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】本发明涉及用于产生真空的方法和系统。提供用于提高连接到发动机系统的喷射器的真空产生效率的方法和系统。通过打开在喷射器上游的节气门，以较快速率在喷射器处产生真空，但产生到较低水平。然后，通过关闭在喷射器上游的节气门，提升真空到较高水平，但以较低的速率。
【专利说明】用于真空产生的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及提高连接到发动机系统的喷射器的真空产生效率。
【背景技术】
[0002]车辆系统可以包括使用真空致动的各种真空消耗装置。例如，这些可以包括制动助力器。这些装置所使用的真空可以由专用真空泵提供。在其他实施例中，一个或多个喷射器可以连接在发动机系统中，该发动机系统可以利用发动机气流并使用它来产生真空。

【发明内容】

[0003]本发明的
【发明者】已经认识到喷射器配置可能停止在减小出口压力的情况下提供增加的真空。本
【发明者】已进一步发现，如果目标入口(motive inlet port)处的压力减小，喷射器可以继续在减小出口压力的情况下提供增加的真空。因此，通过以此方式调节通过喷射器的目标空气流速以保持喷射器的压力比(即，相对于喷射器目标流动入口压力的喷射器出口压力)处于或高于阈值比(例如，处于或高于0.71)，甚至当源真空减少时，现有喷射器仍可以继续产生较深的极限真空。
[0004]在一个示例中，上述问题可以至少部分地通过用于发动机的方法解决，该方法包括:在第一操作模式期间，关闭在连接到进气歧管的喷射器上游的节气门，以增加喷射器的真空产生水平；和在第二操作模式期间，打开该节气门，以增加喷射器的真空产生速率。以此方式，在较低的歧管真空下实现快速的真空排气(pump-down),和在较高的歧管真空下在喷射器处实现较深的真空。
[0005]作为示例，发动机系统可以包括连接到在增压空气冷却器上游连接的导管中的进气歧管的喷射器，该导管平行于进气通道。第一喷射器节气门可以直接连接在喷射器上游，其间没有其他装置或流动连接器，以便能实现在喷射器处压力减小。第二进气节气门可以连接到在进气通道中的增压空气冷却器下游的进气歧管。在进气歧管真空较低的条件期间，至少一部分进气可以在第一节气门打开第一量的情况下流过导管内的喷射器，以产生用于发动机真空消耗装置(例如制动助力器)的真空。通过在第一节气门打开更多的情况下使空气流过喷射器，通过喷射器的高吸气流率或泵取流率可以被有利地用于迅速提升真空消耗装置的真空水平。然而，获得的极限真空水平可能不足够深，例如，获得的水平可能低于期望的真空水平。当进气歧管真空较高时(例如在低负荷条件期间)，期望的真空水平可以通过在第一节气门打开比第一量更关闭的第二量的情况下使空气流过喷射器获得。通过在第一节气门关闭更多的情况下使空气流过喷射器，喷射器上游的压力可以降低，以将极限真空水平提升到期望的真空水平，即使以较低的泵取流速。对第一节气门的调整可以通过对第二节气门的相应调整进行补偿，以保持到进气歧管的气流。因此，当第一节气门的打开增加时，第二节气门的打开可以相应地减少，反之亦然。
[0006]以此方式，高的真空泵取速率和较深的极限真空均可以使用现有的发动机系统喷射器实现。通过打开直接在喷射器上游的节气门以提升上游压力，迅速的真空排气可以在较低的歧管真空期间实现。然后，通过关闭在喷射器上游的节气门以降低上游压力，较深的真空水平可以在较高的歧管真空期间以较低的泵取速率实现。在一个示例中，较深的真空可以被有利地用于在高的g力下提供真空到用于单制动停止(例如，“紧急停止”)的制动助力器。总的说来，在没有明显增加组件成本或复杂性的情况下，喷射器的真空产生效率得到增加。
[0007]在另一示例中，用于发动机的方法包括通过增加连接在喷射器上游的节气门的打开，以第一较高速率在连接到进气歧管的喷射器处产生真空并达到第一较低真空水平；和通过减少该节气门的打开以第二较低速率将喷射器处的真空从第一水平提升到第二较高
真空水平。
[0008]在另一示例中，减少节气门的打开包括完全关闭节气门。
[0009]在另一示例中，通过打开该节气门产生真空和通过关闭该节气门提升真空是响应于期望的真空水平处于或高于第二水平的。
[0010]在另一示例中，产生的真空存储在连接到发动机真空消耗装置的真空储蓄器中，并且其中期望的真空水平是基于车辆速度的。
[0011]在另一示例中，该节气门是第一节气门，并且其中喷射器和第一节气门中的每个都在增压空气冷却器上游连接到进气歧管。
[0012]在另一示例中，该方法进一步包括根据第一节气门的打开调整在所述增压空气冷却器下游连接到进气歧管的第二节气门的打开。
[0013]在另一示例中，所述调整包括:当第一节气门的打开增加时，减少第二节气门的打开；和当第一节气门的打开减少时，增加第二节气门的打开。
[0014]在另一不例中，提供了一种车辆系统。该车辆系统包括:包含进气歧管的发动机；连接到增压空气冷却器的压缩机；真空消耗装置；在所述增压空气冷却器上游连接到进气歧管的喷射器；在喷射器上游连接的第一节气门；和控制器，其具有指令，用于当进气歧管和真空消耗装置中每个的真空水平高于阈值时，关闭第一节气门以减少喷射器上游的压力。
[0015]在另一示例中，关闭第一节气门以减少喷射器上游的压力包括在喷射器处产生真空和以第一较慢速率增加真空消耗装置的真空水平。
[0016]在另一示例中，该系统进一步包括在增压空气冷却器下游连接到进气歧管的第二节气门，其中该控制器包括进一步的指令以用于响应于第一节气门的关闭而增加第二节气门的打开。
[0017]在另一示例中，该控制器包括进一步的指令，以用于打开第一节气门以便以第二较快速率增加真空消耗装置的真空水平；和响应于第一节气门的打开而减少第二节气门的打开。
[0018]在另一示例中，真空消耗装置是连接到车轮制动器的制动助力器。
[0019]在另一示例中，第一节气门被气动地操作，并且其中关闭第一节气门包括响应于喷射器的压力比下降到或低于阈值比，至少部分地关闭第一节气门。
[0020]将会理解的是，提供上述说明内容以简化的形式介绍在下面的【具体实施方式】中进一步描述的一系列概念。这不意欲确定要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求书限定。另外，要求保护的主题并不限于解决在上面或在本公开 的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
【专利附图】

【附图说明】
[0021]参照附图，通过阅读非限制性实施例的下列【具体实施方式】，将更好地理解本公开的主题，其中:
[0022]图1示出发动机系统的示意图，该发动机系统包括喷射器和连接在喷射器上游的节气门。
[0023]图2描述了在上游节气门处于打开或关闭位置的情况下的喷射器的实施例。
[0024]图3示出当节流和未节流时在喷射器处的真空产生的图示。
[0025]图4示出高层次流程图，其图示说明可以实施用于控制喷射器节气门的打开以提闻真空广生效率的程序。
[0026]图5-6示出在喷射器处的真空产生过程中执行的示例喷射器节气门调整。
【具体实施方式】
[0027]提供了用于提高在连接到发动机系统的喷射器处的真空产生的方法和系统，该发动机系统例如为图1的发动机系统。节气门可以直接连接在喷射器上游，如图2中所示，并且该节气门的位置可经调整以改变在喷射器上游的压力(图3)。通过选择性地减少在喷射器上游的压力，较深的真空可以以较低的吸气速率实现。控制器可经配置为执行例如图4的示例程序的控制程序，以便以节气门打开的第一模式操作喷射器，以便以较快速率产生较低的真空水平，或以节气门关闭的第二模式操作喷射器，以便以较慢速率产生较高的真空水平。在图5-6中描述了示例调整。以此方式，可以实现较高的真空排气速率和较深的真空排气两者的优点。图1示出包含发动机12的示例发动机系统10。在本示例中，发动机12是车辆的火花点火发动机，该发动机包括多个汽缸14，每个汽缸包含一个活塞。如本领域的技术人员所熟知的，每个汽缸14中的燃烧事件驱动活塞，活塞进而使曲轴16转动。另夕卜，发动机12可以包括多个发动机气门，该气门连接到汽缸14并控制多个汽缸14中的进气和排气。
[0028]发动机12包括发动机进气装置23和发动机排气装置25。发动机进气装置23包括沿进气道18流体地连接到发动机进气歧管24的进气门22。空气可以从包括与车辆的环境连通的空气净化器33的进气系统(AIS)进入进气道18。节气门22的位置可以经由提供至通常称为电子节气门控制(ETC)的配置的节气门22所包含的电动马达或执行器的信号由控制器50改变。以此方式，可以操作节气门22，以改变提供至进气歧管和多个汽缸14的进气。进气装置23可以包括质量空气流量传感器58 (在进气道18中)和歧管空气压力传感器60 (在进气歧管24中)，以提供各自的信号MAF和MAP到控制器50。
[0029]发动机排气装置25包括通向引导排气到大气的排气通道35的排气歧管48。发动机排气装置25可以包括安装在紧密连接位置中的一个或多个排放控制装置70。一个或多个排放控制装置可以包括三元催化剂、稀NOx捕集器、柴油微粒过滤器、氧化催化剂等。将会理解的是，其他组件可以包括在该发动机中，例如各种阀和传感器，如本文中进一步详细阐述。
[0030]在一些实施例中，发动机系统10是一种增压发动机系统,其中该发动机系统进一步包括增压装置。在本示例中，进气道18包括用于使沿进气道18接收的进气充气增压的压缩机90。增压空气冷却器26 (或中间冷却器)连接在压缩机90下游，用于在增压的空气充气输送到进气歧管之前冷却该增压的空气充气。在增压装置为涡轮增压器的实施例中，压缩机90可以连接到发动机系统10的发动机排气装置25中的涡轮(未示出)并由其驱动。另外，压缩机90可以至少部分地由电动马达或曲轴16驱动。
[0031]可选的旁路通道28可以连接穿过压缩机90，以便将压缩机90压缩的进气的至少一部分转移回压缩机上游。通过旁路通道28转移的空气量可以通过打开位于旁路通道28中的压缩机旁通阀(CBV)30控制。通过控制CBV30，和改变通过旁路通道28转移的空气量，在压缩机下游提供的增压压力可以得到调节。这能够实现增压控制和喘振控制。
[0032]平行于进气道18的导管80可经配置为经由喷射器160将从空气净化器33接收的进气的一部分转移到进气歧管24。导管80可以在增压空气冷却器26上游且在压缩机90下游的一点处连接到进气道18。喷射器160可以是喷射器、注射器、排泄器、文氏管、喷射泵或类似无源装置。如图2中进一步详细阐述的，喷射器160可以具有上游目标流动入口、喉管或引气入口和混合流动出口，其中空气通过该目标流动入口进入喷射器，该喉管或引气入口经由第一止回阀40与真空储蓄器38连通，通过喷射器160的空气可以经由该混合流动出口退出并被引导到进气歧管24。喷射器出口可以经由止回阀72连接到进气歧管。当进气歧管中的空气压力高于导管80中的空气压力时，止回阀72可允许气流保持在进气歧管中且不倒流通过喷射器160。因此，如果进气歧管中的空气压力较高，空气可以流过喷射器并进入导管82内，空气可以从导管82被引导回压缩机90上游的进气道。通过导管82从喷射器下游到压缩机上游的流动方向可以由止回阀74确保。因此，所述系统中的高压力点(压缩机出口)可以总是连接到喷射器入口，并且喷射器出口点经由止回阀自动路由到最低压力点。在可替换的实施例中，如果具有成本效益，可以使用主动控制的阀代替被动止回阀。流过目标入口的空气可以被转换成喷射器160中的流动能量，由此产生连通到喉管(或引气入口)的低压并在喉管处抽真空。如果喷射器的目标入口和真空储蓄器中的压力平衡，第一止回阀40允许真空储蓄器38保持任何其真空。在本示例中，喷射器是三端口装置，包括目标入口、混合流动出口和喉管/引气入口。然而，在抽吸器的可替换实施例中，例如止回阀40的止回阀可以集成到喷射器内。
[0033]真空储蓄器38也可以直接从进气歧管24接收真空。如果进气歧管24和真空储蓄器中的压力平衡，第二止回阀68允许真空储蓄器38保持任何其真空。止回阀68被称为旁通路径，为从增压器到进气歧管的空气提供高流速路径。当增压器压力高于歧管压力时，这个流动路径占主导地位。真空储蓄器38可以连接到发动机真空消耗装置39。例如，真空消耗装置39可以是连接到车轮制动器的制动助力器，其中真空储蓄器38是在制动助力器的隔膜后的真空腔。其中，真空储蓄器38可以是内部真空储蓄器，其经配置为放大车辆操作者15经由制动器踏板154提供的用于应用车辆车轮制动器(未示出)的力。制动器踏板154的位置可以由制动器踏板传感器152监控。在可替换的示例中，真空储蓄器可以是包含在燃料蒸气净化系统中的低压储存箱。
[0034]导管80可以进一步包括直接连接在喷射器160上游的节气门150。具体地，节气门150可以连接到喷射器160，在喷射器与节气门之间没有流动装置或连接器。如本文所使用的，在导管80中连接到喷射器160的节气门150可以是第一节气门(这里也称为喷射器节气门)，而在进气通道中连接到进气歧管24的节气门22可以是第二节气门(这里也称为进气节气门)。以此方式，发动机系统10可以包括在增压空气冷却器26上游连接到进气歧管的第一节气门和在增压空气冷却器26下游连接到进气歧管的第二节气门。
[0035]如参照图2-4详细阐述的，控制器50可以经配置为调整第一节气门150的打开，以改变在喷射器的上游区域内的压力，由此影响在喷射器处的吸气流率以及在喷射器处实现的极限真空。具体地，控制器可以将第一节气门设置到第一位置，在该第一位置，第一节气门打开较高程度(例如，完全打开或打开更多)，以增加在喷射器上游的压力，从而增加吸气流率和使在喷射器处的真空下拉(pull-down)的速率能够增加。例如，在歧管真空较低的条件期间(例如，在增压发动机操作期间)，第一节气门150可以转移到第一打开更多的位置。通过在第一节气门150打开更多的情况下使空气流过喷射器160，通过喷射器的高吸气流率或泵取流动速率可以被有利地用于迅速提升真空储蓄器38的真空水平，使得充足的真空可以由真空消耗装置39使用。然而，获得的极限真空水平可能不足够深(例如，真空水平可能低于期望的真空水平)。
[0036]因此，在另一示例中，控制器50可以设置第一节气门150到第二不同位置，在该第二不同位置，第一节气门打开到更小程度(例如，完全关闭或相对于第一位置关闭更多)，以减少在喷射器上游的压力，由此减少吸气流率并使在喷射器处抽取的真空水平以较慢速率增加。例如，在歧管真空较高的条件期间(例如，在非增压发动机操作期间)，第一节气门150可以转移到第二关闭更多的位置。通过在第一节气门150打开较小的情况下使空气流过喷射器160，通过喷射器实现的较深的极限真空水平可以被有利地用于将真空储蓄器38的真空水平提升到期望的水平，即使与在第一节气门位于第一打开更多的位置的情况下在喷射器处产生真空相比，可能以更慢的速率增加。
[0037]对第一节气门150的调整可以通过对第二节气门22的相应调整而进行补偿。通过执行相应的调整，到发动机进气歧管的气流被保持在期望的水平。作为一个示例，响应于第一节气门的打开的增加(例如当第一节气门朝向第一打开更多的位置移动时)，第二节气门的打开可以相应地减少(例如，第二节气门可以移动到关闭更多的位置)。同样地，响应于第一节气门的打开的减少(例如当第一节气门朝向第二较小打开的位置移动时)，第二节气门的打开可以相应地增加(例如，第二节气门可以移动到打开更多的位置)。
[0038]发动机系统10也可以包括控制系统46,该控制系统46包含控制器50、传感器51和执行器52。不例传感器包括发动机转速传感器54、发动机冷却剂温度传感器56、质量空气流量传感器58和歧管空气压力传感器60。不例执行器包括发动机阀、CBV30、第一喷射器节气门150和第二进气节气门22。控制器50可以进一步包括具有用于操作该发动机的指令、程序和/或代码的实体存储器。图4中示出了由控制器50执行的示例程序。
[0039]以此方式，图1的系统提供一种发动机系统，该系统能够在第一操作模式期间关闭在连接到进气歧管的喷射器上游的节气门，以增加喷射器的真空产生水平。然后，在第二操作模式期间，该系统能够打开该节气门，以增加喷射器的真空产生速率。这里，该节气门可以在第一操作模式期间关闭较大程度，并且然后在第二操作模式期间关闭较小程度。换句话说，该节气门可以在第一操作模式期间打开较小程度，并且然后在第二操作模式期间打开较大程度。
[0040]现在转向图2，其示出了第一节气门连接在其上游的图1的进气喷射器的示例实施例。具体地，图2在200处示出在上游喷射器节气门打开的情况下操作喷射器的实施例，并在250处示出在节气门关闭的情况下操作喷射器的实施例。将会理解的是，先前在图1中介绍的组件在图2中被类似地编号并且不再重新介绍。
[0041]喷射器160可以接收在喷射器的上游区域202中的目标流。上游区域对应于位于喷射器喉管204的上游的喷射器的区域。在通过喉管204之后，混合流可以流入喷射器的下游区域206内，也就是，位于喷射器喉管的下游的区域。由于喷射器喉管处的狭窄区域，流过喷射器的空气的速度可以在喉管处增加(相对于在上游或下游区域中的空气的速度)，并且由于文丘里效应(也称为伯努利效应)，空气流的压力可以相应地减少(相对于在上游或下游区域中的空气的压力)。因此，目标速度在喉管处保持为音速，同时该速度增加。如果流率足够，音速速度在喉管处形成。在喉管后，速度可以变成超音速(例如在拉瓦尔喷管中)。压力下降可以从喉管抽出作为真空，并且也被公知为吸气流。因此，在喉管处的速度不仅确定吸气流率，而且确定实现的极限真空。如本文所使用的，极限真空指在零吸气流率下实现的真空。
[0042]本发明的
【发明者】已经认识到，在喉管处的速度和因此的吸气流率和极限真空可以根据穿过喷射器的喉管的压力差而变化。具体地，通过防止压力比降到阈值比以下(例如，防止降到凭经验确定的0.71的比以下)，可以在所有条件下优化喷射器性能。因此，节流提高喷射器的压力比。因此，通过改变喷射器的上游区域中的压力，可以改变在喷射器处产生的真空的特性。具体地，在喷射器与节气门之间没有流动装置或流动连接器，直接在喷射器上游设置的节气门150可以被有利地用于改变喷射器的上游区域中的压力，并由此提供期望的极限真空或期望的吸气流率。
[0043]如图1中所描述的，上游节气门150和喷射器160可以在与进气道平行的导管中连接到进气歧管，其中该导管连接到增压空气冷却器上游的进气道。在歧管真空较低的条件(如中等负荷条件)期间，至少一部分进气可以被引导到该导管内，在该导管中，在节气门打开第一较大的量(或处于第一打开更多的位置)的情况下，空气流过喷射器，以产生用于发动机真空消耗装置(如制动助力器)的真空。通过在第一节气门打开较多的情况下使空气流过喷射器，通过喷射器的高吸气流率或抽取流率被有利地用于迅速将真空消耗装置的真空水平提升到第一水平。
[0044]图2在200处示出处于第一位置、打开第一(较大)量的节气门。这里，当节气门150打开更多(例如，如图所示，完全打开)时，在喷射器的上游区域202中(在节气门150的任一侧上)的压力可能约为IOOkPa,而在喷射器的下游区域206中的压力可能约为30kPa。也就是说，在上游区域中在节气门150两端可能没有压力差异，而在喷射器喉管204两端的压力差异较高(这里约为70kPa)。喉管区域两端的这个较高压力差导致穿过喉管的目标空气流的较高速度，以及因此较高的吸气流率。然而，实现的极限真空可能较低。例如，实现的极限真空可以约为65kPa。
[0045]因此，实现的极限真空的该第一水平可能低于期望的真空水平。因此，为了实现期望的真空水平，在歧管真空较高的条件期间(例如在非增压条件期间)，在节气门打开小于第一量的第二量(或处于第二位置)的情况下，空气可以流入导管，并通过喷射器。这里，第二位置可以是与节气门处于第一位置时相比节气门关闭更多的位置。通过在节气门关闭更多的情况下使空气流过喷射器，在喷射器上游的压力可以降低，以将极限真空水平提升到期望的真空水平，即使以较低的吸气流率。
[0046]图2在250处示出节气门处于第二位置，打开第二 (较小的)量。这里，节气门打开减少(例如，完全关闭，如图所示，或部分关闭)。这里，当节气门150关闭更多时，在节气门上游的喷射器的上游区域202中的压力可能约为IOOkPa,而在节气门下游的喷射器的上游区域202中的压力可能约为70kPa。也就是说，通过调整节气门的位置，喷射器上游区域中的压力降低约30kPa。压力的这种下降导致穿过喉管的目标流速的下降和穿过喉管的压力差减小。在所描述的示例中，直接在喉管上游的喷射器区域可能处于约70kPa，而喷射器的下游区域中的压力可能为约30kPa。也就是说，与当节气门在第一位置打开更多时相比，穿过喷射器喉管区域的压力差更小(这里约为40kPa)。穿过喉管区域的这个较低的压力差导致喉管处的较低的压降，和因此较低的吸气流率。然而，极限真空水平可能更高。例如，极限真空水平可能约为80kPa。因此，通过将节气门从第一打开更多的位置(在200处)转换到第二关闭更多的位置(在250)，极限真空从第一较低水平提升到第二较高水平。以此方式，通过使喷射器节流，在喷射器上游的压力减小，穿过抽吸器的吸气流率减小，但是可以实现较深的真空水平。
[0047]将会理解的是，虽然图2的示例示出节气门从其完全打开的第一位置(在200处)转移到其完全关闭的第二位置(在250处)，但这并不意味着限制。在可替换的实施例中，节气门可以从其打开较高程度的第一位置转换到其关闭较高程度的第二位置，以实现期望的压力减小和较深的极限真空。另外，节气门位置可以连续地控制到在完全打开位置和完全关闭位置之间的任何位置。具体地，节气门位置可以连续地改变，以防止压力比低于阈值压力比(例如，低于0.71)。
[0048]图3的图300图形地描述了这种效果。具体地，图300描述了用于增加歧管真空水平的抽吸器性能。一组线302 (实线)描述了当抽吸器无节流地操作时(也就是，具有高达IOOkPa的上游压力)的抽吸器性能。具体地，一组线302描述了当分别在10、15、20、25、30、40和50kPa的歧管压力下(从左到右)无节流时的抽吸器性能。一组线304 (虚线)描述了当抽吸器节流地操作时(也就是，具有高达70kPa的上游压力)的抽吸器性能。具体地，一组线304描述了当分别在50和55kPa的歧管压力下(从左到右)节流时的抽吸器性能。
[0049]在仔细检查后，将会观察到线在阈值压力比下聚在一起，此处为0.71的压力比(处于或约为70kPa)。因此，当在喷射器处的压力比接近0.71的阈值压力比时，可以执行控制行动。具体地，当压力比达到0.71时，喷射器入口可以被节流以防止压力比低于0.71(也就是，以保持压力比处于或高于0.71的阈值压力比)。以此方式，喷射器性能总是在吸气流和真空方面被优化。
[0050]而且，该系统提供意想不到的偶然和协同益处。节流的气流减小目标空气流率并因此减小节流板周围的旁通流率。因此，如果在节流板周围的空气流率减小，可以获得甚至更高的歧管真空。这进而增加歧管真空。这是因为通过音速喷嘴的流受该喷嘴上游的密度的影响。喷射器的收缩圆锥体类似音速喷嘴运行。通常在0.9的压力比下达到通过该喷嘴的最大流，其中目标流音速行进。
[0051]在一个示例中，当喷射器无节流地(也就是，节气门打开更多)操作时，在喉管处抽出的吸气流率较高(也就是，看见更陡峭的斜坡)，而实现的极限真空较低(例如，约65kPa)。相比之下，当喷射器节流地(也就是，节气门关闭更多)操作时，在喉管处抽出的吸气流率较低(也就是，看见较浅的斜坡)，而实现的极限真空较高(例如，约80kPa)。
[0052]如这里在图4中所阐述的，控制器可以在节气门打开第一较大量的情况下无节流地操作喷射器达第一持续时间，以迅速将真空水平提升到第一较低真空水平。随后，该控制器可以在节气门打开第二较小量的情况下节流地操作喷射器达第二持续时间，以缓慢地将真空水平从第一较低真空水平提升到第二较高真空水平。以此方式，较高真空排气速率和较深真空排气两者的益处可以通过现有喷射器以有成本效益和简单的方式实现。
[0053]因此，较深真空可提供各种优点。作为一个示例，其中喷射器经配置为提供真空到制动助力器，真空可以由用于从高的车辆速度高_g单制动停止的制动助力器使用。当深的真空可以具有用于快速制动真空恢复的有限用处时，真空可以由制动助力器用于在“紧急停止”事件中停止该车辆。
[0054]现在转向图4，其示出了用于控制连接至进气歧管喷射器上游的节气门的操作的方法400。该方法被用来提高喷射器的真空产生效率。
[0055]在402,该方法包括估计和/或测量发动机工况。例如,这些可包括发动机转速、发动机温度、车辆速度、环境条件(大气压力、环境温度和湿度)、催化剂温度、在连接到发动机真空消耗装置(或真空执行器)的真空储蓄器中的真空水平等。
[0056]在404，根据估计的发动机工况，可以确定在连接到发动机真空消耗装置的真空储蓄器中期望的真空水平。真空储蓄器中的真空可以被用于致动真空消耗装置。在一个示例中，真空消耗装置是连接到车辆车轮制动器的制动助力器。在这里，控制器可以确定操作制动助力器所需的真空水平。期望的真空水平可以基于例如车辆速度。因此，当车辆速度增加时，期望的真空水平可以增加，使得当该车辆以高车辆速度运行时，如果车辆操作者应用制动器踏板，则制动助力器可以使该车辆停止。在可替换的示例中，真空消耗装置可以是可替换的真空执行器，例如速度控制执行器、HVAC门等。
[0057]在406，可以确定当前真空消耗装置真空水平与期望的真空消耗装置真空水平的距离是否高于阈值。例如，可以确定在制动助力器处的当前真空水平与在制动助力器处的期望真空水平之间的差是否多于阈值。因此，当前真空消耗装置真空水平可以是在连接到真空消耗装置的真空储蓄器中目前可用的真空水平。阈值可以基于在当前(喷射器)节气门打开下可以产生的真空水平。
[0058]如果与期望的真空水平的距离高于所述阈值，则在408，该方法包括打开喷射器节气门(或增加喷射器节气门的打开)以增加喷射器的上游区域中的压力，和使进气流过喷射器。然后，可以从喷射器的喉管抽出真空。打开喷射器节气门包括完全打开喷射器节气门或从当前的节气门打开程度增加喷射器节气门的打开。例如，节气门可以从当前设置移动到节气门打开更多的第一位置。通过设置喷射器上游的节气门打开更多，在喷射器的喉管处的目标流的速度可以增加，从而增加吸气流率。因此，真空可以迅速增加，即使增加到较低的极限真空水平。
[0059]在410，该方法包括基于喷射器节气门的打开调整进气节气门的打开。如前面所阐述的，喷射器可以连接到在平行于进气道的导管中的进气歧管，其中导管在增压空气冷却器上游连接到进气道。在喷射器上游的节气门可以是直接在喷射器上游设置在导管中的第一节气门，在喷射器和第一节气门之间没有流动装置或连接器。该发动机可以进一步包括在增压空气冷却器下游连接到进气道中的进气歧管的第二节气门。控制器可以根据第一节气门调整第二节气门的设置。具体地，在410，第二节气门的打开可以响应于第一节气门的打开而减小。例如，当第一节气门移动到打开更多的位置时，第二节气门可以移动到关闭更多的位置，以允许保持净发动机气流。
[0060]当更多空气退出喷射器时，主节气门关闭，使得满足发动机目标空气流率。因此，即使吸气流率改变，流出喷射器的流率趋于主要是恒定的。换句话说，吸气流趋于置换目标流率，而不是增加至目标流率。因此，对于在目标流输入和喷射器存在的恒定条件下，即使在改变吸气流率情况下，排气流率主要是恒定的。
[0061]在412，可以确认已经达到在喷射器节气门打开的情况下喷射器的真空限制。也就是说，可以确定喷射器是否已经达到在第一节气门位置处可实现的极限真空。当由于节气门打开更多使得喷射器可以快速达到这个极限真空水平时，极限真空水平可以低于期望的真空水平。因此，为了达到期望的较深真空水平，在414，该方法包括关闭喷射器节气门(或减小节气门的打开)，以降低在喷射器的上游区域中的压力，和使进气流过喷射器。然后，真空可以从喷射器的喉管抽出。关闭喷射器节气门包括完全关闭喷射器节气门或减少喷射器节气门的打开。例如，节气门可以从节气门打开更多(或关闭更少)的第一位置移动到节气门关闭更多(或打开更少)的第二位置。通过设置在喷射器上游的节气门关闭更多，在喷射器的喉管处的目标流的速度可以减小，从而减小吸气流率，但是增加实现的极限真空。因此，真空可以缓慢地增加到较深的极限真空。
[0062]在416，该方法包括基于喷射器节气门的打开调整进气节气门的打开。如前面所阐述的，控制器可以基于连接在喷射器上游的第一节气门而调整连接在进气道中的第二节气门的设置。具体地，在416，第二节气门的打开可以响应于第一节气门的关闭而增加。例如，当第一节气门移动到关闭更多的位置时，第二节气门可以移动到打开更多的位置，以允许保持净发动机气流。
[0063]以此方式，当要求较大量的真空产生时，该发动机可以在真空产生的第一模式和真空产生的第二模式的两个模式中的每个模式中操作，在真空产生的第一模式中，在喷射器上游的节气门移动到打开更多的位置以增加喷射器的真空产生的速率，在真空产生的第二模式中，节气门移动到关闭更多的位置以增加喷射器的真空产生的水平。
[0064]返回到406，如果与期望的真空水平的距离低于阈值，则在407，可以确定歧管真空是否高于阈值真空。在一个示例中，歧管真空可以在非增压发动机操作过程中高于阈值真空。如果歧管真空高于阈值真空并且与期望的真空水平的距离小于阈值(也就是，真空消耗装置真空水平已经足够高)，则该程序直接进行到414，以提供较深的真空。也就是说，通过关闭节气门(例如，移动节气门到第二关闭更多的位置)以便以较慢的速率提供较深的真空，实现了期望的真空水平。这里，当期望的真空水平小于阈值时并且当进气歧管真空高于阈值水平时，发动机仅在第二模式下操作，以在较慢吸气流率下达到期望的真空水平。
[0065]如果(在406)与期望的真空水平的距离低于阈值并且(在407)进气歧管真空低于阈值真空，该程序直接进行到408，以快速提供期望的真空。在一个示例中，歧管真空可以在增压发动机操作过程中低于阈值真空。也就是说，通过打开节气门(例如，移动节气门到第一打开更多的位置)以便以较快的速率提供期望的真空，实现了期望的真空水平。这里，当期望的真空水平小于阈值时并且当进气歧管真空低于阈值水平时，发动机可以仅在第一模式下操作，以在较快的吸气流率下达到期望的真空水平。[0066]以此方式，当要求较小量的真空产生时，发动机可以根据歧管真空水平在两个模式中的一个模式下操作。当歧管真空较低时，通过在喷射器上游的节气门处于打开更多的位置的真空产生的第一模式下操作，可以迅速地获得期望的真空水平。当歧管真空较高时，通过在喷射器上游的节气门处于关闭更多的位置的真空产生的第二模式下操作，即使歧管真空高，即使以较慢的真空产生速率，也可以实现期望的真空水平。在第一和第二操作模式期间，通过根据第一节气门调整在所述增压空气冷却下游连接到进气歧管的第二节气门的打开，可以保持到发动机的空气流。
[0067]因此，在常规喷射器操作期间，喷射器的目标流动入口暴露于高压(例如，压缩机出口)，并且空气被排出到低压(例如，进气歧管压力)。尽管这在阈值压力比以上发生效果时，由于压力比(例如由MAP/TIP的比确定)低于阈值比(例如，低于0.71)，喷射器有效性下降。因此，通过减小到喷射器的目标入口的压力使得压力比不低于0.71，可以获得较深的吸入真空，甚至同时减少节气门旁通流(也就是，目标空气流率)。
[0068]现在转向图5，图形500描述了在连接到车辆系统内的发动机进气歧管的喷射器处的真空产生。图形500进一步描述了当流被引导通过喷射器以便改变真空排气速率以及在喷射器处获得的极限真空水平时执行的对直接设置在喷射器上游的节气门的示例调整。图形500在曲线502处描述了喷射器节气门位置的变化。在连接到发动机的真空消耗装置的储蓄器中的真空水平的变化在曲线504处示出，以及车辆速度的变化在曲线506处示出。所有图形都是随时间的推移沿X轴绘制。
[0069]在本示例中，喷射器配置为提供真空到制动助力器。在tl之前，车辆可以以第一较低车辆速度运行(曲线506)。由于较低的车辆速度，在制动助力器处的期望的真空水平503可以较低。通过在喷射器节气门打开更多的情况下(例如，如曲线502处所述的完全打开)操作发动机，可以满足较小的真空需求(曲线504)。例如，通过在喷射器节气门打开的第一模式下操作发动机，可以满足较小的真空需求。这里，空气可以流过位于连接到发动机进气歧管的导管中的喷射器，该导管平行于发动机的进气道。当使空气流过喷射器时，直接在喷射器上游设置在导管中的节气门可以设置到打开更多的位置，以提高喷射器的上游区域中(即，喷射器喉管的上游)的压力。通过提高上游区域中的压力，在喷射器处的吸气流率增加，使得快速获得期望的真空水平。
[0070]在tl处，车辆速度可以增加到第二较高的车辆速度(曲线506)。由于车辆速度的增加，期望的真空水平503可以相应地增加到较高水平，预期需要较高量的制动力以从较高车辆速度制动车辆。然而，通过在喷射器节气门打开更多的情况下操作发动机，所需的较高真空水平可能没有满足，因为在喷射器节气门打开的情况下可获得的极限真空可以低于期望的真空水平。因此，在t2处，通过在喷射器节气门关闭(例如，如曲线502中所述，完全关闭)的第二模式下操作发动机，可以获得期望的真空水平(曲线504)。其中，空气可以流过位于连接到发动机进气歧管的导管中的喷射器，同时位于直接在喷射器上游的导管中的节气门从打开更多的位置(在tl之前)转移到关闭更多的位置(在tl之后)，以降低喷射器的上游区域中的压力。通过降低上游区域中的压力，在喷射器处的吸气流率减少，但在喷射器处可获得的极限真空水平增加，使得期望的真空水平在t2获得。在t2处，一旦实现期望的真空水平，就可以打开喷射器节气门。
[0071]以此方式，发动机在喷射器节气门打开更多的第一模式下(在tl之前)操作以便以更高速率下拉真空(但到较低水平)，并且然后在喷射器节气门关闭更多的第二模式下(在tl之后)操作以将真空下拉到较高水平(但以较低速率)。在一个示例中，当期望的真空水平小于阈值时，发动机仅在第一模式下操作，以达到期望的真空水平。作为另一示例，当期望的真空水平小于阈值时并且当进气歧管真空高于阈值水平时(例如，当歧管真空为高并且制动助力器真空为高时)，发动机仅在第二模式下操作，以达到期望的真空水平。
[0072]在其他示例中，发动机可以在第一和第二模式中的每一个模式下操作，以达到期望的真空水平，如现在在图6的示例中所阐述的。这里，基于给定的发动机循环，发动机在节气门打开更多和节气门关闭更多的每种情况下操作，以提供较快的真空下拉以及较深的真空下拉。在一个示例中，当期望的真空水平高于阈值时，该发动机在第一模式和第二模式中的每个模式下操作，以达到期望的真空水平。
[0073]图6的图形600在曲线602处描述了喷射器节气门位置的变化。在图6的示例中，喷射器配置为向制动助力器提供真空。图形600在曲线604处相对于期望的(或阈值)真空水平603描述了制动助力器真空水平。制动器踏板应用在曲线606处示出。所有图形都是随着时间的推移沿X轴绘制。
[0074]在t0，在制动助力器处可用的真空水平可以足够高，例如，处于或略低于期望的真空水平603。这可能是由于充足真空先前已经在喷射器处产生并存储在连接到制动助力器的真空储蓄器中。因此，在to处，发动机可以在空气流过喷射器的情况下操作，同时直接连接在喷射器上游的喷射器节气门被保持在关闭更多的位置(曲线602)。
[0075]在t0和tl之间，车辆操作者可以多次应用制动器踏板(曲线606)。因此，通过制动器踏板的每次应用，真空可以由制动助力器消耗，并且在制动助力器处的真空水平可以下降(曲线604)。在tl处，制动助力器处的真空水平可以相当低。例如，现有真空水平和期望的真空水平603之间的差可以大于阈值量。因此，当节气门关闭，这个较高的真空需求可能不能及时地由喷射器提供。
[0076]因此，在tl处，发动机在喷射器节气门设置为其打开至较大程度(相对于在tl之前的节气门打开的程度)的第一模式下操作。由于节气门打开更多，在喷射器的喉管上游的空气压力可以提高。然后，进气可以流过以较高的流动速度流过喷射器的喉管，以较高的吸入率产生真空。这允许制动助力器真空水平在tl和t2之间迅速地增加。换句话说，当发动机在第一模式下操作时，在tl和t2之间实现较快速率的真空下拉。
[0077]当节气门打开更多的第一操作模式允许以较快速率抽取真空时，实现的极限真空可能不足够高。例如，在t2处，喷射器可以达到低于期望的真空水平603的真空限制。因此，如果发动机在t2之后(如在虚线601所示)继续以第一模式操作，实现的极限真空将停滞低于期望的真空水平(如虚线605所示)。
[0078]因此，为了实现期望的真空，在t2处，发动机被转换到喷射器节气门设置到其打开至更小程度(相对于在tl和t2之间在第一模式中的节气门的程度)的位置的第二模式。由于节气门打开较少，在喷射器的喉管上游的空气压力可以降低。然后，进气可以以较低的流动速率流过喷射器的喉管，以较低的吸入率产生较深的真空。这允许制动助力器真空水平在t2之后缓慢地增加到期望的真空水平603。换句话说，当发动机在第二模式下操作时，在t2之后实现较慢真空下拉速率的较深真空下拉。因此，通过增加连接在喷射器上游的节气门的打开，控制器可以以第一较高速率在连接到进气歧管的喷射器处产生真空，并达到第一较低真空水平；然后，通过减少节气门的打开，控制器可以以第二较低速率将在喷射器处的真空从第一较低水平提高到第二较高水平。
[0079]以此方式，通过在系统喷射器上游包含节气门，提供了一种用于提高喷射器的真空产生效率的简单且有成本效益的方法。通过打开紧接在喷射器上游的节气门，真空下拉的速率可以增加，使得迅速的真空排气可以在较低的歧管真空条件期间实现。通过在高歧管真空条件期间关闭节气门，真空下拉的水平可以增加，使得可以在较慢的泵取速率下实现较深的真空排气。因此，这使得较高真空泵取速率和较深极限真空水平的益处能够通过使用现有发动机系统喷射器实现。总体而言，喷射器的真空产生效率得以提高。
[0080]应注意的是，本文包含的示例控制程序可以用于各种发动机和/或车辆系统配置。本文所描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，图示说明的各种行动、操作或功能可能以所示的顺序、并列地执行或在一些情况下省略。同样地，不必要求处理顺序以实现本文所描述的示例实施例的特征和优点，提供处理顺序仅为了便于说明和描述。图示说明的行动或功能中的一个或多个可以根据使用的具体策略而重复地执行。另外，所描述的行动可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质内的代码。
[0081]将会理解的是，本文所公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例并不被认为具有限制意义，因为许多变化都是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、L-4、L-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。另外，一个或多个各种系统配置可以结合一个或多个所描述的诊断程序使用。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
【权利要求】
1.一种用于发动机的方法，其包括: 在第一操作模式期间，打开连接到进气歧管的喷射器上游的节气门，以增加所述喷射器的真空产生的速率；和 在第二操作模式期间，关闭所述喷射器上游的所述节气门，以增加所述喷射器的真空产生的水平。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当期望的真空水平小于阈值时，所述发动机仅在所述第一模式下操作，以达到所述期望的真空水平，并且其中当所述期望的真空水平大于阈值时，所述发动机以所述第一模式和所述第二模式中的每个模式操作，以达到所述期望的真空水平。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述阈值基于能够在当前节气门打开下产生的真空水平。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述产生的真空用于致动发动机真空消耗装置，并且其中所述期望的真空水平基于车辆速度。
5.根据权利要求3所述的方法，其中当所述期望的真空水平小于阈值时并且当进气歧管真空高于阈值水平时，所述发动机仅在所述第二模式下操作，以达到所述期望的真空水平。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷射器在与进气道平行的导管中连接到所述进气歧管，所述导管在增压空气冷却器上游连接到进气道，并且其中在所述喷射器上游的所述节气门是直接设置在所述喷射器上游的导管中的第一节气门，在所述喷射器和所述第一节气门之间没有流动装置或连接器。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括，在所述第一和第二操作模式的每一个期间，根据所述第一节气门调整在所述增压空气冷却器下游连接到所述进气歧管的第二节气门的打开。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述调整包括，当在所述第二模式下操作时，响应于所述第一节气门的关闭而增加所述第二节气门的打开；和当在所述第一模式下操作时，响应于所述第一节气门的打开而减少第二节气门的打开。
9.一种用于发动机的方法，其包括: 通过增加连接在喷射器上游的节气门的打开，以第一较高速率在连接到进气歧管的所述喷射器处产生真空，并达到第一较低真空水平；和 通过减少所述节气门的打开，以第二较低速率将在所述喷射器处的真空从所述第一水平提升到第二较高真空水平。
10.根据权利要求9所述的方法，其中减少所述节气门的打开包括完全关闭所述节气门。
【文档编号】F04F5/20GK103807028SQ201310544730
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2012年11月7日
【发明者】J·N·阿勒瑞, R·D·普斯夫, R·W·坎宁安 申请人:福特环球技术公司