具有喷射器、气动控制阀和可选择的吸气器的真空创建系统的制作方法

此申请要求享有申请于2014年5月30号的美国临时申请号62/005,078的优先权。

技术领域

此申请关于通过喷射器组件创建真空，并且更尤其关于连接至作为其动力源的高压力源(压力高于大气压)的喷射器组件。

背景技术：

在一些车辆中，真空被用于操作或辅助多种装置的操作。例如，举例而言，真空可被用于辅助驱动器施行刹车、操作用于涡轮增压器、采暖和通风系统、驱动系的致动器、和净化燃料蒸汽。如果车辆不能自然地产生足够的真空(比如从进气歧管)，那么单独的真空源是操作这些装置所需要的。当从涡轮增压器或机械增压器分别提供歧管真空或者增压空气时，吸气器或喷射器可以产生真空。产生的真空深度将是动力压(motive pressure)的函数。如此处所用的喷射器是连接至大于大气压的压力源的合式、分式的喷嘴组件。通过使压缩空气穿过喷射器，低压区域可在喷射器内被创建，从而使空气可以从真空储器中被抽出或可直接作于需要真空的装置，以此来减少真空储器或需要真空的装置内的压力。

当动力压超过绝对值192千帕并且不能控制动力流动速率时，一般的喷射器不能产生低于大气压的吸入压力。增压引擎通常有增压的波动，例如来自涡轮增压器或机械增压器的压缩机的气流。因此，需要改进此车辆上喷射器的性能，尤其是调节增压的气流用于对其更好的控制，包括提供进入喷射器的大致恒定的增压的流速和/或提供更大的真空深度。

技术实现要素：

在一方面，此处公开的喷射器组件提供改进的增压控制来产生引擎内子系统所需的真空。特别的，甚至当增压变化时，此处的系统通过使用调压器提供通过喷射器的恒定气流来在更广的增压范围上产生可用的真空。喷射器组件包括与喷射器流体连通的调压器，其中该调压器接收增压并且在选择的引擎条件下选择性地允许增压穿过其中的阀开口并且作为调节的增压进入喷射器。

在第一实施例中，每个调压器和喷射器都有限定通道的导管，其中通道包括文丘里(Venturi)缝隙，文丘里缝隙将通道分成会聚段和扩张段，二者都朝向文丘里缝隙变窄。在第一实施例的另一方面，调压器具有限定内室的容器部分、与所述内室流体连通的端口、和活塞，其中该活塞可操作地连接至阀机构，其中该阀机构被定位成随活塞移动来控制增压通过阀开口。端口与处于低于增压的压力下的源流体连通。在一个实施例中，调压器可包括弹簧，其将活塞偏置进入最大开口位置。

在一个实施例中，调压器的阀机构包括通过其中的通道，其中该通道具有比第二部分宽的第一部分，并且进入扩张段的阀开口被水平定向成大致长方形开口。

在另一个实施例中，调压器的阀机构包括通过其中的通道，该通道具有大致三角形部分，其中该三角形部分在尺寸上小于阀开口。

在此处的任何实施例的另一方面，喷射器组件还包括位于喷射器的文丘里缝隙下游的噪声衰减单元。噪声衰减单元容纳调节的增压流通经其中的多孔噪声衰减构件。

在第一实施例的另一方面，喷射器包括抽吸端口，其中该抽吸端口与需要真空的装置流体连通。

在第一实施例的另一方面，喷射器组件可以包括吸气器，其在喷射器的抽吸端口和需要真空的装置之间流体连通。吸气器包括限定通道的导管，其中该通道包括文丘里缝隙，文丘里缝隙将通道分成会聚段和扩张段，二者都朝向文丘里缝隙变窄。

在第二实施例中，具有与喷射器流体连通的调压器的喷射器组件具有调压器，其中该调压器接收增压并且在选择的引擎条件下选择性地允许增压穿过其中的阀门开口并且作为调节的增压进入喷射器。调压器具有限定通道的第一导管，其中该通道包括文丘里缝隙，文丘里缝隙将通道分成会聚段和扩张段，二者都朝向文丘里缝隙变窄。调压器具有活塞，其中该活塞可操作地连接至阀机构，其中该阀机构被定位成随活塞移动来控制增压通过阀开口，并且阀机构包括通过其中的通道，其中该通道包括渐窄部分，其中该渐窄部分窄于阀开口。

在第二实施例的一方面，调压器包括限定袋部的第二导管，阀机构设置于袋部中。袋部限定第二文丘里缝隙。调压器还包括限定内室的容器部分和与内室流体连通的端口。端口与处于低于增压的压力下的源流体连通。

在第二实施例的另一方面，喷射器组件可包括吸气器，其中该吸气器在喷射器的抽吸端口和需要真空的装置之间流体连通。

在第三实施例中，引擎系统被公开，其包括：涡轮增压器，具有压缩机；此处公开的任何一个喷射器系统，与压缩机流体连通；和需要真空的装置，与喷射器流体连通。于此，来自压缩机的增压流体与调压器的第一会聚段流体连通。调压器包括限定内室的容器部分、与内室流体连通的端口、和活塞，其中该活塞可操作地连接至阀机构，其中该阀机构被定位成随活塞移动来控制增压通过阀开口。在一个实施例中，端口与处于低于增压的压力下的源流体连通，并且阀机构包括通过其中的通道，其中该通道包括渐窄部分，其中该渐窄部分窄于阀开口。

附图说明

图1是如此处公开具有喷射器组件的引擎的示意图表。

图2是喷射器组件的实施例的侧视平面图。

图3是图2喷射器组件的纵向截面图。

图4是通过门构件和袋部、垂直于图3的纵向截面图、在最大开口位置A截取的调压器的截面。

图5是通过门构件和袋部、垂直于图3的纵向截面图、在中间开口位置B截取的调压器的截面。

图6是通过门构件和袋部、垂直于图3的纵向截面图、在最小开口位置C截取的调压器的截面。

图7是喷射器-吸气器组件的实施例的侧视平面图。

图8是图7喷射器-吸气器组件的纵向截面图。

具体实施方式

以下详细描述将描述发明的一般原则，其中的例子在附图中额外描述。在附图中，类似附图标记指示相同或功能上相似的元件。

如此处所用的“流体”指任何液体、悬浊液、胶质、气体、等离子体、或其组合物。

图1示出了用于给车辆真空系统提供真空的一个示例实施例，其中该系统通过具有此处公开的和参照图2-6描述的喷射器组件或此处公开和参照图7-8描述的喷射器-吸气器组件而改进。现参照图1，内燃机引擎10包括多个气缸，图1中示出其中一个气缸，该内燃机引擎10被电子引擎控制器12控制。引擎10包括燃烧室30和气缸壁32，活塞36置于气缸壁中并且连接至曲轴40。燃烧室30被示出分别通过进气阀52和排气阀54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气和排气阀可通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。可替换地，进气和排气阀中的一个或多个可通过电磁控制阀线圈和电枢总成操作。进气凸轮51的位置可被进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可被排气凸轮传感器57确定。

燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射入气缸30，这被所属领域技术人员理解为直接喷射。可替换地，燃料可被喷射入进气口，这被所属领域技术人员理解为进气口喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号FPW脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料通过燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66，其中该燃料系统包括燃料箱、燃料泵、和燃料分供管(未示出)。燃料喷射器66被供应来自响应控制器12的驱动器68的操作电流。另外，进气歧管44被示出为与可选择的电子节流阀62连通，其中该进气歧管调节节流阀板64的位置来控制来自进气增压室46的气流。

压缩机162从进气口42抽吸空气来供应增压室46。排放气体使涡轮164旋转，其中该涡轮经由轴161耦合于压缩机162。真空操作的排气门致动器72允许向旁路涡轮164排放气体来使增压可以在不同操作条件下被控制。经由真空储器138或直接从喷射器组件200向排气门致动器72供应真空。真空储器138可从进气歧管44经由进气歧管真空流控制阀24和止回阀60被供应真空。进气歧管真空流控制阀24经由来自控制器12的电信号被操作。在一些例子中，止回阀60可以被省略。真空储器138也可经由喷射器组件200的喷射器20被供应真空。调压器22可被控制而选择性地打开，以在高于大气压的压力下允许压缩空气(增压)从涡轮增压器的压缩机162穿过喷射器20。压缩空气穿过喷射器20并且在喷射器20内创建低压区，以此给真空储器138或直接给需要真空的装置202(图2)比如排气门阀72提供真空源。

如图1示出，流经喷射器20的空气返回至位于压缩机162上游位置处的进气系统，但是可被排放至系统的任何部分，其中该部分在相同于或大致相似于大气压或者低于增压的压力的条件下。在可替换的例子中，流经喷射器20的空气可经由到达进气歧管的导管返回至进气系统，其中该进气歧管在节流阀62的下游位置与压缩机162的上游位置处。在可替换的配置中，阀可被置于喷射器20的出口与进气歧管44之间以及喷射器20的出口和进气口42之间。

在图1中，止回阀63保证空气不会从喷射器20至真空储器138或者至需要真空的装置202，例如，排气门阀72或者制动助力器140。如图3所示，止回阀63可被包括在喷射器20中。真空储器138经由止回阀65给制动助力器140提供真空。真空储器138也可给其它真空消耗器提供真空，比如涡轮增压器排气门致动器、采暖和通风致动器、驱动系致动器(例如四轮驱动致动器)、燃料蒸汽净化系统、引擎曲轴箱通风设备、和燃料系统泄漏检测系统。可替换地，喷射器组件200可直接给任何这些真空消耗器供应真空。止回阀61限制空气从真空储器138至第二真空消耗器(例如除车辆制动系统的真空消耗器)。制动助力器140可包括内真空储器，并且它可增强刹车踏板150提供给主缸148用于施行车辆刹车(未示出)的力。

点火系统88响应于控制器12经由火花塞92给燃烧室30提供点火火花。宽域废气氧(UEGO)传感器126被示出为耦合于催化转化器70上游的排气歧管48。可替换地，双态废气氧传感器可代替UEGO传感器126。

控制器12在图1中示出作为通用的微型计算机，其包括：微处理器元件102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、永久记忆性存储器110和通用的数据总线。控制器12被示出为从耦合于引擎10的传感器接收多种信号，除了那些之前讨论的信号，包括：来自耦合于冷却套管114的温度传感器112的引擎冷却剂温度(ECT)；耦合于加速器踏板130、用于感测通过脚132调整的加速器位置的位置传感器134；耦合于刹车踏板150、用于感测刹车踏板位置的位置的传感器154；用于确定尾气点火的爆震传感器(未示出)；由耦合于进气歧管44的压力传感器121测出的引擎歧管压力的测量值(MAP)；由耦合于增压室46的压力传感器122测出的增压的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的引擎位置传感器；从传感器120(例如热线气流计)测出的进入引擎的空气量的测量值；和从传感器58测出的节流阀的位置的测量值。气压表压力也可被感测(传感器未示出)用于通过控制器12处理。在本描述优选的方面，引擎位置传感器118在曲轴每旋转一周产生预定数量的等距脉冲，引擎速度(RPM)可以从该预定数量被确定。

图1中描述的引擎无意为限制并且可以是或被包括在混合动力车中的电马达/电池系统中或柴油引擎中。

现在参照图2，喷射器组件200以放大图示出。喷射器组件200包括调压器22，其被连接用于接收增压并且通过导管204连接于喷射器20，导管204提供调压器与喷射器之间的流体连通，其特别地允许增压在所选的引擎条件下流经调压器并且流入且穿过喷射器。调压器22包括壳体201，壳体可包括容器部分230和盖部232，其中该盖部限定内室203(图3)并且具有与室203流体连通的端口208。端口208通过盖部232进入室201，还可通过容器部分230进入，且与大气流体连通。端口208可允许空气流入室203或者作为让空气排出室203的通风孔。优选地，盖部232密封连接于容器部分230。

参照图3-6，壳体201和其内部部件共同地是用于阀机构220的致动器205。在室203中有活塞210，其中该活塞具有连接于阀机构220的杆214。杆214具有靠近阀机构220的近端252(其可在此被称作耦合端)和从阀机构220移除的远端254(图4中标出)。在这个实施例中，阀机构220包括具有阀开口224的导管222和袋部226，并且包括门构件228，该门构件可至少部分地接收在袋部226中并且具有贯通其中的通道229。最好如图3所示，袋部226将导管222分成会聚段223a和扩张段223b，它们交汇于袋部来限定阀开口224。会聚段223a和扩张段223b都限定连续、逐渐变细的内通道，该通道随其接近阀开口224变窄，因此在阀开口224处具有最小的内部尺寸并且随其穿过调压器22在增压上产生文丘里效应(Venturi effect)。如图3所示，会聚段223a具有开口240，该开口从此引导进入室203的在活塞210下方的下部203b，以使得增压可作用于活塞面227，其中该活塞面227与弹簧212放置的面相反。

如图4-6所示，门构件228连接于活塞210，以使得致动器205控制门构件228在多个位置之间的移动。当法向力大于增压施加于活塞面227的力时，活塞210被弹簧212施加在其上的法向力推动至如图4所示的最大打开位置(位置A)，其中弹簧具有抵靠活塞210安置的一端以及抵靠盖部232安置的另一端。如图5和6所示，当弹簧212施加的法向力被作用于活塞面227的增压克服时，活塞210被向上推。图6描述相对于阀开口224的闭合位置C，其中也可以是通过壳体201或其特征而允许活塞210行进的最大距离。图5描述中间开口位置B，其中增压足够大来移动活塞210，其行进距离小于图6中所示的最大距离。图5仅仅是中间位置的一个实施例。在最大打开位置A与最小打开位置B(未示出)之间的多个中间位置是可能的并且将响应于增压的变化，其可通过弹簧212的选择而被调整。

阀机构220可通过轨道系统连接于活塞210，其中该轨道系统提供门构件228沿着导管222的中央纵轴的滑动移动。轨道系统(仍参照图4-6)包括沟槽264，其邻近杆214的近端252、位于杆的相反侧。门构件228包括滑动器266，其被形状被设计且被配置成可滑入沟槽264。活塞210的杆214的远端254可延伸远离于活塞、在阀机构反面，并且，如图4-6所示，被接受在盖部232内的引导通道246中，其中该引导通道提供与致动器205的对准并且阻止弹簧212和/或活塞210的扭曲和/或屈曲。

仍参照图4-6，活塞210还可包括围绕其外周边的密封构件234，作为唇部密封件抵靠室203的内表面。活塞210的外周边可包括其中设置有密封构件234的环形凹槽236。在一个实施例中，密封构件234可以是O型环、V型环、或X型环。可替换地，密封构件234可以是由密封材料制成的任何其他环形密封件，用于密封接合于另一构件。随着活塞移动通过其行进的范围,密封构件234所接触的室203可以用材料242作为内衬，其中该材料可是涂层或者材料的圆环，其减少密封构件的磨损(摩擦)并且还可增强密封件将室203分离成其上部230a和其下部203b。

如图4-6所示，阀开口224是大致长方形形状开口，其以长方形的长边水平定向作为上侧和下侧而定向。进一步地，为了促成最大开口、中间开口、和闭合位置A-C，门构件228包括通道229，其中该通道具有宽于下部248和中部247的上部246，其中该中部从较宽的上部246向较窄的下部248逐渐地、连续地变细。上部246可以是大致长方形来匹配阀开口224。下部248可以是尺寸上小于阀开口224的大致三角形，因此门构件228闭合阀开口224的部分。如图4-6中描述，通道229可以是不规则五边形，其中上部246是大致长方形来在尺寸上大致匹配阀开口，并且中部247和下部248一起限定通道229的大致三角形部分。

参照回图2-3，喷射器20包括下本体部分306和上本体部分308，其中当装配在一起时可在其之间限定止回阀311。止回阀可被构造或具有相似于那些描述在共同待审的申请于2015年1月20日的专利申请No.14/600,598和/或申请于2014年10月8日的No.14/509,612中的特征，其中该申请每一个整体通过参照包含与此。下本体部分306限定导管322，其中该导管包括文丘里缝隙324，其中该缝隙将导管322分成会聚段323a和扩张段323b，二者限定连续地、逐渐地变细的内通道，其中该内通道随其接近文丘里缝隙324而变窄并且，随调节的增压从调压器22穿过并且进入喷射器20，而对调节的增压产生文丘里效应。因此，会聚段323a的动力端口326连接至调压器22的排气端口272。

排气端口328可包括噪声衰减单元260。噪声衰减单元260大致与描述于共同待审的全部包含于此的申请于2014年12月9日的专利申请No.14/565,075的单元相似。噪声衰减单元260包括位于文丘里缝隙324下游并且设置为增压空气流经其中的多孔噪声衰减构件350。为了将多孔噪声衰减构件350保持于此位置，排气端口328以第一筒部352终止。第二筒部354配适于第一筒部352来将噪声衰减构件350封闭在限定于其间的封闭室356中。多孔噪声衰减构件350可以是多孔材料盘，其中该盘具有通过其中的大致中心孔或通过其中的多个钻孔，和/或部分孔来接收多个对准销358。多孔噪声衰减构件350可替换地是连续的多孔材料栓，其中该栓只有通过其中的一个通道，成为被其自然孔限定的通道，即，无放大钻孔出现。连续栓可以是任何形状和配置来配适于喷射器选择的部分内，但如描述的是盘状。噪声衰减构件的多孔特性造成噪声压力波通过干扰其自身而降低，但应当是具有适当的尺寸和形状而不会过度地限制流体流。多孔噪声衰减构件20可由多种材料制成，包括金属、塑料、陶瓷、或者玻璃。噪声衰减构件可由金属丝、机织或编织织物、烧结的颗粒、机织或编织纤维制成，但不限于此。

上本体部分308限定抽吸端口332，该抽吸端口中具有与止回阀331和下本体306中的文丘里缝隙324流体连通的一个或多个开口334。因此随着调节的增压流过文丘里缝隙324，产生吸力来将流体流从抽吸端口332抽入文丘里缝隙324。抽吸端口332可连接于需要真空的装置202，需要真空的装置还包括真空储器138。

在操作中，调压器22中的阀机构220用弹簧212来使门构件228处于图4的最大开口位置A，作为其常规位置。活塞210处于这个常规位置并且通过弹簧力保持固定在这个位置，直到阈值力通过增压施加于活塞面227。随着增压开始超过阈值力，所述门构件228开始向闭合位置移动。当增压超过预定值时，门构件可被移至图6中示出的闭合位置C。有着多种形状的通道229的喷射器组件200提供以下优势：随着增压变化，通过阀开口的气流的尺寸改变，这提供了通过喷射器的恒定气流并且产生了在更大范围的增压上可用的真空。

现在参照图7-8，喷射器-吸气器组件300被描述为包括如以上关于图2-6描述的喷射器20、调压器22、和任选的噪声衰减单元260，但另外包括吸气器400，其中该吸气器具有与喷射器20的抽吸端口332流体连通的其排气端口或吸气器出口412。导管402可将二者连接在一起。吸气器400大致描述于以上参照的共同待审的专利申请No.14/600,598、No.14/509,612、和/或No.14/565,075。

吸气器400包括本体406，其中该本体限定通道404并且具有三个或更多个端口，其中该端口可连接于引擎或连接至其上的部件。端口包括：(1)动力端口408，其中可连接于处于大气压下的源，通常为干净的空气，例如，来自引擎进气空气过滤器；(2)抽吸端口410，其可经由可选的止回阀411连接于需要真空的装置202或真空储器138；(3)吸气器出口412，其连接至位于引擎节流阀下游的引擎进气歧管；以及可选择地，(4)旁路端口414。为了分别将端口连接于管或引擎的其它部件，各端口408、410、412、414中的每一个可在其外表面上包括连接器特征。

止回阀411优选地设置为防止流体从抽吸端口410流至需要真空的装置202。在一个实施例中，需要真空的装置可以是废气门阀。在另一个实施例中，需要真空的装置202是液压阀。旁路端口414可连接于需要真空的装置202并且，可选择地，可包括止回阀420，该止回阀设置为控制流体流至旁路端口414或从旁路端口414流向应用装置202。

在操作中，增压从涡轮增压器压缩机进入调压器22并且流经门通道229(在调压器中的文丘里缝隙)到达并且随后穿过喷射器20中的文丘里缝隙324，来抽吸空气通过喷射器的抽吸端口332，并且因其连接于吸气器出口412而抽吸动力流通过吸气器400，由此抽吸空气通过吸气器的进气端口410。相较于图2-6的喷射器组件200单独产生的，这个系统由流体(通常空气)通过抽吸端口410和332抽吸的组合效果产生更深的真空，并且在喷射器单独不产生特定系统或装置运行所需的真空的深度的系统中这是有利的。

此处公开的系统提供改进的增压控制，来产生用于引擎系统中子系统所需的真空。特别地，此处的系统提供通过喷射器的恒定气流，甚至在增压变化时，在更广范围的增压上产生可用的真空。

已仔细描述所述发明并且参照其优选实施例，应是明显，在不背离所附权利要求限定的发明范围的情况下，修改和变化是可能。