用于真空产生的方法和系统的制作方法

用于真空产生的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了利用气动控制阀控制经过喷射器的动力流的方法和系统。真空致动阀可以在低真空条件下被打开以增加经过所述喷射器的动力流，而该阀在高真空条件下被关闭以减少所述动力流。这允许以低部件成本基于真空需求控制经过喷射器的动力流。
【专利说明】用于真空产生的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年12月13日提交的美国临时专利申请61/737，004的权益和优先权，该临时专利申请的内容通过引用合并于此以用于所有目的。
【技术领域】
[0003]本发明涉及改善耦连至发动机系统的喷射器的真空产生效率。
【背景技术】
[0004]车辆系统可以包括利用真空致动的各种真空消耗装置。例如，这些装置可以包括制动增压器。可以由专用的真空泵来提供这些装置使用的真空。在其他实施例中，一个或更多个喷射器可以被耦连在发动机系统中，该发动机系统可以管控发动机气流并利用它来
产生真空。
[0005]因此，借助于控制经过喷射器的动力空气流速能够控制在喷射器处产生的真空量。在一个示例中，这可以通过使用被设置在喷射器上游的大型电磁阀来实现。通过控制电磁阀的打开量，能够改变流过喷射器的速率量和空气量，由此随着发动机工况变化而调整真空产生。然而，发明人在此已经认识到，此类电磁阀可能对发动机系统增加显著的部件和运行成本。因此包括阀的成本可能减少喷射器真空控制的优势。因此，如果不控制经过喷射器的气流，则不能利用喷射器的完全真空产生的可能性。

【发明内容】

[0006]因此，在一个示例中，可以通过运行使能更低成本的喷射器真空控制的发动机的方法来至少部分解决上述问题。该方法包括，响应于真空容器处的真空水平来打开真空致动阀，以改变经过耦连为横跨进气节气门的喷射器的动力流，该阀被耦连在喷射器的上游(或下游)。可以在喷射器处抽取真空，并且所抽取的真空可以被存储在真空容器中。以此方式,可以响应于对真空补充的需求来增加动力流。
[0007]例如，发动机系统可以包括喷射器，该喷射器在旁通通道中被耦连为横跨进气节气门。真空致动阀可以被耦连在喷射器的上游，以改变经过喷射器的动力流。可以由电控真空螺线管来控制真空致动阀。可以施加真空以打开该阀，并且真空室可以通向大气(或一些更高的压力)以关闭喷射器的动力流阀。真空螺线管被耦连至真空容器(例如，制动增压器真空容器)。在这样的实施例中，发动机控制器可以基于容器的真空水平来调整真空螺线管的打开或关闭，其中真空螺线管的打开或关闭影响真空致动阀的打开或关闭。在替代的实施例中，真空致动阀可以被直接耦连至真空容器，而在其间不具有螺线管。在这样的实施例中，可以基于容器的真空水平直接调整真空致动阀的打开或关闭。在这两种情况下，当容器中的真空水平更低(例如低于阈值)时，该阀可以被致动为打开，以便增加经过喷射器的动力流。该增加的动力流导致喷射器处的真空产生相应增加，其然后能够被用来补充真空容器。相比之下，当容器中的真空水平更高(例如超过阈值)时，该阀可以被致动为关闭，以便减少经过喷射器的动力流。该减少的动力流导致喷射器处的真空产生相应减少。通过仅在真空容器需要其真空被补充时允许动力流，该动力流具有引起气流扰动的最小机会，其中发动机空气流速超过期望的发动机空气流速。
[0008]应当认识到，在替代的实施例中，喷射器可以被布置成使得喷射器的高压侧在空气滤清器、曲轴箱的下游，并且在压缩机出口处。同样，用于喷射器的低压侧的替代龙头(tap)可以在空气滤清器和曲轴箱的下游。
[0009]以此方式，能够基于真空需求来调整经过喷射器的动力流。通过响应于真空容器处真空水平的下降而打开被耦连在喷射器上游的真空致动阀，能够增加喷射器处的动力流以补充容器。然后，一旦真空足够满，则可以关闭该阀。总之，改善了喷射器的真空产生效率和喷射器动力流控制，而不会相当多地增加部件成本或复杂性。
[0010]应该理解提供上述
【发明内容】
以简化形式介绍了选择性概念，其在紧随其后的【具体实施方式】中将被进一步描述。这不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由随附于【具体实施方式】的权利要求限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【专利附图】

【附图说明】
[0011]参照附图，通过阅读非限制性实施例的以下详细描述，将会更好地理解本公开的主题，其中:
[0012]图1示出包括装有阀的喷射器的发动机系统的示意图。
[0013]图2-5示出包括装有阀的喷射器的发动机系统的替代实施例。
[0014]图6示出用于控制经过喷射器的动力流的真空致动阀的详细视图。
[0015]图7示出发动机系统的一个实施例，其中利用真空致动的节气门来控制经过喷射器的动力流。
[0016]图8示出描述可以被实施用于控制真空致动阀(或节气门)的运行以调整经过喷射器的动力流速率的程序的高水平流程图。
[0017]图9示出被执行以改变经过喷射器的动力流和喷射器处的真空产生的示例性阀调整。
【具体实施方式】
[0018]本发明提供了用于以低成本控制经过被耦连至发动机系统(诸如图1-5和图7的发动机系统)的喷射器的动力流的方法和系统。动力流阀可以被耦连至喷射器，如图1-5中所示。该阀可以是气动控制的并且是真空致动的，以便经过装有阀的喷射器的动力流能够适当地增加或减少(图6)。在一些实施例中，如图7中所示，真空致动的节气门可以被用来控制经过喷射器的动力流。通过将真空致动阀(或节气门)耦连至发动机系统的真空容器，基于真空补充需求，该阀可以被致动为打开或关闭。控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图8的示例程序)，以便当容器处的真空可用性较低时打开该阀以增加喷射器处的动力流(和真空产生)，而当容器中的真空被充满时关闭该阀以减少喷射器处的动力流(和真空产生)。在图9中描述了示例性阀调整。以此方式，提供用于喷射器动力流控制的低成本方案。
[0019]图1示出包括装有阀的喷射器的发动机系统的第一示例性实施例。图2-5示出该发动机系统的替代实施例。在图7中示出进一步的实施例。因此，在图1中介绍的部件在后面的附图中被同样编号并且不重复介绍。
[0020]转向图1，其示出包括发动机12的示例性发动机系统10。在该示例中，发动机12是车辆的火花点火式发动机，该发动机包括多个汽缸(未示出)。每个汽缸中的燃烧事件驱动活塞，活塞进而使曲轴旋转，这对于本领域技术人员来说是众所周知的。另外，发动机12可以包括多个发动机气门/阀，其用于控制多个汽缸中的气体的吸入与排出。
[0021]发动机12具有包括进气节气门22的发动机进气装置23，该进气节气门22沿进气通道18被流控(fluidly)耦连至发动机进气歧管24。空气可以从进气系统(AIS)进入进气通道18，该进气系统包括与车辆的周围环境连通的空气净化器33。控制器50可以通过提供给被包括在节气门22内的电动马达或致动器的信号来改变节气门22的位置，这种构造通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门22可以被操作以改变提供给进气歧管和多个发动机汽缸的进气。进气装置23可以包括节气门进口压力传感器58和歧管空气压力传感器60，以便向控制器50提供各自的信号MAF和MAP。
[0022]在一些实施例中，发动机系统10是升压发动机系统,其中该发动机系统还包括升压装置。在该示例中，进气通道18包括压缩机90，该压缩机用于对沿进气通道18接收的进气充气进行升压。增压空气冷却器26 (或中间冷却器)被耦连在压缩机90的下游，以便在升压充气被输送至进气歧管之前冷却升压充气。在升压装置是涡轮增压器的实施例中，压缩机90可以被耦连至排气涡轮(未示出)并且由排气涡轮驱动。另一压缩机90可以至少部分地由电动马达或发动机曲轴驱动。
[0023]可选的旁通通道28可以被耦连为横跨压缩机90，以便使由压缩机90压缩的进气的至少一部分转向回到压缩机的上游。可以通过打开位于旁通通道28中的压缩机旁通阀(CBV) 30来控制经过旁通通道28转向的空气量。通过控制CBV30并改变经过旁通通道28转向的空气量，能够调节在压缩机下游提供的升压压力。这能实现升压控制和喘振控制。
[0024]在一些实施例中，发动机系统10可以包括曲轴箱强制通风(PCV)系统(未示出)，该PVC系统被耦连至发动机进气装置以使曲轴箱中的气体可以以受控的方式从曲轴箱排出。由此，在非升压的情况下(当歧管压力(MAP)小于大气压力(BP)时)，空气经由通气孔或通风管64被吸入曲轴箱内。曲轴箱通风管64可以被耦连至压缩机90上游的新鲜进气通道18。在一些实施例中，曲轴箱通风管64可以被耦连在空气净化器33的下游(如图所示)。在其他示例中，曲轴箱通风管可以被耦连至空气净化器33上游的进气通道13。压力传感器59可以被耦连在曲轴箱通风管64中，以提供曲轴箱通风管压力和压缩机进口压力的估计值。
[0025]与进气通道18并联的管道80可以被配置为使得从空气净化器33和压缩机90的下游接收的进气的一部分经由喷射器160转向至进气歧管24。管道80可以在增压空气冷却器26下游的某一点处耦连至进气通道18。喷射器160可以是喷射器、吸气器、排泄器、文氏管、喷射泵或类似的被动装置。在该示例中，喷射器是包括动力进口、混流出口和喉部/吸入进口的三端口装置。喷射器160具有上游动力流进口，空气经由该上游动力流进口进入喷射器。喷射器160还包括颈部或吸入进口，该颈部或吸入进口沿第一通道82与真空容器38连通。流过动力进口的空气可以在喷射器160中被转变为流动能量，因此产生与颈部(或吸入进口)连通的低压并在颈部处抽取真空。在喷射器160的颈部处抽取的真空通过位于第一通道82中的第一止回阀72被弓I导至真空容器。如果喷射器的动力进口与真空容器中的压力相等，第一止回阀72允许真空容器38保留其任何真空。尽管所描述的实施例将第一止回阀72显示为完全分开的阀，但在喷射器的替代实施例中，止回阀72可以被集成到喷射器内。
[0026]喷射器160还包括下游混流出口，已经穿过喷射器160的空气能够经由该下游混流出口离开并被引导至进气歧管24。因此，进气歧管24沿第二通道84也被耦连至真空容器38。第二通道84中的止回阀74允许在进气歧管处产生的真空被弓I导至真空容器38，但不允许空气从进气歧管流至真空容器。而且，在进气歧管中的空气压力更高的情况下，止回阀74不允许空气反向流过喷射器并流入管道80，从这里空气可以被反向弓丨导至压缩机90上游的进气通道。由于真空容器38能够直接从进气歧管24接收真空，因此如果进气歧管24与真空容器中的压力相等，第二止回阀74允许真空容器38保留其任何真空。在一些实施例中，止回阀74可以被称为旁通路径，其为空气从真空容器到进气歧管提供高流速路径。当容器压力超过歧管压力时，该流动路径占主要地位。因此，所描述的系统中的高压位置(压缩机出口)可以一直连接至喷射器进口，而喷射器出口位置可以通向(route)低压位置(进气歧管)。在替代的实施例中，喷射器出口可以经由止回阀通向最低压位置。在升压发动机上，低压位置有时可以是进气歧管，而在其他时候可以是压缩机进口。在更进一步的实施例中，如果其成本有效，主动控制阀可以被用来代替被动止回阀。
[0027]真空容器38可以被耦连至一个或更多个发动机真空消耗装置39。例如，真空消耗装置39可以是被耦连至车轮制动器的制动增压器，其中真空容器38是在制动增压器的隔板(diaphragm)前面的真空室。由此，真空容器38可以是内置真空容器，其被配置为放大由车辆操作者130经由制动踏板134提供的力以便施加于车轮制动器(未示出)。制动踏板134的位置可以由制动踏板传感器132监测。在替代的实施例中，真空容器可以是被包括在燃料蒸汽吹扫系统中的低压存储箱、被耦连至涡轮废气门的真空容器、被耦连至充气运动控制阀的真空容器等。在一些实施例中，如上所述，真空传感器40 (或压力传感器)可以被耦连至真空容器38，以便提供关于容器处的真空水平的估计值。
[0028]真空致动阀150 (在本文中也被称为喷射器动力流控制阀150)可以被耦连在管道80中的喷射器160的上游。如在本文中参照图6所详述，可以基于发动机真空需求调整真空致动阀150的打开量，由此改变经过喷射器的动力流(数量和/或速率)。例如，可以基于真空容器38的真空水平调整打开量，以便响应于低真空条件(例如响应于真空容器处的真空水平低于阈值)而打开阀150 (或者增加打开量)。另外，可以响应于高真空条件(例如响应于真空容器处的真空水平高于阈值)而关闭阀150 (或者可以减小打开量)。通过改变经过喷射器160的动力流，在喷射器颈部处抽取的真空量能够被调节以满足发动机真空需求。
[0029]真空致动阀150由真空致动器151和阀152组成。真空致动阀150还包括通风道153。该通风道可以在该阀的上游或下游被连接至动力流管道。可替代地，该通风道可以连接至大气。真空致动器可以是线性致动器或旋转致动器。该阀可以是转动板、闸门阀、提升阀等。
[0030]真空致动阀150可以被直接或间接地耦连至真空容器38。例如，如在图1的实施例中所描述，阀150经由真空螺线管170耦连至真空容器38。可以由控制器50基于真空容器38中的真空水平控制真空螺线管170。通过控制真空螺线管来控制真空致动阀，控制器50可以具有对真空致动阀的近乎完全控制，由此控制喷射器的动力流。当由于各种发动机真空消耗装置的致动导致真空需求高且同时真空容器38中的真空水平低于阈值时，真空螺线管170可以被设置成将大气空气(或任何类型的高气压)施加于150，以确保喷射器动力流控制阀是打开的。因此，真空致动阀150可以(经由通风道153)通风并且暴露在大气压力下。这使真空致动阀150打开并增加喷射器动力流，由此在喷射器处产生可以被各种真空消耗装置使用的更多真空。作为对比，当真空容器处存在足够的真空时(例如当真空容器38中的真空水平高于阈值时)，真空螺线管170可以被设置成使得可用真空被施加于喷射器阀的气动致动器151并且其关闭。因此，真空致动阀150可以暴露在容器的高真空条件下。这使真空致动阀150关闭并减少喷射器动力流。以此方式，真空致动阀可以被控制以便提供高动力流速率喷射器，而不使进气节气门在热怠速条件下建立怠速空气流速的能力退化。
[0031]因此，当发动机上升至运行温度、前端附件传动装置(FEAD)负荷较低并且液力变矩器负荷较低时，发动机具有非常低的空气流速需求。通过在根据需求的基础上打开喷射器阀，喷射器动力流可能导致大于期望的气流的情况被减少(例如最小化)。由于大于期望的空气流速导致额外的燃料被喷射，因此通过降低气流扰动的可能性，改善了发动机性能和燃料经济性。
[0032]如在图1中所示，喷射器160的颈部沿第一通道82被耦连至真空容器38，喷射器160的出口沿第二通道84被耦连至真空容器38，而真空致动阀150沿第三通道102经由真空通风螺线管170被耦连至真空容器38。然后第一、第二和第三通道中的每一个可以在真空容器出口下游(流动方向上)的第四通道86处合并。第一和第二通道中的每一个包括各自的止回阀，以控制去到/来自容器的流动方向。第二通道84进一步将真空容器38耦连至与喷射器出口的接合点下游(流动方向上)的发动机进气歧管24。
[0033]图2中示出第二替代实施例200。在所描述的实施例中，真空致动阀150被直接耦连至真空容器38，而不具有中间电磁阀。如上所述，喷射器160的颈部沿第一通道82被耦连至真空容器38，喷射器160的出口沿第二通道84被耦连至真空容器38，而真空致动阀150沿第三通道102被直接耦连至真空容器38，而不具有介于中间的真空通风螺线管170。然后第一、第二和第三通道中的每一个可以在真空容器出口下游(流动方向上)的第四通道86处合并。第一和第二通道中的每一个包括各自的止回阀，以控制去到/来自容器的流动方向。第二通道84进一步将真空容器38耦连至与喷射器出口的接合点下游(流动方向上)的发动机进气歧管24。
[0034]所描述的实施方式导致当真空容器中的真空水平低时真空致动阀打开，而当真空容器中的真空水平高时该阀关闭。作为一个示例，真空致动阀可以响应于低制动增压器真空而打开，并且响应于高制动增压器真空而关闭。应当认识到，尽管所描述的实施例被描述为使用制动增压器作为真空消耗装置，但在替代的实施例中，替代的发动机真空消耗装置可以进行替换。例如，真空容器可以被耦连至制动增压器、吹扫罐、充气运动控制阀、曲轴箱通风装置和涡轮废气门中的一个或更多个。另外，任何真空容器都可以进行替换。以此方式，通过将该阀直接耦连至真空容器并基于真空容器的真空水平调整真空致动阀的打开量，喷射器阀在真空容器需要补充的任何时候都可以被致动为打开。[0035]图3中示出第三个进一步的实施例300。在所描述的实施例中，真空致动阀150被直接耦连至进气歧管24，而不具有中间电磁阀。在所描述的配置中，喷射器的颈部沿第一通道82被耦连至真空容器，喷射器的出口沿第二通道84被耦连至真空容器，第二通道进一步将真空容器耦连至与喷射器出口的接合点下游的发动机进气歧管，第一和第二通道中的每一个包括止回阀。然而，真空致动阀沿第三通道302经由第二通道84被耦连至真空容器和进气歧管。具体地，第三通道302可以被耦连至第二通道84与喷射器出口的接合点上游的第二通道84。
[0036]所描述的实施方式导致当进气歧管真空低时真空致动阀打开，而当进气歧管真空高时该阀关闭。这种配置提供了节气门控制与气流控制的综合益处。具体地，当进气节气门22接近关闭位置并且处于失控(running out of authority)的危险中(即撞击关闭停止位置)时，进气歧管真空度高并且不需要动力流。在这些特定情况下，真空致动阀关闭并且不提供动力流，由此克服气流误差以及相关的扰动。以此方式，通过将该阀直接耦连至真空容器并基于进气歧管的真空水平调整真空致动阀的打开量，喷射器阀在进气歧管真空需要补充额外真空的任何时候都可以被致动为打开。
[0037]在所描述的配置中，主要经由止回阀74从进气歧管向真空容器38供应真空。然而，当该真空源减弱时，喷射器动力流控制阀150打开以经由止回阀72供应真空。以此方式，节气门旁通流动的机会被最小化。
[0038]图4中示出第四个更进一步的实施例400。在所描述的实施例中，真空致动阀150同样被直接耦连至真空容器38，而不具有中间电磁阀。然而，在所描述的配置中，喷射器的颈部沿第一通道82被耦连至真空容器，喷射器的出口沿第二通道84被耦连至真空容器，第二通道进一步将真空容器耦连至与喷射器出口的接合点下游的发动机进气歧管，第一和第二通道中的每一个均包括止回阀。在本文中，真空致动阀以被称为“进气道节气门”的方式耦连至节气门主体。通道被放置在节气门孔口内，使得根据节气门位置，端口被暴露于节气门前的高压空气或节气门后的低压空气。当节气门处于最关闭位置(例如在410处所示)时，端口被暴露于高真空，并且喷射器动力流控制阀关闭。当节气门打开4°至7° (例如在412处所示)时，端口被暴露于节气门前的高压空气并且喷射器动力流控制阀打开。所描述的实施方式导致在进气节气门角度关闭时真空致动阀打开，而在进气节气门接近怠速停止位置时该阀关闭。这种配置也能实现节气门控制与气流控制的综合益处。具体地，当进气节气门22接近关闭位置并且处于失控(running out of authority)的危险中(即撞击关闭停止位置)时，进气歧管真空度高并且不需要动力流。在这些特定条件下，真空致动阀被关闭并且不提供动力流，由此克服气流误差以及相关的扰动。另外，通过关闭真空致动阀，恢复节气门对低发动机空气流速的控制。
[0039]因此，可能存在这样的考虑，即装有阀的喷射器的打开与关闭可能引起不能被控制器50充分拒绝的扰动。为了解决这一问题，可以实施如图5所示的第五个更进一步的实施例500。在所描述的实施例中，真空致动阀150同样被直接耦连至真空容器38，而不具有中间电磁阀。所描述的实施例示出了该阀由于暴露于低真空而处于打开位置。在所描述的配置中，真空致动阀150可以经由两个真空通道502和504耦连至真空容器，通道502、504中的每一个包括用于调整阀致动速率的各自的孔口 512、514。特别地，设置在止回阀92下游的第一真空通道502中的第一孔口 512可以管控阀150的打开时间，而设置在止回阀94上游的第二通道504中的第二孔口 514可以管控阀150的关闭时间。通过在耦连在真空容器38与真空致动阀150之间的通道502、504中包括孔口，真空致动阀的打开与关闭被减慢。这样一来，能够减少在喷射器阀的打开或关闭期间产生的气流扰动。
[0040]应当认识到，尽管所描述的实施例使用孔口来调整阀致动速率，但在替代的实施例中，可以通过包括被耦连到真空致动阀上的位置传感器来解决扰动。当包括位置传感器时，位置传感器可以被耦连至真空致动阀的真空致动器(诸如图1中阀150的致动器151)。可替代地，位置传感器可以被耦连至阀的螺线管，诸如图1的真空通风螺线管170。不依赖于致动技术，位置传感器可以被配置为将关于阀的位置的数据馈送给发动机控制器，以使得气流扰动能够被适当地并且更准确地补偿。这是因为通过位置传感器，气动式动力流控制阀的打开与关闭可能是不可知的，原因在于该阀的打开与关闭基于真空容器的真空水平。换句话说，可能额外需要真空测量(例如增压器真空测量)来确定真空致动阀150的位置。在本文中，通过使位置传感器耦连至真空通风螺线管170或真空致动器151，发动机控制器的空气充气管理系统可以使用该位置传感器来了解该流动通道在进气歧管内的状态。
[0041]应当认识到，当包括位置传感器时，位置传感器也反映容器真空水平。例如，在容器被耦连至制动增压器的情况下，位置传感器也反映制动增压器真空，虽然其保真度低于常规真空传感器(诸如真空传感器40)的保真度。然而，位置传感器仍然能够基本上记录一个二进制信号，该二进制信号表示真空致动的动力流控制阀由于不充足的制动增压器真空而打开的第一状况或真空致动的动力流控制阀由于充足的制动增压器真空而关闭的第二状况。尽管仅该数据不足以触发液压制动辅助(在真空制动辅助不可用的情况下)，但其能够在制动增压器真空的模型中用作增强数据。另外，尽管该示例是在制动增压器真空容器的背景下阐述的，但相同的示例可以应用于被耦连至替代的发动机真空消耗装置的其他真空容器，诸如充气运动控制阀(CMCV)真空容器(如本文中图7所讨论)。
[0042]在更进一步的实施例中，其中发动机系统包括被耦连至真空容器的真空传感器(诸如耦连至制动增压器的真空传感器40)和被耦连至真空致动的动力流控制阀150的位置传感器，则这些传感器可以用于诊断目的。具体地，这将缓解对根据进气歧管压力或燃料流速并结合空燃比(AFR)反馈来推断真实喷射器动力流控制阀位置的需求。
[0043]因此，对经过喷射器的动力流速率的调整不会实质上影响空气流速变化。然而，在所有描述的实施例中，可以通过对进气节气门22的相应调整来补偿对经过喷射器的动力流速率的调整。通过执行相应的调整，到发动机进气歧管的气流被维持在期望的水平。作为一个示例，响应于关闭真空致动阀以减少经过喷射器的动力流，进气节气门的打开量可以相应地增加(例如进气节气门可以被移动至更打开的位置)。同样，响应于打开真空致动阀以增加经过喷射器的动力流，进气节气门的打开量可以相应地减小(例如第二节气门可以被移动至更关闭的位置)。
[0044]返回至图1，发动机系统10还可以包括控制系统46，该控制系统包括控制器50、传感器51和致动器52。示例性传感器包括空气质量流量传感器58、歧管空气压力传感器60、曲轴箱通风管压力传感器59和真空传感器40。示例性致动器包括发动机气门、CBV30、进气节气门22和真空通风螺线管170。控制器50还可以包括具有用于运行发动机的指令、程序和/或代码的物理存储器。在图8中示出由控制器50执行的示例程序。
[0045]现在转向图6，其示出控制经过喷射器160的动力流的图1-5的真空致动阀150的剖视图600。阀150包括水平通道602，该水平通道602具有耦连至进气通道的渐缩进口601，并且被配置为接收来自压缩机和增压空气冷却器下游的已过滤空气。水平通道603还包括渐扩出口 604，该渐扩出口 604被耦连至喷射器并且然后被耦连至进气歧管24 (或其他低压节点)。出口 604可以是逐渐扩张的圆锥曲线截面。在一个示例中，出口 604可以以在5°到10°的范围内的角度扩张。阀150还包括在进口与出口的接合点612 (其可以被可替代地称为进口与出口之间的间隙)处延伸穿过水平通道的竖直通道608。接合点612处的出口 604的直径可以稍微大于或等于接合点612处的进口 601的直径。在一个不例中，接合点处的进口的直径可以是8.0mm,而接合点处的出口的直径可以是9mm。该阀还可以包括将汽缸容积耦连至进口 604的通风道606。该通风道将活塞的底部暴露于比在622处施加的真空更高的空气压力下。该通风道还可以被连接至604，或者该通风道可以被连接至进气歧管。如果被连接至进气歧管，则进气歧管中的升压压力趋向于将高压施加到活塞的底部上，这趋向于关闭该阀。如果希望在升压运行期间防止经过该阀150的反向流，这可能是有用的。在试图建立升压时，泄露升压是不期望的。然而，一旦升压建立之后，泄露升压可能增加喘振裕度，这是期望的。
[0046]阀150可以被配置为闸门阀，而其致动器可以被配置为活塞或隔板。图6示出处于关闭位置的闸门阀。代替使用活塞环来密封汽缸壁，活塞仅在其处于任一极限位置时完全密封。因此，通过不使用活塞，减少了与活塞相关联的密封问题。在所描述的实施例中，类似于文氏管，闸门阀的流动面积在接合点612处变窄，以便降低当阀关闭并且阀两端存在高压差(ΛΡ)时所需要的打开力。通过使流动面积轻微或适中地变窄，几何结构的压力恢复接近100%，因此当阀打开时不会引起阀两端的显著压降。应当认识到，在替代的实施例中，闸门阀可以覆盖整个流动面积。
[0047]耦连至竖直通道608的致动器613控制闸门610的位置，闸门610可在竖直通道中竖直伸长/收缩。致动器613包括处于压缩状态的弹簧616。致动器613还包括在闸门阀的叶片中的开口 614。因此，通过改变弹簧616的压缩，可以改变闸门610与开口 614相对于接合点612的位置。由于该阀是真空致动的，致动器613可以经由真空端口 622耦连至真空源(诸如真空容器)。通过经由真空端口 622将致动器耦连至真空源，可以施加真空以增加弹簧616的压缩，由此将闸门610进一步移动到竖直通道608内并且更靠近接合点612，以便关闭阀150。具体地，当真空作用力超过弹簧力时，闸门阀收缩。O型密封件618可以被包括在竖直通道608中围绕压缩弹簧616的挡块620的正上方和正下方，以便当喷射器完全关闭时防止动力流泄漏到真空容器内。
[0048]因此，当在闸门阀两端存在压力差时，闸门阀趋向于拖动(drag)。对运动的阻力(库伦摩擦力或静摩擦力)将向阀的运动增添滞后作用，如在曲线650处所示。其中，位置真空的斜坡由于可变弹簧力而弯曲(随着弹簧压缩，其作用力增加)。在一些实施例中，摩擦力能够随着阀两端的压力差而增加，从而产生在曲线655处示出的滞后行为。然而，意外发现的是，所得到的滞后行为(如在曲线650或655处所示)有利于使阀转变最小化，否则这可能趋向于磨损该阀。
[0049]应当认识到，尽管所描述的实施例将阀150显示为闸门阀，但在替代的实施例中，该阀可以是平衡受力阀。这可以包括例如在阀的每侧上具有相等压力的节气门(转动盘)和提升阀。[0050]图7示出图1的发动机系统的进一步实施例700，其中真空致动阀包括旋转真空致动器而不是线性真空致动器(如在图1-5的实施例中所用)，并且其中该阀还包括转动盘而不是闸门阀。在本文中，真空致动阀是真空致动的节流阀。
[0051]在图7的实施例中，阀150包括耦连至节气门702的第一旋转真空致动器704。因此，阀150的节气门702的直径可以小于进气节气门22的直径。例如，节气门702的直径可以为12mm，而进气节气门22的直径可以为80mm。如同其他实施例，当被暴露在高容器真空下时，节气门702和阀150的致动隔板可以促使该阀关闭。当第一旋转真空致动器704的真空端口被暴露于真空容器38的低真空水平时，节气门702被打开，从而增加经过喷射器的动力流160。
[0052]除了第一旋转真空致动器704外，真空通风螺线管708也可以被耦连至真空容器
38。然而，真空通风螺线管708可以不被耦连在真空容器38与第一旋转真空致动器704之
间。相反，真空通风螺线管708可以沿管道706被耦连至第二旋转真空致动器714。该第二
旋转真空致动器704进而可以被耦连至充气运动控制阀(CMCV) 716。CMCV716包括被耦连
至多个节气门718的阀杆，每个节气门被设置在进气歧管的不同端口内。因此，基于容器的
真空水平，真空通风螺线管708可以致动第二旋转真空致动器714，由此调整CMCV716的位
置。因此，通过移动CMCV716，可以改变所产生的进气歧管真空量。另外，可以进行进气流调M
iF.0
[0053]现在转向图8，其示出了用于运行图1-7的真空致动阀的示例程序800。该程序使该阀能够响应于发动机真空需求而被致动，以便控制经过下游喷射器的动力流。在低真空的情况下，通过调整该阀来增加经过喷射器的动力流，能够在喷射器处产生更多真空供发动机真空消耗装置使用。
[0054]在802处,该程序包括估计和/或测量发动机工况。这些工况包括例如发动机转速、发动机温度、大气条件(温度、BP、湿度等)、升压水平、期望的扭矩、EGR等。
[0055]在804处，基于所估计的发动机工况，可以确定运行一个或更多个真空消耗装置所需要的真空水平。例如，可以确定经由制动增压器提供制动辅助所需要的真空水平。作为另一示例，可以确定致动用于升压控制的废气门所需要的真空水平。作为另一示例，可以确定完全吹扫燃料系统罐所需要的真空水平。作为另一示例，可以确定致动CMCV所需要的真空水平。
[0056]在806处，可以确定真空容器中的真空水平是否足以满足真空消耗装置的真空需求。例如，可以估计制动增压器真空容器处的真空水平，并且可以确定是否存在足够的真空用于提供制动辅助。作为另一示例，可以估计废气门真空容器处的真空水平，并且可以确定是否存在足够的真空用于致动涡轮废气门。作为另一示例，可以估计耦连至CMCV的真空容器处的真空水平，并且可以确定是否存在足够的真空用于致动CMCV。类似地，可以估计各种其他发动机真空消耗装置处的真空水平。另外，在发动机包括公用真空容器的实施例中，可以估计公用真空容器的真空水平。
[0057]尽管该程序描述了确定真空容器中是否存在足够的真空来满足发动机真空要求，但在其他示例中，也可以估计在普遍工况下可用的进气歧管真空量。其中，可以确定真空容器中是否存在足够的真空来补充进气歧管真空以满足各种真空消耗装置的真空要求。
[0058]如果为“是”，则在808处，该程序包括关闭喷射器上游的真空致动阀以减少经过喷射器的动力流。应当认识到，在一些实施例中，动力流控制阀仅需要与喷射器串联。因此，将该阀设置在下游也能工作，并且在最理想化的概念中功能上将会是等同的，虽然实际上不是优选的。由于动力流减少，可以在喷射器处抽取更少的真空。关闭真空致动阀可以包括控制器响应于容器处的高真空水平而致动被耦连在真空致动阀与真空容器之间的真空通风螺线管。可替代地，关闭该阀可以包括该阀由于(直接)暴露于真空容器处的高真空水平而关闭。其中，由真空容器施加在该阀上的真空作用力可以克服该阀的压缩弹簧的弹簧力，从而使该阀能够被关闭。关闭该阀可以包括完全关闭该阀或将该阀移动至更关闭的位置。以此方式，在高真空条件下，当真空不需要被补充时，设置在喷射器上游的真空致动的动力流控制阀能够被关闭以减少经过喷射器的动力流和在喷射器处的真空产生。
[0059]当调整动力流控制阀的关闭时，在812处，该程序包括基于真空致动阀的位置调整进气节气门，以减少气流扰动并维持气流情况。然后在814处，可用真空可以被用来致动并运行耦连至真空容器的(多个)真空消耗装置。
[0060]作为对比，如果在真空容器中不存在足够的真空(在806处)，则在810处，该程序包括打开喷射器上游的真空致动阀以增加经过喷射器的动力流。由于动力流增加，可以在喷射器处抽取更多真空。打开真空致动阀可以包括控制器响应于容器处的低真空水平而致动被耦连在真空致动阀与真空容器之间的真空通风螺线管。可替代地，打开该阀可以包括该阀由于(直接)暴露于真空容器处的低真空水平而打开。其中，由真空容器施加在该阀上的真空作用力不能克服该阀的压缩弹簧的弹簧力，从而使该阀能够保持打开。打开该阀可以包括完全打开该阀或将该阀移动至更打开的位置。以此方式，在低真空条件下，当真空需要被补充时，设置在喷射器上游的真空致动的动力流控制阀能够被打开以增加经过喷射器的动力流和在喷射器处的真空产生。
[0061]当调整动力流控制阀的打开时，可以基于真空致动阀的位置(在812处)调整进气节气门，以减少气流扰动并维持气流情况。然后，在喷射器处产生并存储在容器中的真空可以(在814处)被用来致动并运行耦连至真空容器的(多个)真空消耗装置。
[0062]在一个示例中，调整真空致动阀的打开包括:响应于被耦连的真空容器处的真空水平低于阈值而增加真空致动阀的打开量，并且在喷射器处抽取真空直至真空容器处的真空水平超过阈值。然后，在真空容器处的真空水平超过阈值之后，真空致动阀能够被关闭。其中，在调整该阀时调整进气节气门可以包括在增加真空致动阀的打开量时调整进气节气门的打开以维持进气流速。
[0063]现在参照图9示出一种示例性调整。图900在曲线902处描述了制动踏板的应用，在曲线904处描述了制动增压器真空水平的变化，在曲线906处描述了真空致动的动力流控制阀的打开或关闭，并且在曲线908处描述了喷射器处的动力流的变化。
[0064]在t0处，制动增压器真空容器处的真空水平可以高于阀关闭阈值903。响应于高真空水平，在喷射器上游的真空致动的动力流控制阀可以被致动为关闭(曲线906)，由此减少经过喷射器的动力流(曲线908)。在t0与tl之间，制动踏板可以被应用多次(曲线902)。因此，鉴于制动增压器是真空致动装置，通过制动踏板的每次应用，可以从制动增压器真空容器耗散真空，使得到tl为止，容器处的真空水平低于阀打开阈值905。如上所述，阀打开阈值905可以对应于比阀关闭阈值903更低水平的真空。
[0065]响应于低真空水平，在tl处，真空致动阀可以被致动为打开(曲线906)。具体地，低真空作用力可能不足以克服阀的弹簧的压缩力，从而使得阀打开。由于该阀被打开，经过喷射器的动力流可以增加，并且在喷射器处可以产生真空。在tl与t2之间，可以继续抽取真空，并且所抽取的真空可以被存储在真空容器处。即，在t2与t3之间，容器可以被补充真空。
[0066]在t2处，容器处的真空水平可以上升至阀关闭水平903之上。响应于高真空水平，真空致动阀可以被致动为关闭(曲线906)。具体地，高真空作用力可以克服阀的弹簧的压缩力，从而使得阀关闭。由于该阀被关闭，经过喷射器的动力流可以减少，并且在喷射器处的真空产生可以被降低(或停止)。以此方式，耦连在喷射器上游的真空致动阀的打开量可以被调整以改变经过喷射器的动力流，其中该喷射器被耦连为横跨进气节气门，该阀被耦连至真空容器。
[0067]在一些实施例中，图1-7的真空致动阀可以被打开或关闭，以便基于发动机真空需求以不同模式运行发动机系统。作为一个示例，该发动机系统可以包括:发动机，该发动机包括进气歧管，该进气歧管沿第一通道被耦连至真空容器；在进气歧管上游的进气节气门；喷射器，其被设置在横跨进气节气门的旁通通道中，该喷射器的颈部沿第二通道被耦连至真空容器，该喷射器的出口沿第一通道被耦连至真空容器和进气歧管。该发动机系统还可以包括耦连在喷射器进口上游的旁通通道中的真空致动阀，该真空致动阀被耦连至真空容器。发动机控制器可以被配置为具有用于以下操作的计算机可读指令:通过使真空致动阀打开以增加经过喷射器的动力流而使发动机系统以第一模式运行。控制器还可以包括用于以下操作的指令:通过使真空致动阀关闭以减少动力流而使发动机系统以第二模式运行。发动机系统可以在真空容器中的真空水平低于阈值时以第一模式运行，而在真空容器中的真空水平超过阈值时以第二模式运行。可以持续以第一模式运行直至真空水平高于阈值。然后，在真空水平高于阈值水平之后，发动机系统运行可以从第一模式转变为第二模式。
[0068]在另一示例中，一种用于控制经过喷射器的动力流的方法包括:当真空容器处的真空水平低于阈值时，以使位于喷射器上游的真空致动阀打开以增加动力流的第一模式运行；以及当真空容器处的真空水平高于阈值时，以使真空致动阀关闭以减少动力流的第二模式运行。在本文中，以第一模式运行包括以第一模式运行直至真空水平高于阈值，该方法还包括在真空水平高于阈值水平之后转变为以第二模式运行。
[0069]以此方式，动力流控制阀可以被气动地控制以改变经过喷射器的动力流。通过使用真空源致动该阀，可以基于真空需求调整该阀的打开与关闭。特别地，在低真空条件下，当真空源需要被补充时，真空致动阀可以被打开以增加喷射器处的动力流，并且从喷射器抽取更多真空。然后，在高真空条件下，当真空源不需要被补充时，真空致动阀可以被关闭以减少喷射器处的动力流，并且从喷射器抽取更少真空。该方案通过改变动力流使真空需求能被满足，而不使进气节气门在怠速情况下建立低气流速率的能力退化。总之，以低部件成本和低复杂性增加了真空产生效率。
[0070]注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种系统配置一起使用。本文描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或更多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作或功能可以按所示顺序被执行，并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样地，实现本文描述的本发明的示例性实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图示说明和描述而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所描述的动作、操作或功能中的一个或更多个可以被重复执行。此夕卜，所描述的操作、功能和/或动作可以用图形表示被编程到控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。
[0071]另外，应当理解，在本文中所描述的系统和方法实质上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不被认为是限制性的，因为多种变体是可预期的。因此，本公开包括本文所公开的各种系统和方法以及其任何和所有等同物的所有新颖和非显而易见的组合。
【权利要求】
1.一种用于发动机的方法，其包括: 响应于真空容器处的真空水平而打开真空致动阀，从而改变经过喷射器的动力流，所述喷射器被耦连为横跨进气节气门，所述阀被耦连在所述喷射器的上游。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述喷射器处抽取真空并且将所述抽取的真空存储在所述真空容器处。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述喷射器的颈部沿第一通道被耦连至所述真空容器，所述喷射器的出口沿第二通道被耦连至所述真空容器，并且其中所述真空致动阀沿第三通道被耦连至所述真空容器，所述第一、第二和第三通道在所述真空容器的出口的下游合并，所述第一和第二通道中的每一个包括止回阀。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二通道还将所述真空容器耦连至与所述喷射器出口的接合点下游的发动机进气歧管，并且其中所述真空致动阀经由真空通风螺线管沿所述第三通道耦连至所述真空容器。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述第三通道包括用于调整所述真空致动阀的打开与关闭速率的一个或多个孔口。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述喷射器的颈部沿第一通道被耦连至所述真空容器，所述喷射器的出口沿第二通道被耦连至所述真空容器，所述第二通道还将所述真空容器耦连至与所述喷射器出口的接合点下游的发动机进气歧管，所述第一和第二通道中的每一个包括止回阀，并且其中所述真空致动阀被耦连至所述进气节气门下游的发动机进气歧管。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述喷射器的颈部沿第一通道被耦连至所述真空容器，所述喷射器的出口沿第二通道被耦连至所述真空容器，所述第二通道还将所述真空容器耦连至与所述喷射器出口`的接合点下游的发动机进气歧管，所述第一和第二通道中的每一个包括止回阀，并且其中所述真空致动阀被耦连至与所述喷射器出口的接合点上游的所述第二通道。
8.根据权利要求2所述的方法，其中所述真空容器被耦连至一个或多个发动机真空消耗装置。
9.根据权利要求2所述的方法，其中所述真空容器被耦连至制动增压器、吹扫罐、充气运动控制阀和涡轮废气门中的一个或多个。
10.根据权利要求2所述的方法，其中响应于所述真空容器处的真空水平的打开包括响应于所述真空容器处的所述真空水平低于阈值而增加所述真空致动阀的打开量，并且其中抽取真空包括在所述喷射器处抽取真空直至所述真空容器处的所述真空水平超过所述阈值。
11.根据权利要求10所述的方法，其还包括在所述真空容器处的所述真空水平超过所述阈值之后关闭所述真空致动阀。
12.根据权利要求11所述的方法，其还包括在增加所述真空致动阀的打开量时调整所述进气节气门的打开量以维持进气流速。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述真空致动阀是真空致动的节流阀。
14.一种用于控制经过喷射器的动力流的方法，其包括: 当真空容器处的真空水平低于阈值时，以使位于所述喷射器上游的真空致动阀打开以增加所述动力流的第一模式运行；以及 当所述真空容器处的真空水平高于所述阈值时，以使所述真空致动阀关闭以减少所述动力流的第二模式运行。
15.根据权利要求14所述的方法，其中以所述第一模式运行包括以所述第一模式运行直至所述真空水平高于所述阈值，所述方法还包括在所述真空水平高于所述阈值之后转变为以所述第二模式运行。
16.—种发动机系统,其包括: 发动机，其包括进气歧管，所述进气歧管沿第一通道被耦连至真空容器； 在所述进气歧管上游的进气节气门； 喷射器，其被设置在跨过所述进气节气门的旁通通道中，所述喷射器的颈部沿第二通道被耦连至所述真空容器，所述喷射器的出口沿所述第一通道被耦连至所述真空容器和所述进气歧管； 真空致动阀，其被耦连在所述喷射器的进口上游的所述旁通通道中，所述真空致动阀被耦连至所述真空容器；以及 控制器，其具有用于如下操作指令: 通过使所述真空致动阀打开以增加经过所述喷射器的动力流而使所述发动机系统以第一模式运行；以及 通过使所述真空致动阀关闭以减少所述动力流而使所述发动机系统以第二模式运行。`
17.根据权利要求16所述的系统，其中当所述真空容器中的真空水平低于阈值时，使所述发动机系统以所述第一模式运行，并且其中当所述真空水平超过所述阈值时，使所述发动机系统以所述第二模式运行。
18.根据权利要求17所述的系统，其中继续以所述第一模式运行直至所述真空水平高于所述阈值，并且其中所述控制器还包括用于在所述真空水平高于所述阈值之后使发动机系统运行从所述第一模式转变为所述第二模式的指令。
19.一种用于发动机的方法，其包括:调整被耦连在喷射器上游的真空致动阀的打开量，从而改变经过所述喷射器的动力流，所述喷射器被耦连为横跨进气节气门，所述阀被耦连至真空容器。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述真空致动阀被耦连至位置传感器，所述位置传感器可通信地耦连至发动机控制器，所述方法还包括基于所述位置传感器指示所述阀的位置并且基于所指示的所述阀的位置调整发动机气流。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述位置传感器还被配置为将所述真空容器的真空水平传送给所述发动机控制器。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述真空容器被耦连至真空传感器，所述方法还包括基于所述位置传感器和所述真空传感器中的每一个指示所述阀的位置。
23.一种用于包括耦连在喷射器上游的真空致动阀的发动机的方法，其包括: 基于真空要求，通过调整所述阀的位置，调整经过所述喷射器的动力流； 基于耦连至所述阀的致动器的位置传感器的输出，指示所述阀的位置；以及 基于所述指示的所述阀的位置，调整发动机进气气流。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述真空致动阀还被耦连至真空容器，所述方法还包括基于所述位置传感器的输出指示所述容器的真空水平。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述指示包括: 响应于来自所述位置传感器的第一输出，指示所述真空致动阀是打开的并且所述容器的所述真空水平低于第一阈值；以及 响应于来自所述位置传感器的不同的第二输出，指示所述真空致动阀是关闭的并且所述容器的所述真空水平超`过第二阈值，所述第二阈值高于所述第一阈值。
【文档编号】F02D45/00GK103867325SQ201310675130
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2012年12月13日
【发明者】R·D·普斯夫 申请人:福特环球技术公司