуществляют регулирование рабочего параметра двигателя, и создание вакуума за счет потока всасываемого воздуха, обтекающего перфорированный край пустотелой дроссельной заслонки. Раскрыты вариант способа создания вакуума с использованием дроссельной заслонки и варианты систем для создания вакуума с использованием дроссельной заслонки. Технический результат заключается в упрощении управления интенсивностью общего воздушного потока, поступающего во впускной коллектор двигателя. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к созданию вакуума во впускном канале посредством дроссельной заслонки.

Уровень техники

Автомобильные системы могут включать в себя различные вакуумные устройства, приводимые в действие при помощи вакуума. Среди этих устройств могут быть, например, усилитель тормоза и поглотитель топливных паров. Вакуум, который используют данные устройства, может быть создан специализированным вакуумным насосом. В других вариантах конструкции с двигательной системой могут быть связаны один или более аспираторов (которые по-другому называются эжекторами, насосами Вентури, струйными насосами и эдукторами), которые могут использовать энергию воздушного потока в двигателе для создания вакуума.

Согласно еще одному варианту конструкции, раскрытому в патенте US 8261716, Bergbauer и др., в стенке впускного канала расположено управляющее отверстие, так что, когда дроссельная заслонка находится в положении холостого хода, вакуум, создаваемый на периферии дросселя, используют для работы вакуумного устройства. В этом случае расположение дроссельной заслонки в положение холостого хода создает сужение прохода на периферии заслонки. Увеличение потока всасываемого воздуха через указанное сужение приводит к возникновению эффекта Вентури, который создает частичный вакуум. Управляющее отверстие расположено так, чтобы использовать этот частичный вакуум для работы вакуумного устройства.

Установлены потенциальные проблемы, связанные с применением данного подхода. Например, потенциальные возможности дросселя в отношении создания вакуума ограниченны. К примеру, согласно патенту США 8261716, вакуумное устройство использует единственное управляющее отверстие, находящееся в одном месте во впускном канале, хотя создавать вакуум можно на всей периферии дроссельной заслонки. Чтобы использовать вакуум, созданный всей периферией дроссельной заслонки, во впускном канале потребовалось бы предусмотреть больше управляющих отверстий. Однако изготовление таких управляющих отверстий может привести к значительному изменению конструкции впускного канала, что может увеличить связанную с этим стоимость изготовления.

В подходах, в которых для создания вакуума используют один или более аспираторов, дополнительные затраты могут быть обусловлены отдельными элементами, которые образуют аспиратор, включая насадки, смесительные и рассеивающие секции, обратные клапаны. Кроме того, на холостом ходу или при низкой нагрузке может быть трудно управлять интенсивностью общего воздушного потока, поступающего во впускной коллектор, поскольку данная интенсивность потока представляет собой сочетание потока, вытекающего из дросселя, и потока из аспиратора. В типичном случае, для управления воздушным потоком вместе с аспиратором может быть установлен запорный клапан аспиратора (ЗКА), но при этом возрастают затраты. Кроме того, установка аспираторов во впускной канал может привести к ограничениям в доступном пространстве, а также к проблемам компоновки.

Раскрытие изобретения

Согласно настоящему изобретению, предложен подход, по меньшей мере частично решающий вышеупомянутые проблемы. Согласно одному аспекту, предложен способ для двигателя, содержащего во впускном канале пустотелую дроссельную заслонку, содержащую перфорированный край. Способ содержит регулирование положения пустотелой дроссельной заслонки с перфорированным краем и создание вакуума за счет потока всасываемого воздуха, обтекающего перфорированный край указанной пустотелой дроссельной заслонки. Созданный вакуум затем подают на вакуумное устройство, связанное по текучей среде с пустотелой дроссельной заслонкой посредством полого вала. Таким образом, дроссельная заслонка может работать в качестве аспиратора и создавать вакуум для вакуумного устройства.

В качестве примера, дроссель впускного канала двигателя может быть выполнен в виде пустотелой дроссельной заслонки, установленной на полом валу. Полый вал может по текучей среде связывать пустое пространство внутри дроссельной заслонки с вакуумным устройством. Дроссельная заслонка может также содержать множество перфорационных около своей периферии. Перфорационные отверстия могут быть распределены равномерно или могут быть сгруппированы в определенных местах вдоль края дроссельной заслонки. Когда потребность вакуумного устройства, связанного с пустотелой дроссельной заслонкой, в вакууме возрастает, дроссельная заслонка может быть установлена в более закрытое положение. В результате можно создавать вакуум за счет потока всасываемого воздуха, протекающего через сужение, образованное между внутренней поверхностью впускного канала и периферией заслонки. Этот вакуум может быть приложен к вакуумному устройству за счет протекания воздуха из вакуумного устройства через полый вал внутрь пустотелой дроссельной заслонки и далее через перфорационные отверстия на краю пустотелой дроссельной заслонки во всасываемый воздушный поток. Как только будет создан достаточный вакуум, дроссель можно вернуть в более открытое положение.

Таким образом, поток Вентури, образованный на границе пустотелой дроссельной заслонки, переведенной в более закрытое положение, может быть успешно использован для создания вакуума для вакуумного устройства. Перфорационные отверстия на периферии дроссельной заслонки могут быть использованы в качестве канала для вытягивания воздуха или газа из вакуумного устройства через полый вал. За счет регулирования расположения и размера перфорационных отверстий вдоль периферии дроссельной заслонки можно создавать вакуум на большем участке периферии дроссельной заслонки, к примеру, и на всем периметре. В сущности, это увеличивает потенциал дроссельной заслонки в отношении создания вакуума. Кроме того, воздушным потоком, поступающим во впускной коллектор, можно лучше управлять путем регулирования расстояния между внутренней поверхностью впускного канала и краем дроссельной заслонки. Также, поскольку прием воздуха, получаемого от вакуумного устройства при использовании вакуума, происходит главным образом в дроссельной заслонке, ошибки, связанные с воздушным потоком, можно легче компенсировать. Благодаря совмещению функций дросселя и аспиратора в одной пустотелой дроссельной заслонке с перфорированным краем и полым валом, отпадает необходимость в дополнительных управляющих клапанах, таких как ЗКА. Кроме того, способность дросселя создавать вакуум возрастает без необходимости в значительных видоизменений впускного канала. За счет сокращения числа и размера компонентов, необходимых для создания вакуума, могут быть уменьшены производственные затраты и можно избежать проблем компоновки.

Следует понимать, что содержащиеся в данном разделе сведения приведены с целью ознакомления в упрощенной форме с некоторыми идеями, которые далее рассмотрены в описании подробно. Данный раздел не предназначен для формулирования ключевых или существенных признаков объекта изобретения, которые определены и единственным образом изложены далее в пунктах формулы изобретения. Более того, объект изобретения не ограничен теми вариантами осуществления, которые разрешают любые недостатки, упомянутые выше или в любой части данного описания.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 изображает принципиальную схему двигателя в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 изображает пример осуществления пустотелой дроссельной заслонки впускного канала с перфорационными отверстиями.

Фиг. 3 схематически изображает пустотелую дроссельную заслонку по фиг. 2 внутри впускного канала.

Фиг. 4 изображает разрез впускного канала по фиг. 3, показывающий пустотелую дроссельную заслонку в другом ракурсе.

Фиг. 5 изображает в качестве примера блок-схему алгоритма осуществления способа регулирования положения дросселя и рабочих параметров двигателя.

Фиг. 6 изображает пример регулирования положения дросселя для повышения создания вакуума с одновременным регулированием рабочих параметров двигателя в целях поддержания крутящего момента двигателя в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Ниже будут описаны способы и системы для создания вакуума во впускном канале двигателя, такого как двигательная система, изображенная на фиг. 1. Впускной канал может быть оснащен дросселем впускного канала, содержащим пустотелую дроссельную заслонку с перфорированным краем, связанную с вакуумным устройством через полый вал, как показано на фиг. 2-4. Контроллер может быть выполнен с возможностью исполнения программы с целью изменения положения дросселя исходя из потребности вакуумного устройства в вакууме (фиг. 5). Чтобы поддерживать крутящий момент двигателя, можно производить регулирование (фиг. 6) различных рабочих параметров, когда производят изменение положения дросселя.

Фиг. 1 схематически изображает двигатель 10 внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Управление двигателем 10 можно осуществлять по меньшей мере частично посредством системы управления, содержащей контроллер 12, и посредством команды от оператора 132 автомобиля через устройство 130 ввода. В данном примере устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования сигнала положения педали (ПП), пропорционального положению педали.

Камера 30 сгорания (также известная как цилиндр 30) двигателя 10 может содержать стенки 32 и расположенный внутри поршень 36. Поршень 36 может быть связан с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом автомобиля через промежуточную систему трансмиссии (не показана). Дополнительно, через маховик (не показан) с коленчатым валом 40 может быть связан стартер для возможности запуска двигателя 10.

Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42, и может выпускать газообразные продукты сгорания через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых конструкциях камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.

В данном примере управление впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 можно осуществлять путем срабатывания кулачков посредством соответствующих систем 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более систем: систему переключения профилей кулачков (ППК), систему изменения фаз газораспределения (ИФГ), систему изменения синхронизации клапанов (ИСК) и/или систему изменения подъема клапанов (ИПК), которыми может управлять контроллер 12 с целью изменения работы клапанов. Положения впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 можно определять с помощью соответствующих датчиков 55, 57 положения. В иных вариантах управление впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 можно осуществлять посредством срабатывания электромагнитного клапана. Например, в таком случае цилиндр 30 может содержать впускной клапан, управляемый электромагнитным клапаном, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом с системой ППК и/или ИФГ.

Топливная форсунка 66 показана связанной непосредственно с камерой 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала впрыска топлива (ИВТ), поступающего из контроллера 12 через электронный драйвер 96. Таким образом, топливная форсунка 66 осуществляет так называемый прямой впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может быть установлена на боковой стороне камеры сгорания или, например, на верхней стороне камеры сгорания. Топливо можно доставлять к топливной форсунке 66 при помощи топливной системы (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рейку. В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания может в качестве альтернативы или дополнительно содержать топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44, согласно конфигурации, обеспечивающей так называемый «впрыск топлива во впускной канал», при котором ввод топлива производится во впускной канал выше по потоку от камеры 30 сгорания.

При определенных режимах работы система 88 зажигания может обеспечивать искру зажигания в камере 30 сгорания при помощи свечи 92 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания (ОЗ), поступающий от контроллера 12. Не смотря на то, что показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания или же одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут быть приведены в действие в режиме компрессионного воспламенения с искрой зажигания или без искры зажигания.

Двигатель 10 может также содержать компрессионное устройство, такое как компрессор наддува или турбокомпрессор, содержащее по меньшей мере компрессор 162, расположенный в одном направлении с впускным каналом 42. В случае турбокомпрессора, компрессор 162 можно по меньшей мере частично приводить во вращение с помощью турбины 164 (например, через вал), расположенной в одном направлении с выпускным каналом 48. Компрессор 162 втягивает воздух из впускного канала 42 для его подачи в камеру 46 наддува. Отработавшие газы приводят во вращение турбину 164, которая связана с компрессором 162 посредством вала 161. В случае компрессора наддува, компрессор 162 можно по меньшей мере частично приводить во вращение посредством двигателя и/или электрической машины, и компрессор может не содержать турбины. Таким образом, степень сжатия, обеспечиваемого в одном или более цилиндрах двигателя при помощи турбокомпрессора или компрессора наддува, можно изменять посредством контроллера 12.

Параллельно с турбиной 164 турбокомпрессора может быть соединена перепускная заслонка 168. Точнее, перепускная заслонка 168 может быть встроена в перепускной канал 166, который подключен между входом и выходом турбины 164, работающей на отработавших газах. Путем регулирования положения перепускной заслонки 168 можно управлять величиной сжатия воздуха, которую обеспечивает турбина.

Показано, что впускной коллектор 44 сообщается с дросселем 62, содержащим дроссельную заслонку 64. В данном конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 можно изменять при помощи контроллера 12 посредством сигнала, подаваемого на электрический мотор или привод (на фиг. 1 не показан), который входит в состав дросселя 62, то есть реализовано так называемое электронное дроссельное управление (ЭДУ). Положение дросселя можно изменять посредством электрического мотора через вал. Как подробно показано на фиг. 2-4, дроссельная заслонка 64 может быть пустотелой и может содержать отверстие 68, которое по текучей среде связывает дроссель с вакуумным устройством 140. Дроссель 62 может управлять потоком воздуха из камеры 46 наддува впускного канала во впускной коллектор 44 и камеры 30 сгорания среди других цилиндров двигателя. Информацию о положении дроссельной заслонки 64 можно передавать в контроллер 12 посредством сигнала положения дросселя (ПД), поступающего от датчика 58 положения дросселя.

Двигатель 10 связан с вакуумным устройством 140, которое, в качестве неограничивающего примера, может заключать в себе одно из следующих устройств: усилитель тормоза, поглотитель паров топлива и вакуумный клапан (например, перепускную заслонку с вакуумным приводом). Вакуумное устройство 140 может получать вакуум от множества источников вакуума. Одним источником может являться вакуумный насос 77, который можно выборочно приводить в действие посредством управляющего сигнала от контроллера 12, чтобы подавать вакуум на вакуумное устройство 140. Обратный клапан 69 дает возможность воздуху протекать от вакуумного устройства 140 к вакуумному насосу 77 и ограничивает течение воздуха от вакуумного насоса 77 к вакуумному устройству 140. Другим источником вакуума может являться дроссельная заслонка 64, расположенная внутри камеры 46 наддува. Дроссельная заслонка 64 является пустотелой и содержит на своей периферии множество перфорационных отверстий 72. Как показано на фиг. 1, отверстие 68 внутри дроссельной заслонки 64 может быть соединено с вакуумным устройством 140 через полый вал, установленную на подшипниках (не показаны) и связанную с трубкой 198. Когда дроссельная заслонка 64 находится вблизи закрытого положения или в полностью закрытом положении, на периферии дроссельной заслонки 64 может создаваться вакуум, в то время как всасываемый воздух обтекает ее край. Это вакуум может втягивать воздух из вакуумного устройства 140 через трубку 198, через полый вал, и в отверстие 68 пустотелой дроссельной заслонки 64. Этот воздух может затем вытекать из перфорационных отверстий 72 на периферии дроссельной заслонки 64. Обратный клапан 73 гарантирует, что течение воздуха происходит от вакуумного устройства 140 в сторону пустотелой дроссельной заслонки 64 и далее во впускной коллектор 44, а не из впускного коллектора 44 в направлении вакуумного устройства 140.

Показано, что к выпускному коллектору 48 присоединен датчик 126 отработавших газов выше по потоку устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчиком 126 может являться любой подходящий датчик, обеспечивающий индикацию воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, линейный кислородный датчик или универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах (ШКОГ), кислородный датчик с двумя состояниями (КОГ), нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах (НКОГ), датчик оксидов азота, углеводорода или оксида углерода. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов установлено вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 может представлять собой трехкомпонентный катализатор (ТКК), уловитель оксидов азота, различные другие устройства для снижения токсичности отработавших газов или комбинацию подобных устройств.

Система рециркуляции отработавших газов (РОГ) может быть использована, чтобы направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 через трубку 152 посредством клапана 158 РОГ. С другой стороны, часть газообразных продуктов сгорания можно удерживать в камерах сгорания в качестве внутренней РОГ посредством управления синхронизацией выпускных и впускных клапанов.

На фиг. 1 показан контроллер 12 в виде традиционного микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода (ВВОД/ВЫВОД), постоянное запоминающее устройство 106 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и стандартную шину данных. Контроллер 12 дает команды различным исполнительным органам, таким как дроссельная заслонка 64, клапан 158 РОГ и т.п. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, связанных с двигателем 10 дополнительно к тем сигналам, о которых говорилось выше, включая: сигнал температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112, связанного с рукавом 114 охлаждения; датчика 134 положения, связанного с педалью 130 акселератора для определения положения данной педали, положение которой изменяет оператор 132 автомобиля; сигнал давления в коллекторе (ДВК) от датчика 121, связанного с впускным коллектором 44; сигнал давления наддува от датчика давления 122, связанного с камерой 46 наддува; сигнал величины вакуума в вакуумном устройстве 140 от датчика давления 125; сигнал профиля зажигания (ПЗ) отдатчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; сигнал массы воздуха, поступающей в двигатель, от датчика 120 массового расхода воздуха (МРВ); и сигнал положения дросселя от датчика 58. Можно также производить измерение барометрического давления (датчик не показан) для обработки посредством контроллера 12. В предпочтительном аспекте настоящего изобретения датчик 118 положения двигателя на каждый оборот коленчатого вала двигателя выдает определенное число равноотстоящих импульсов, на основании чего можно определять частоту вращения двигателя (ЧВД).

Как говорилось выше, на фиг. 1 изображен только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, при этом каждый цилиндр имеет свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливных форсунок, свечей зажигания и т.п. Также в рассматриваемых примерах осуществления двигатель может быть связан со стартером (не показан) для запуска двигателя. Питание на мотор стартера можно подавать, например, когда водитель поворачивает ключ зажигания на колонке рулевого управления. Стартер отключают, например, после запуска двигателя, когда двигатель достигает определенной частоты вращения по истечении определенного времени.

Фиг. 2 показывает принципиальную схему варианта 200 осуществления пустотелой дроссельной заслонки, связанной с вакуумным устройством, которая может быть включена во впускной канал двигателя 10, соответствующего фиг. 1. Все компоненты, о которых уже шла речь в отношении фиг. 1, на фигуре 2 имеют аналогичные номера и заново описываться не будут.

На фиг. 2 показано, что дроссельная заслонка 64 расположена внутри камеры 46 наддува впускного канала, при этом свежий всасываемый воздух 82 проходит через впускную трубку 95. Вакуумное устройство 140 связано по текучей среде через трубку 198 с полым валом (не показано), которая, в свою очередь, соединена с отверстием 68 дроссельной заслонки 64. Полый вал может быть установлена в подшипниках, связанных с внутренней поверхностью впускной трубки 95. Дроссельная заслонка 64 является пустотелой и содержит на своей периферии множество перфорационных отверстий 72. То есть указанные перфорационные отверстия могут быть расположены вдоль окружности дроссельной заслонки. Согласно одному примеру, перфорационные отверстия могут иметь диаметр меньший, чем толщина дроссельной заслонки. Согласно другому примеру, в котором дроссель имеет такую форму, что сужается от центра к краю (т.е. толщина дроссельной заслонки в центре больше, чем на краю), перфорационные отверстия могут иметь диаметр, соответствующий толщине заслонки на краю. Кроме того, перфорационные отверстия могут быть распределены равномерно по периферии дроссельной заслонки. В ином варианте, перфорационные отверстия могут быть распределены не равномерно, как изображено на фигуре.

В рассматриваемом примере перфорационные отверстия сгруппированы в двух диаметрально противоположных местах на краю дроссельной заслонки. Точнее, в изображенном примере первая группа перфорационных отверстий 72 расположена в первом месте на верхнем краю 242, а вторая группа перфорационных отверстий расположена во втором месте, диаметрально противоположном первому месту - на нижнем краю 232 дроссельной заслонки 64. В изображенном примере каждая группа содержит три перфорационных отверстия, как показано на фиг. 2. Однако в других вариантах осуществления каждая группа может содержать в себе большее или меньшее число перфорационных отверстий. В иных вариантах осуществления размер, расположение и число перфорационных отверстий могут отличаться от рассматриваемого примера. Например, перфорационные отверстия могут быть меньшего диаметра, они могут быть собраны в группы в нескольких местах по краю дроссельной заслонки и т.д. Размер и расположение перфорационных отверстий 72 могут быть оптимизированы путем использования модели, например, модели на основе вычислительной гидродинамики (ВГД), чтобы обеспечить большую интенсивность потока воздуха, вытекающего из вакуумного устройства 140. Кроме того, поверхность края дроссельной заслонки 64 может быть выполнена так, чтобы создавать низкое статическое давление, когда дроссельная заслонка 64 частично закрыта, почти закрыта или полностью закрыта.

Когда вакуумному устройству 140 требуется вакуум и условия работы двигателя позволяют, контроллер может установить дроссельную заслонку 64 в более закрытое положение в камере 46 наддува. Когда дроссельная заслонка 64 поставлена в более закрытое положение, между внутренней поверхностью впускной трубки 95 и периферией дроссельной заслонки 64 может быть образован суженный проход. В примере на фиг. 2 суженные проходы могут быть образованы между верхним краем 242 и верхней внутренней поверхностью впускной трубки 95, а также между нижним краем 232 дроссельной заслонки и нижней внутренней поверхностью впускной трубки 95. Когда всасываемый воздух 82 протекает сквозь указанные суженные проходы, возникает эффект Вентури, и в суженных проходах может создаваться вакуум 84. Точнее, скорость потока всасываемого воздуха может достигать в суженных проходах повышенного значения, в то время как локальное статическое давление может достигать пониженного значения, создавая вакуум 84 в месте расположения перфорационных отверстий 72 или вблизи этого места. Когда вакуум 84 подают на вакуумное устройство, происходит вытягивание воздуха 86 из вакуумного устройства 140 через трубку 198 и затем через пустотелую дроссельную заслонку 64 и наружу через перфорационные отверстия 72 в поток всасываемого воздуха 82, обтекающего дроссельную заслонку 64.

Фиг. 3 и 4 более подробно изображают дроссельную заслонку 64 и ее расположение внутри впускной трубки 95. На фиг. 3 показана принципиальная схема камеры 46 наддува с расположенной внутри ее дроссельной заслонкой 64 (вид сбоку впускной трубки 95). Фиг. 4 в разрезе изображает камеру 46 наддува внутри впускной трубки 95, причем разрез выполнен по линии М-М' фиг. 3. В изображенном примере дроссельная заслонка 64 расположена во впускной трубке 95 и наклонена от наблюдателя так, что нижний край 232 приподнят в направлении наблюдателя. Следует отметить, что компоненты, ранее представленные на фиг. 1 и 2, на фиг. 3 и 4 имеют аналогичную нумерацию и ниже повторно представлены не будут.

В примерах на фиг. 3 и 4 дроссельная заслонка 64 во впускной трубке 95 и камере 46 наддува установлена в более закрытое положение. Показанное более закрытое положение позволяет создавать большее вакуума. Пустая область 65 заключена между стенками 67 дроссельной заслонки 64, при этом перфорационные отверстия 72 расположены на краю дроссельной заслонки 64. Фиг. 4 изображает расположение перфорационных отверстий 72 вдоль нижнего края 232 дроссельной заслонки 64. Как показано на фиг. 4, группа из трех перфорационных отверстий расположена на нижнем краю 232 дроссельной заслонки 64. Аналогичная группа из трех перфорационных отверстий может быть расположена на верхнем краю 242 дроссельной заслонки 64. В альтернативных вариантах осуществления изобретения перфорационные отверстия могут быть распределены неравномерно по периферии дроссельной заслонки. Кроме того, размер, расположение и число перфорационных отверстий могут отличаться от приведенного примера. Вакуумное устройство 140 присоединено через трубку 198 и полый вал 74 к отверстию 68 дроссельной заслонки 64. Полый вал74 и трубка 198 могут быть по текучей среде связаны друг с другом продольно.

Положение дроссельной заслонки 64 можно регулировать при помощи мотора 81, который соединен с дроссельной заслонкой 64 посредством вала 76. Вал 76 может не быть полым. Дроссельная заслонка 64 может быть установлена на полом валу 74 и валу 76 так, что указанные валы 74 и 76 перпендикулярны краю дроссельной заслонки. Кроме того, дроссельная заслонка 64 может быть на своем краю соединена с валом 76 и полым валом 74 посредством одного или более различных способов соединения, включая сварку, склеивание и крепление.

Могут также быть применены и другие способы соединения, не перечисленные выше. В свою очередь, дроссельная заслонка 64 может также быть установлена в корпусе дросселя (не показан). Каждый из валов 74 и 76 может быть установлен на соответствующих подшипниках 254 и 258, которые болтами могут быть прикреплены к их соответствующим корпусам 255 и 257. Таким образом, когда производят поворот дроссельной заслонки 64 на различные углы внутри впускной трубки 95, валы 74 и 76 могут вращаться, опираясь на соответствующие подшипники 254 и 258. Мотор 81 может получать питание от батареи системы и может принимать рабочие команды от контроллера 12, чтобы регулировать положение пустотелой дроссельной заслонки 64 через вал 76, исходя из условий работы двигателя. Изменяя положение вала 76, мотор 81 может регулировать открывание и закрывание дроссельной заслонки 64.

Таким образом, согласно одному примеру, дроссельную заслонку 64 можно регулировать посредством мотора 81 в более закрытое положение в ответ на увеличение потребности вакуумного устройства 140 в вакууме. Когда всасываемый воздух 82 протекает мимо перфорационных отверстий 72 на краях 242 и 232 дроссельной заслонки, в данной области может создаваться вакуум. Вакуум может быть приложен к вакуумному устройству 140 посредством течения воздуха из вакуумного устройства 140 через трубку 198, через полый вал 74, мимо отверстия 68 и в пустую область 65, заключенную внутри дроссельной заслонки 64. Воздух, вытягиваемый из вакуумного устройства 140, может затем быть направлен через перфорационные отверстия 72 перфорированного края пустотелой дроссельной заслонки 64 в поток всасываемого воздуха, например, всасываемого воздуха 82 в направлении впускного клапана цилиндра 30.

На фиг. 5 изображен пример алгоритма 500, который может быть исполнен контроллером для регулирования положения пустотелой дроссельной заслонки (далее также будет использован термин «положение дросселя») в ответ на потребность в вакууме вакуумного устройства, связанного с дроссельной заслонкой. Кроме того, контроллер может изменять один или более рабочих параметров двигателя, реагирующих на регулирование дроссельной заслонки, чтобы поддерживать крутящий момент двигателя.

На шаге 502 могут быть определены условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя: частоту вращения двигателя, потребный крутящий момент, воздушно-топливное отношение горючей смеси, давление наддува, абсолютное давление в коллекторе, массовый расход воздуха, температуру двигателя и т.п. Как только условия работы двигателя будут определены, на шаге 504, на основе этих условий может быть определено начальное положение дросселя, и произведена установка дросселя в начальное положение. Например, когда оператор задает более высокий крутящий момент, дроссель может быть переведен в более открытое положение, чтобы увеличить поток всасываемого воздуха. Согласно другому примеру, если определено отклонение воздушно-топливного отношения от требуемого стехиометрического значения, то дроссель может быть установлен в более закрытое положение, чтобы уменьшить поток всасываемого воздуха. Согласно еще одному примеру, если условия работы двигателя соответствуют холостому ходу, то дроссель может быть переведен в полностью закрытое положение.

На шаге 506 алгоритма 500 могут определять, требуется ли вакуум для вакуумного устройства, связанного с дросселем. Согласно одному примеру, вакуум может требоваться, когда вакуумное устройство приводят в действие. Согласно другому примеру, если вакуумное устройство содержит вакуумный резервуар, могут определять, превышает ли потребность вакуумного устройства в вакууме доступный вакуум в резервуаре. Если установлено, что вакуум не требуется, то на шаге 512 может быть сохранено начальное положение дросселя, и алгоритм завершает свою работу. Затем может быть продолжено регулирование положения дросселя исходя только из условий работы двигателя и не на основе потребности в вакууме вакуумного устройства.

С другой стороны, если установлено, что вакуумному устройству требуется вакуум, то на шаге 508 алгоритм 500 может оценить, позволяют ли условия работы двигателя изменить положение дросселя. В частности, может быть установлено, позволяют ли условия работы двигателя перевести дроссель в более закрытое положение, при котором всасываемый воздушный поток в двигатель будет уменьшен. В сущности, могут быть такие условия работы двигателя, при которых можно допустить изменение положения дросселя, не нарушая показателей двигателя. Кроме того, могут быть такие условия работы двигателя, при которых положение дросселя ограничено. Например, если автомобиль разгоняется на автомагистрали и обороты двигателя превышают пороговую величину, дроссель может быть установлен в почти открытое или полностью открытое положение, чтобы обеспечить повышенный воздушный поток. В этой ситуации положение дросселя нельзя изменять на более закрытое положение для создания вакуума, поскольку это отрицательно сказалось бы на крутящем моменте двигателя и показателях его работы. Таким образом, если установлено, что положение дросселя нельзя регулировать, то на шаге 510 контроллер сохраняет дроссель в его начальном положении, и алгоритм завершает работу. Затем может быть продолжено регулирование положения дросселя исходя только из условий работы двигателя и не исходя из потребности в вакууме вакуумного устройства.

Однако если определено, что условия работы двигателя позволяют изменять положение дросселя, а более конкретно - условия позволяют прикрыть заслонку дросселя, то на шаге 514 дроссель может быть переведен в более закрытое положение по сравнению с начальным положением. Изменение положения дросселя может зависеть от уровня вакуума, который требуется вакуумному устройству. Например, если требуется более высокий уровень вакуума, то дроссель может быть переведен в полностью закрытое положение (например, дроссель может быть полностью закрыт). С другой стороны, если требуется более низкая степень вакуума, то контроллер может установить дроссель в слегка закрытое или частично закрытое положение. Таким образом, когда уровень вакуума, который требуется вакуумному устройству, возрастает, дроссель можно переводить в более закрытое положение. Согласно одному примеру, если на шаге 508 установлено, что дроссель уже находится в закрытом положении при работе двигателя в режиме холостого хода, то на шаге 514 положение дросселя может быть сохранено без дополнительного регулирования.

Затем, на шаге 516 в дроссельной заслонке может быть создан вакуум при обтекании периферии дросселя потоком всасываемого воздуха. Как уже говорилось ранее, при протекании всасываемого воздуха через суженный проход между дроссельной заслонкой и внутренней поверхностью впускной трубки может возникать эффект Вентури, и в указанном суженном проходе может создаваться вакуум. На шаге 518 созданный вакуум может быть приложен к вакуумному устройству, чтобы дать возможность запускать указанное устройство или управлять им. К примеру, когда вакуумным устройством является усилитель тормоза, созданный вакуум может быть приложен, чтобы облегчить торможение колес. Согласно другому примеру, когда вакуумным устройством является поглотитель паров топлива, созданный вакуум может быть приложен, чтобы дать возможность поглотителю очищать впускной канал двигателя. Согласно еще одному примеру, когда вакуумным устройством является вакуумный клапан, созданный вакуум может быть приложен, чтобы обеспечить включение клапана. Когда вакуум прикладывают к вакуумному устройству, дроссельная заслонка принимает воздух, поступающий из вакуумного устройства. Как говорилось ранее, воздух может течь из вакуумного устройства через трубку, связанную с полым валом пустотелой дроссельной заслонки, и вытекать через перфорационные отверстия, расположенные на окружности дроссельной заслонки во впускной канал двигателя. Таким образом, дроссель, содействующий управлению потоком воздуха, принимает воздух от вакуумного устройства.

Затем, на шаге 520 с целью поддержания крутящего момента двигателя, исходя из положения дросселя и действующего воздушного потока, может быть произведено регулирование одного или обоих следующих параметров: количества впрыскиваемого топлива и фазы впрыска. Действующий воздушный поток может складываться из свежего всасываемого воздуха, который обтекает перфорированный край заслонки, и воздуха, поступающего из вакуумного устройства через пустотелую дроссельную заслонку во впускной канал. Согласно одному примеру, количество впрыскиваемого топлива и/или фазу впрыска можно регулировать для поддержания воздушно-топливного отношения в цилиндре равным или близким к требуемому отношению, например, стехиометрическому. Согласно другому примеру, количество впрыскиваемого топлива и/или фазу впрыска можно изменять для поддержания крутящего момента двигателя. Согласно еще одному примеру, один или оба параметра - количество впрыскиваемого топлива и фазу впрыска - можно изменять, чтобы поддерживать каждую из величин: крутящий момент двигателя и стехиометрическое воздушно-топливное отношение.

Согласно одному примеру, при работе двигателя на холостом ходу, когда дроссель установлен в полностью закрытое положение, воздушный поток через дроссель снижен, в то время как воздушный поток, следующий из вакуумного устройства во впускной коллектор, увеличен. Исходя из того, что суммарный воздушный поток меньше, количество впрыскиваемого топлива может быть уменьшено, чтобы сохранить воздушно-топливное отношение. Количество впрыскиваемого топлива можно уменьшить, уменьшив длительность импульса впрыска топлива. Кроме того, в зависимости от требований к крутящему моменту двигателя, фаза впрыска топлива может быть установлена с опережением или запаздыванием.

На шаге 522 один или более рабочих параметров двигателя могут быть изменены в ответ на регулирование положения дросселя и истечение воздуха из вакуумного устройства. Рабочие параметры двигателя могут быть изменены с целью поддержания выходного крутящего момента двигателя. Например, на шаге 524 может быть увеличено давление наддува, т.к. на шаге 514 пустотелая дроссельная заслонка переведена в более закрытое положение. Чтобы увеличить давление наддува, перепускную заслонку, соединенную параллельно турбине, работающей на отработавших газах, можно установить в менее открытое положение, чтобы дать возможность большему количеству отработавших газов обтекать турбину, работающую на отработавших газах. Путем увеличения давления наддува в камере наддува во впускном канале можно компенсировать падение крутящего момента двигателя, вызванное закрыванием дросселя.

Выходной крутящий момент двигателя можно также поддерживать, уменьшая на шаге 526 интенсивность рециркуляции отработавших газов (РОГ). Когда производят перевод дросселя в более закрытое положение, клапан РОГ в канале РОГ, связывающем выпускной канал двигателя с впускным каналом, может быть установлен в более закрытое положение, чтобы уменьшить долю отработавших газов, возвращаемых во впускной канал. Таким образом, за счет снижения потока остаточных отработавших газов во впускной канал, уменьшается разбавление всасываемого воздуха отработавшими газами, и воздушный заряд в цилиндрах двигателя может содержать большую долю свежего всасываемого воздуха, что позволит двигателю поддерживать свой крутящий момент.

На шаге 528, чтобы поддерживать уровень крутящего момента двигателя, может быть отрегулирована синхронизация клапанов. Согласно одному примеру, впускной клапан можно удерживать открытым более продолжительное время, чтобы дать возможность большему количеству свежего воздуха попасть в цилиндр. Согласно другому примеру, синхронизация выпускного клапана может быть изменена, чтобы сократить долю внутренней РОГ внутри цилиндра. И еще, синхронизация каждого клапана - впускного и выпускного - может быть отрегулирована, чтобы изменить величину перекрытия клапанов. Например, чтобы увеличить выходной крутящий момент двигателя, величину перекрытия клапанов можно уменьшить.

Следует понимать, что контроллер может выбрать один или более вышеупомянутых различных рабочих параметров двигателя, чтобы поддерживать крутящий момент, исходя из существующих условий работы. Например, в первой ситуации, когда автомобиль работает в установившемся режиме движения, и когда положение дросселя изменяют для создания вакуума, контроллер, чтобы поддержать выходной крутящий момент двигателя, может только увеличить давление наддува, но не снижать РОГ. Во второй ситуации, когда дроссель закрыт, давление наддува могут поддерживать, в то время как разбавление всасываемого воздуха газом РОГ может быть уменьшено. Согласно другому примеру, в третьей ситуации, может быть использовано уменьшение и внутренней, и внешней РОГ. Например, можно сравнительно рано закрывать выпускной клапан, чтобы снизить внутреннюю РОГ внутри цилиндра, и одновременно может быть уменьшено открытие клапана РОГ внешней РОГ, чтобы уменьшить внешнюю РОГ во впускной канал. В четвертой ситуации, когда дроссель находится в закрытом положении, контроллер может снизить РОГ, при этом также повышая давление наддува. Возможны еще и другие комбинации приемов.

Затем, на шаге 530 алгоритм 500 может проверить, достаточно ли создано вакуума, чтобы удовлетворить потребности вакуумного устройства. Если будет установлено, что потребность не удовлетворена, то на шаге 534 может быть сохранено положение дросселя, заданное на шаге 514, а создание вакуума может быть продолжено на дополнительное время. Согласно другому примеру, если на шаге 514 дроссель не был закрыт полностью, то дроссель может быть переведен в полностью закрытое положение, чтобы создать больше вакуума, если условия работы двигателя позволяют сделать такую регулировку. Затем алгоритм 500 может вернуться к шагу 530, чтобы установить, удовлетворена ли потребность вакуумного устройства в вакууме.

Если установлено, что для вакуумного устройства создано достаточно вакуума, то на шаге 532 дроссель может быть установлен обратно в его начальное положение. Альтернативно, дроссель можно переводить в положение только на основе действующих условий работы двигателя.

Таким образом, регулирование положения пустотелой дроссельной заслонки может осуществлять контроллер в ответ на потребность вакуумного устройства в вакууме. Когда вакуумному устройству требуется более высокое вакуум, дроссель можно переводить в более закрытое положение. Кроме того, изменения крутящего момента двигателя, которые возникают по причине уменьшения открытия дросселя и истечения воздуха из вакуумного устройства, можно компенсировать путем изменения одного или более рабочих параметров двигателя, таких как давление наддува, синхронизация клапанов и РОГ. Таким образом, давление наддува может быть увеличено, поток РОГ может быть уменьшен, и синхронизация клапанов может быть изменена, чтобы поддерживать выходной крутящий момент двигателя. Кроме того, один или оба параметра - количество впрыскиваемого топлива и фаза впрыска - могут быть изменены, чтобы поддерживать горение в двигателе со стехиометрическим воздушно-топливным отношением или с отношением, близким к стехиометрическому.

На фиг. 6 изображены графики 600, иллюстрирующие пример регулирования положения дросселя впускного канала, исходя из вакуума, требуемого усилителю тормоза, а также пример изменений рабочих параметров двигателя в ответ на изменение положения дросселя. График 602 изображает положение педали тормоза, график 604 - уровень вакуума в усилителе тормоза, график 606 - давление наддува, график 608 - положение перепускной заслонки, график 610 -положение клапана РОГ, график 612 - положение дросселя, график 614 - выходной крутящий момент двигателя, график 616 - скорость Vs автомобиля. Все графики построены от времени по оси X. Линия порога 607 представляет минимальный пороговый вакуум в резервуаре усилителя тормоза.

Пусть до момента t1 автомобиль двигался в установившемся режиме с умеренной скоростью. Дроссель может находиться в частично открытом положении, чтобы достаточный воздушный поток мог поступать во впускной канал, при этом степень открытия дросселя зависит от рабочих условий, таких как скорость автомобиля и крутящий момент, который задает водитель. Далее крутящий момент двигателя и давление наддува могут быть отрегулированы до умеренного уровня исходя из условий работы. В изображенном примере двигатель работает с перепускной заслонкой, находящейся преимущественно в закрытом положении, чтобы обеспечить требуемое давление наддува. Педаль тормоза находится в отпущенном положении (или положении «выключено»), и вакуума в резервуаре усилителя тормоза достаточно, что видно на графике вакуума в усилителе тормоза, который проходит выше минимального порога 607 вакуума. Кроме того, до момента t1, в соответствии с условиями работы двигателя, такими как частота вращения двигателя и нагрузка, клапан РОГ может находится в более открытом положении, чтобы дать возможность большему количеству остаточных отработавших газов поступать во впускной канал, чтобы уменьшить расход топлива и снизить выбросы оксидов азота.

В момент t1 водитель может нажать педаль тормоза, и в этом момент начнется потребление вакуума из резервуаре усилителя тормоза для торможение колес. По мере продолжения торможения, количество вакуума в резервуаре снижается. Однако уровень вакуума в резервуаре остается выше порога 607. Вследствие применения тормоза, выходной крутящий момент двигателя и скорость автомобиля снижаются. Кроме того, чтобы уменьшить выходной крутящий момент двигателя и скорость автомобиля, дроссель может быть переведен в более закрытое положение. Также перепускная заслонка может быть переведена в более открытое положение, чтобы способствовать снижению давления наддува.

В момент t2 педаль тормоза отпускают, и автомобиль возобновляет движение в установившемся режиме, подобно движению до момента t1. В соответствии с преобладающими условиями работы, дроссель переводят в более открытое положение, чтобы увеличить выходной крутящий момент двигателя. Кроме того, происходит увеличение давления наддува путем перевода перепускной заслонки в более закрытое положение. В результате скорость автомобиля может увеличиться.

В момент t3 педаль тормоза может быть снова нажата. Нажатие педали тормоза в момент t3 может быть более сильным (например, педаль нажимают глубже и быстрее) по сравнению с нажатием педали в момент t1. В результате наблюдается более резкое падение уровня вакуума в резервуаре усилителя тормоза. В частности, более сильное нажатие педали тормоза в момент t3 может привести к исчерпанию вакуума в резервуаре ниже порога 607. Когда тормоза включены, между моментами t3 и t4, скорость автомобиля и крутящий момент двигателя резко падают. Дроссель может быть переведен в более закрытое положение, а перепускная заслонка может быть переведена в более открытое положение, чтобы уменьшить давление наддува и мощность двигателя. Благодаря счастливому стечению обстоятельств, закрывание дросселя также дает возможность создавать в дросселе вакуум, который может быть использован в усилителе тормоза при его применении. В частности, когда дроссель переводят в более закрытое положение (например, полностью закрытое), воздух, протекающий через сужение между дросселем и поверхностью впускного канала, приводит к возникновению эффекта Вентури и созданию вакуума у перфорированного края дроссельной заслонки.

В момент t4 уровень вакуума в усилителе тормоза падает ниже порога 607. В ответ на это падение контроллер может принять запрос на дополнительный вакуум. Тормоз может быть отпущен в момент t4, и между моментами t4 и t5 автомобиль может двигаться более медленно. Однако, в силу потребности в вакууме, дроссель может быть установлен в полностью закрытое положение и может поддерживаться в закрытом положении для создания вакуума за счет потока всасываемого воздуха, обтекающего перфорированный край пустотелой дроссельной заслонки. Этот созданный вакуум прикладывают к усилителю тормоза до тех пор, пока вакуум в резервуаре усилителя тормоза не превысит порог 607. Согласно другому примеру, контроллер может поддерживать дроссель в более закрытом положении, которое было перед моментом t4, до тех пор, пока уровень вакуума в резервуаре не превысит порог. Между моментами t4 и t5 уровень вакуума в резервуаре может нарастать в направлении порога 607, и дроссель может быть переведен в номинальное открытое положение в соответствии с действующими условиями работы двигателя. В то время как дроссель удерживают в закрытом положении для создания вакуума, перепускная заслонка может быть переведена в более закрытое положение, чтобы увеличить давление наддува и предотвратить снижение крутящего момента двигателя. Кроме того, клапан РОГ может быть установлен в более закрытое положение, чтобы уменьшить поток остаточного отработавшего газа во впускной канал, и способствовать поддержанию крутящего момента двигателя.

В момент t5, в то время как в дросселе идет процесс создания вакуума, оператор может нажать педаль акселератора, чтобы резко увеличить скорость автомобиля. Например, оператор может разгоняться на автомагистрали, чтобы обгонять другие транспортные средства, и может полностью нажать на педаль акселератора. В ответ на нажатие педали акселератора (не показана) дроссель может быть переведен в полностью открытое положение (которое можно также назвать широко открытым положением дросселя), чтобы способствовать максимальному воздушному потоку во впускной канал и в цилиндры. Таким образом, в ответ на получение запроса увеличения крутящего момента, в то время как дроссель удерживался в более закрытом положении с целью создания вакуума, дроссель может быть открыт, и дальнейшее создание вакуума может быть прервано до тех пор, пока условия работы двигателя не позволят снова закрыть дроссель. После момента t5, вследствие открытия дросселя, степень вакуума в резервуаре усилителя тормоза остается на уровне порога 607 или близкой к нему. При широко открытом дросселе клапан РОГ может быть полностью закрыт, чтобы уменьшить разбавление всасываемого воздуха отработавшими газами и увеличить выходной крутящий момент двигателя. Одновременно, перепускная заслонка также может быть переведена в полностью закрытое положение, чтобы можно было быстро увеличить давление наддува, что позволит значительно увеличить крутящий момент двигателя. Между моментами t5 и t6 скорость автомобиля может быстро возрасти в ответ на нажатие педали акселератора, а затем, по мере того как педаль акселератора будут постепенно отпускать, скорость автомобиля в момент t6 или вблизи момента t6 может упасть. Крутящий момент двигателя и давление наддува могут следовать аналогичной зависимости, и в соответствии с действующими рабочими условиями в момент t6 дроссель может быть переведен из полностью открытого положения в частично открытое положение. Между моментами t6 и t7 автомобиль может двигаться в установившемся режиме, при котором скорость автомобиля, крутящий момент и давление наддува возвращаются к уровням, которые существовали до момента t1. Кроме того, клапан РОГ и перепускная заслонка возвращаются в свои номинальные положения, при которых клапан РОГ более открыт, а перепускная заслонка более закрыта.

В момент t1 педаль тормоза может быть нажата с меньшим усилием, чем это было в момент t1 или t3. Таким образом вакуум в резервуаре усилителя тормоза может потребляться в меньшей степени. Однако, поскольку уровень вакуума в резервуаре находится как раз на уровне порога 607 или близко к порогу 607, применение тормоза в момент t7 приводит к тому, что между моментами t7 и t8 уровень вакуума уменьшается ниже порога 607. Когда применяют тормоз, скорость автомобиля и крутящий момент двигателя уменьшаются, и дроссель может быть переведен в более закрытое положение. Кроме того, дроссель можно удерживать в этом более закрытом положении, так чтобы можно было создавать вакуум для применения тормоза. Клапан РОГ остается в своем почти открытом положении, в то время как давление наддува может слегка уменьшиться, когда происходит небольшое открывание перепускной заслонки.

В момент t8 педаль тормоза может быть отпущена, и дроссель может быть переведен в частично открытое положение. Таким образом, между моментами t8 и t9 крутящий момент двигателя может вырасти, и скорость автомобиля может увеличиться. В момент t9, поскольку может иметь место установившийся режим движения, и уровень вакуума находится ниже порога 607, контроллер может перевести дроссель в почти закрытое положение, чтобы создавать вакуум. Поэтому между моментами t9 и t10 уровень вакуума в резервуаре усилителя тормоза неуклонно увеличивается, пока в момент t10 не будет достигнут достаточный уровень вакуума. Чтобы предотвратить снижение крутящего момента двигателя между моментами t9 и t10, когда дроссель переведен в более закрытое положение, может быть увеличено давление наддува путем перевода в момент t9 перепускной заслонки в более закрытое положение. Для сохранения выходного крутящего момента двигателя контроллер может решить использовать только давление наддува, и не уменьшать уровень РОГ. Поэтому клапан РОГ сохраняется в почти открытом положении.

В момент t9 требуемый вакуум достигнут, и дроссель может быть возвращен в частично открытое положение. Одновременно перепускная заслонка может быть переведена в более открытое положение, и давление наддува может уменьшиться до уровня, который действовал до момента t1.

Таким образом, пустотелая дроссельная заслонка, выполненная с множеством перфорационных отверстий вдоль ее окружности, может быть размещена во впускном канале двигателя для создания вакуума из потока всасываемого воздуха, когда указанную заслонку устанавливают в более закрытое положение. Дроссельная заслонка может быть установлена на полом валу, который соединяет пустотелую дроссельную заслонку с вакуумным устройством. В ответ на потребность вакуумного устройства в вакууме, пустотелая дроссельная заслонка может быть установлена в более закрытое положение, чтобы создание вакуума шло интенсивнее, когда потребность в вакууме увеличивается. Когда уменьшают открытие дроссельной заслонки внутри впускного канала двигателя, выходной крутящий момент двигателя можно поддерживать, изменяя один или более из следующих параметров: давление наддува, поток РОГ и синхронизацию клапанов.

Согласно другому аспекту изобретения, способ для двигателя может содержать этап регулирования положения пустотелой дроссельной заслонки с перфорированным краем с целью создания вакуума внутри указанной дроссельной заслонки, расположенной внутри впускного канала двигателя, при этом за счет вакуума газ снаружи двигателя может втягиваться через перфорационные отверстия и поступать в поток всасываемого воздуха, обтекающий перфорированный край.

Таким образом, функция аспиратора может быть совмещена с функцией дросселя, что позволяет сократить компоновочное пространство. Кроме того, могут быть сокращены затраты за счет того, что отпадает необходимость в отдельном аспираторе. Общей величиной воздушного потока, поступающего во впускной коллектор двигателя в режиме холостого хода и низкой нагрузки можно управлять более простым образом, изменяя минимальное расстояние между внутренней поверхностью впускной трубки и краем дроссельной заслонки. Таким образом, можно не использовать дополнительный запорный клапан аспиратора, необходимый для управления величиной потока через аспиратор, поступающего во впускной канал, что позволяет дополнительно сократить затраты.

Следует отметить, что включенные в описание алгоритмы управления и измерения могут быть использованы с различными схемами двигателей и/или систем автомобиля. Раскрытые способы управления и алгоритмы могут быть сохранены в виде исполняемых инструкций в постоянном запоминающем устройстве. Рассмотренные выше конкретные алгоритмы могут представлять один или более методик обработки, таких как управление по событиям, управление по прерываниям, многозадачность, многопоточность, и т.п. Как таковые, различные действия, операции и/или проиллюстрированные функции можно выполнять в той последовательности, какая указана на схеме, но можно выполнять и параллельно или в некоторых случаях пропускать. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для реализации отличительных признаков и преимуществ рассмотренных вариантов осуществления, но приведен в целях упрощения описания. Одно или более из изображенных действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно, в зависимости от конкретной используемой методики. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять код, подлежащий записи в постоянное запоминающее устройство машиночитаемой среды хранения данных в системе управления двигателем.

Следует понимать, что рассмотренные в описании конфигурации и/или алгоритмы по сути являются примерами, и приведенные конкретные варианты осуществления нельзя рассматривать, как примеры, ограничивающие идею изобретения, ввиду возможности многочисленных модификаций. Например, вышеописанная технология может быть применена в двигателях со схемами V-6, I-4, I-6, V-12, двигателях с 4 оппозитными цилиндрами и в двигателях иных типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя весь объем новых и неочевидных комбинаций и подкомбинаций различных систем и конфигураций, а также другие отличия, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.

Пункты нижеприведенной формулы изобретения конкретно указывают на определенные комбинации и подкомбинаций отличительных признаков, которые считаются новыми и неочевидными. Эти пункты могут относиться к «одному» элементу или «первому» элементу, или эквивалентному элементу. Следует понимать, что такие пункты содержат включение одного или более указанных элементов, не требуя при этом и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинаций раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу изобретения путем изменения пунктов настоящей формулы или путем представления новых пунктов формулы изобретения в рамках данной или родственной заявки. Такие пункты формулы изобретения также считаются включенными в предмет настоящего изобретения независимо от того, являются они более широкими, более узкими, равными или отличающимися в отношении границ идеи изобретения, установленных исходной формулой изобретения.

Claims (35)

1. Способ создания вакуума с использованием дроссельной заслонки, содержащий:

в ответ на увеличение потребности в вакууме перевод пустотелой дроссельной заслонки с перфорированным краем в более закрытое положение и в ответ на перевод пустотелой дроссельной заслонки в более закрытое положение регулирование рабочего параметра двигателя и создание вакуума за счет потока всасываемого воздуха, обтекающего указанный перфорированный край пустотелой дроссельной заслонки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перевод пустотелой дроссельной заслонки в более закрытое положение содержит образование суженного прохода между внутренним краем впускной трубки двигателя, в которой расположена дроссельная заслонка, и перфорированным краем пустотелой дроссельной заслонки, причем создание вакуума за счет потока всасываемого воздуха, обтекающего указанный перфорированный край, включает создание вакуума за счет прохождения потока всасываемого воздуха через суженный проход, причем способ дополнительно содержит приложение созданного вакуума к вакуумному устройству, связанному по текучей среде с пустотелой дроссельной заслонкой через полый вал, причем вакуумное устройство содержит усилитель тормоза.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит при приложении созданного вакуума истечение воздуха из вакуумного устройства через перфорационные отверстия перфорированного края пустотелой дроссельной заслонки в поток всасываемого воздуха, обтекающий перфорированный край.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что пустотелую дроссельную заслонку переводят в более закрытое положение, когда потребность вакуумного устройства в вакууме возрастает; и

причем перевод пустотелой дроссельной заслонки в более закрытое положение дополнительно осуществляют в ответ на определение того, что условия двигателя допускают более закрытое положение дросселя, причем, если определено, что условия двигателя не допускают более закрытое положение дросселя, пустотелую дроссельную заслонку не переводят в более закрытое положение.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что регулирование рабочего параметра двигателя выполняют для поддержания выходного крутящего момента двигателя, когда пустотелую дроссельную заслонку переводят в более закрытое положение; и

причем определение того, что условия двигателя допускают более закрытое положение дросселя, основано на одном или более из частоты вращения двигателя и ускорения.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что двигатель представляет собой двигатель с турбонаддувом, содержащий турбокомпрессор и камеру наддува, расположенную ниже по потоку от компрессора турбокомпрессора, причем пустотелая дроссельная заслонка регулирует поток всасываемого воздуха из камеры наддува во впускной коллектор двигателя, причем рабочий параметр двигателя включает в себя давление наддува в камере наддува, причем давление наддува обеспечивают с помощью турбокомпрессора, при этом регулирование включает в себя увеличение давления наддува, когда происходит перевод пустотелой дроссельной заслонки в более закрытое положение.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что увеличение давления наддува включает в себя уменьшение открытия перепускной заслонки, присоединенной параллельно турбине турбокомпрессора, работающей на отработавших газах.

8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что рабочий параметр двигателя включает в себя рециркуляцию отработавших газов (РОГ), при этом регулирование включает в себя уменьшение интенсивности РОГ, когда происходит перевод пустотелой дроссельной заслонки в более закрытое положение.

9. Способ по п. 5, отличающийся тем, что рабочий параметр двигателя включает в себя синхронизацию впускного клапана, при этом регулирование включает в себя увеличение продолжительности открытия впускного клапана, когда происходит перевод пустотелой дроссельной заслонки в более закрытое положение.

10. Способ по п. 3, отличающийся тем, что дополнительно содержит, в целях поддержания горения в двигателе со стехиометрическим отношением или близким к стехиометрическому, регулирование одного или более из следующих параметров: количества впрыскиваемого топлива и момент впрыска топлива, на основе потока всасываемого воздуха, обтекающего перфорированный край, и воздуха, истекающего из вакуумного устройства через пустотелую дроссельную заслонку в поток всасываемого воздуха.

11. Система для создания вакуума с использованием дроссельной заслонки, содержащая:

двигатель, содержащий впускную трубку;

пустотелую дроссельную заслонку, установленную на полом валу, расположенном во впускной трубке, причем пустотелая дроссельная заслонка вдоль своей окружности содержит множество перфорационных отверстий, которые расположены на верхнем краю и на нижнем краю пустотелой дроссельной заслонки, причем верхний край и нижний край расположены на противоположных сторонах оси вращения пустотелой дроссельной заслонки; и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранящимися в постоянном запоминающем устройстве, для

регулирования положения пустотелой дроссельной заслонки в ответ на увеличение потребности в вакууме с целью создания вакуума у пустотелой дроссельной заслонки, когда всасываемый воздух обтекает перфорированные верхний и нижний края пустотелой дроссельной заслонки и проходит через суженный проход, образованный между перфорированными верхним и нижним краями и внутренней поверхностью впускной трубки.

12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что дополнительно содержит вакуумное устройство, причем указанный полый вал пустотелой дроссельной заслонки связан по текучей среде с вакуумным устройством, а контроллер содержит дополнительные инструкции для приложения созданного вакуума к вакуумному устройству; и

причем перфорационные отверстия, расположенные на верхнем краю пустотелой дроссельной заслонки, диаметрально противоположны перфорационным отверстиям, расположенным на нижнем краю пустотелой дроссельной заслонки, причем предусмотрена возможность, при переводе пустотелой дроссельной заслонки в более закрытое положение, образования первого суженного прохода между указанным верхним краем и верхним краем внутренней поверхности впускной трубки и образования второго суженного прохода между указанным нижним краем и нижним краем внутренней поверхности впускной трубки.

13. Система для создания вакуума с использованием дроссельной заслонки, содержащая:

двигатель, содержащий впускной канал;

пустотелую дроссельную заслонку, установленную на полом валу, расположенном во впускном канале, причем пустотелая дроссельная заслонка вдоль своей окружности содержит множество перфорационных отверстий, которые расположены на верхнем краю и на нижнем краю пустотелой дроссельной заслонки, причем перфорационные отверстия, расположенные на верхнем краю пустотелой дроссельной заслонки, диаметрально противоположны перфорационным отверстиям, расположенным на нижнем краю пустотелой дроссельной заслонки;

вакуумное устройство, причем указанный полый вал пустотелой дроссельной заслонки связан по текучей среде с вакуумным устройством; и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранящимися в постоянном запоминающем устройстве, для

регулирования положения пустотелой дроссельной заслонки в ответ на потребность в вакууме с целью создания вакуума у пустотелой дроссельной заслонки, когда всасываемый воздух обтекает перфорированные края, причем регулирование выполняется в ответ на потребность вакуумного устройства в вакууме, при этом контроллер выполнен с возможностью перевода пустотелой дроссельной заслонки в более закрытое положение для увеличения образования вакуума у пустотелой дроссельной заслонки, когда потребность вакуумного устройства в вакууме возрастает; и приложения созданного вакуума к вакуумному устройству.

14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что приложение вакуума к вакуумному устройству включает в себя истечение воздуха из вакуумного устройства через полый вал в пустотелую дроссельную заслонку и далее во впускной канал через перфорационные отверстия перфорированного края; и

причем контроллер дополнительно выполнен с возможностью в ответ на перевод пустотелой дроссельной заслонки в более закрытое положение регулирования рабочего параметра для поддержания выходного крутящего момента двигателя.

15. Способ создания вакуума с использованием дроссельной заслонки, содержащий:

соединение вакуумного устройства через полый вал с пустотелой дроссельной заслонкой, расположенной во впускном канале, причем периферия пустотелой дроссельной заслонки вдоль окружности пустотелой дроссельной заслонки оснащена множеством перфорационных отверстий;

в ответ на увеличение потребности вакуумного устройства в вакууме определение того, позволяют ли условия двигателя изменять положение дросселя на более закрытое положение, при котором поток всасываемого воздуха в двигатель уменьшен; и

если определено, что условия двигателя позволяют изменять положение дросселя на более закрытое положение, уменьшение открытия пустотелой дроссельной заслонки для образования сужения между перфорированной периферией пустотелой дроссельной заслонки и внутренним краем впускного канала и увеличения создания вакуума на периферии пустотелой дроссельной заслонки.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что вакуумное устройство представляет собой одно из следующих устройств: усилитель тормоза, поглотитель паров топлива и вакуумный клапан, и причем определение того, что условия двигателя позволяют изменять положение дросселя, содержит определение того, что частота вращения двигателя ниже пороговой величины.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что двигатель представляет собой двигатель с турбонаддувом, содержащий турбокомпрессор, выполненный с возможностью регулирования давления наддува в камере наддува впускного канала, в котором расположена пустотелая дроссельная заслонка, причем способ дополнительно содержит увеличение давления наддува в ответ на указанное уменьшение для поддержания выходного крутящего момента двигателя, при этом увеличение давления наддува осуществляют путем увеличения закрытия перепускной заслонки, присоединенной параллельно турбине турбокомпрессора, работающей на отработавших газах.

18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что дополнительно содержит, с целью поддержания выходного крутящего момента двигателя, уменьшение потока отработавшего газа из выпускного канала двигателя во впускной канал в ответ на уменьшение открытия пустотелой дроссельной заслонки.

19. Способ по п. 16, отличающийся тем, что в целях поддержания горения в двигателе со стехиометрическим отношением дополнительно содержит регулирование одного или более из следующих параметров: количества впрыскиваемого топлива и фазы впрыска топлива, в ответ на указанное уменьшение.

20. Способ по п. 15, отличающийся тем, что перфорационные отверстия расположены на верхнем краю и на нижнем краю пустотелой дроссельной заслонки, причем перфорационные отверстия, расположенные на верхнем краю, диаметрально противоположны перфорационным отверстиям, расположенным на нижнем краю, причем перфорационные отверстия, расположенные на верхнем краю, размещены на противоположной стороне оси вращения пустотелой дроссельной заслонки относительно перфорационных отверстий, расположенных на нижнем краю.

Images