真空致动的废气门的制作方法
【专利摘要】本发明涉及真空致动的废气门。提供了真空生成的实施例。在一个示例中，方法包括当增压低于阈值时，通过处于第一位置的致动器使空气从压缩机出口流经第一喷射器到达进气歧管而生成真空，并且当增压超过阈值时，通过处于第二位置的致动器使空气从压缩机出口流经第二喷射器到达压缩机进口而生成真空。以这种方式，真空可以通过经由共用致动器致动的多于一个的喷射器被生成。
【专利说明】真空致动的废气门
【技术领域】
[0001]本公开涉及内燃发动机。
【背景技术】
[0002]涡轮增压器可以提高发动机单位扭矩/功率输出。涡轮增压器可以包括通过驱动轴连接的压缩机和涡轮，其中涡轮被连接到排气歧管侧而压缩机被连接到进气歧管侧。以这种方式，废气驱动的涡轮向压缩机提供能量以增加进气歧管中的压力(例如增压，或增压压力)并增加进入发动机的空气流量。增压可以通过例如用废气门调整到达涡轮的气体量而被控制。
[0003]废气门可以气动地、液压地或电动地被致动。在一个示例中，废气门可以经由涡轮增压器产生的增压压力而被致动。然而，为了减少泵送损失并提高燃料经济性，在低增压或无增压状况期间打开废气门可能是有益的。因此，已经开发真空致动的废气门，以允许在低增压状况期间的废气门控制。虽然真空致动的废气门可以在高发动机真空状况期间提供鲁棒的废气门控制，但在较高增压状况期间，用于提供真空以致动废气门的发动机进气歧管真空是不可用的。当发动机真空不可用时，单独的真空泵可以被提供以提供所需的真空，因此浪费燃料。
【发明内容】
[0004]发明人已经认识到上述方法的问题并提供了至少部分解决这些问题的方法。在一个实施例中，方法包括当增压低于阈值时，通过处于第一位置的致动器使空气从压缩机出口流经第一喷射器到达进气歧管而生成真空，并且当增压超过阈值时，通过处于第二位置的致动器使空气从压缩机出口流经第二喷射器到达压缩机进口而生成真空。
[0005]以这种方式，提供两台喷射器以用于在较高增压状况期间经由设置在压缩机流路径中的第二喷射器生成真空，以及在低增压或没有增压的状况期间经由设置在发动机节气门两端的第一喷射器生成真空。经过喷射器的气流可以通过单独的动力流(motive flow)控制阀被控制，在一个示例中，其经由共用致动器被致动。这样做，真空可以在多种工况下被生成。
[0006]在另一个实施例中，方法包括:在第一状况期间通过共用致动器打开第一阀并关闭第二阀并且使空气从压缩机出口流经第一喷射器进入进气歧管从而经由第一喷射器生成真空；并且在第二状况期间，通过共用致动器关闭第一阀并打开第二阀并且使空气从压缩机出口流经第二喷射器进入压缩机进口从而经由第二喷射器生成真空。
[0007]在另一个实施例中，第一状况包括增压压力超过阈值，并且其中第二状况包括增压压力低于阈值。
[0008]在另一个实施例中，第一状况包括处于喘振区域中的当前或预测的压缩机操作，并且其中第二状况包括当前或预测的涡轮增压器迟滞。
[0009]在另一个实施例中，该方法可以进一步包括基于质量空气流速和所提供增压的水平来确定当前或预测的压缩机操作是否处于喘振区域中。
[0010]在另一个实施例中，可以基于期望增压压力和实际增压压力之间的差来确定当前或预测的涡轮增压器迟滞。
[0011]在另一个实施例中，该方法进一步包括将第一喷射器生成的真空和第二喷射器生成的真空引导到真空存储罐，真空存储罐连接到一个或更多个真空消耗装置。
[0012]在另一个实施例中，用于发动机的系统包括:设置在节气门两端并通过第一阀控制的第一喷射器；设置在压缩机旁路流中并通过第二阀控制的第二喷射器；以及配置为同时调整第一阀和第二阀的位置的共用致动器。
[0013]在另一个实施例中，第二阀包括连续可变的压缩机旁路阀。
[0014]在另一个实施例中，系统进一步包括具有指令的控制器，该指令用于当增压压力超过阈值时启动共用致动器以打开第二阀并关闭第一阀。
[0015]在另一个实施例中，系统进一步包括具有指令的控制器，该指令用于响应于压缩机操作处于喘振区域中而启动共用致动器以打开第二阀并关闭第一阀。
[0016]在另一个实施例中，系统进一步包括具有指令的控制器，该指令用于响应于涡轮迟滞而启动共用致动器以关闭第二阀并打开第一阀。
[0017]当单独或结合附图时，本说明书的以上优势以及其它优势和特征将在以下【具体实施方式】中显而易见。
[0018]应当理解的是，提供以上概述以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别所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唯一地限定。进一步地，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分提及的缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1示出了根据本公开的实施例包括向废气门致动器提供真空的喷射器的发动机的原理图。
[0020]图2示出了图1中具有额外废气门致动机构的发动机。
[0021]图3示出了根据本公开的另一个实施例包括向废气门致动器提供真空的喷射器的发动机的原理图。
[0022]图4示出了具有额外废气门致动机构的图3的发动机。
[0023]图5是图示说明根据本公开实施例的用于产生真空的方法的流程图。
[0024]图6和图7是根据本公开的实施例具有由单个致动器提供的双喷射器动力流(motive flow)控制的发动机的原理图。
[0025]图8是图示说明根据本公开实施例的用于通过一个致动器控制经过多个喷射器的动力流的方法的流程图。
[0026]图9和图10图示说明了通过单个致动器对双喷射器动力控制进行协调控制的各种发动机操作参数。
【具体实施方式】
[0027]废气门可以通过绕涡轮旁路排气而提供增压控制。为了在各种发动机状况下提供废气门致动，作为废气门控制信号的增压压力也可以被用于生成真空以致动废气门。设置在压缩机旁路气流或者涡轮旁路气流中的喷射器可以生成真空，其被引导到废气门致动器。可替换地，喷射器可以被设置在排气导管、空气导管或两者的组合中的其它适合的压力差之间。因此，当多余增压可用于经由喷射器生成真空时，废气门被打开。为了提供可变的增压限制，可以提供通气阀以从致动器中排出一些或者全部真空。而且，为了在较低或没有增压的状况下致动废气门，致动器可以被提供有直接从进气歧管供应的或者从连接在节气门两端的喷射器产生的进气歧管真空。在这种方法中，废气门在高增压和低增压两种状况下都可以被真空致动。
[0028]图1和图2是图示说明通过由连接在压缩机两端的增压喷射器生成的真空的废气门致动的发动机原理图。图3和图4是图示说明通过由连接到涡轮两端的增压喷射器生成的真空的废气门致动的发动机原理图。图5是图示说明用于通过图2或图4中图示说明的系统来生成真空的方法的流程图。
[0029]为了提供对真空生成的有效控制，增压喷射器的动力流(例如，连接在压缩机或涡轮两端的喷射器)可以通过与控制节气门喷射器的动力流的动力流控制阀的配合由动力流控制阀控制。这两个动力流控制阀可以由单个致动器致动。而且，控制连接在压缩机两端的喷射器的动力流控制阀在一些情况下可以作为喘振极限阀，从而减少压缩机旁路阀并有助于减少压缩机喘振。
[0030]图6和图7是图示说明通过单个致动器控制两个喷射器的发动机原理图。图8是图示说明用于通过图6或图7中图示说明的系统来生成真空的方法的流程图。图9和图10图示说明在通过单个致动器控制的两个喷射器生成真空期间的各种发动机的操作参数。
[0031]图1示出包括发动机12的示例发动机系统10。在当前示例中，发动机12是车辆的火花点火发动机，发动机包括多个汽缸14，每个汽缸都包括活塞。每个汽缸14中的燃烧事件驱动活塞，然后活塞又使曲轴16旋转，如本领域的技术人员所知晓的。而且，发动机12可以包括多个发动机阀，阀连接到汽缸14并且控制多个汽缸14中气体的进气和排气。
[0032]发动机12包括发动机进气系统23和发动机排气系统25。发动机进气系统23包括沿着进气道18流体连接到发动机进气歧管24的空气进气节气门22。空气可以从包括与车辆环境连通的空气净化器33的空气进气系统(AIS)进入进气道18。节气门22的位置可以通过控制器50经由提供给包括在节气门22中的电动马达或致动器的信号而被改变，这种配置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汽缸14的进气。进气23可以包括用于向控制器50提供相应信号MAF(质量空气流量)和MAP (歧管空气压力)的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)。
[0033]发动机排气系统25包括通向排气道35的排气歧管48，该排气道35将排气传送到大气。发动机排气系统25可以包括安装在紧凑连接位置的一个或更多个发射控制装置70。一个或更多个发射控制装置可以包括三元催化剂、稀燃NOx捕集器、柴油微粒过滤器、氧化催化剂等。可以领会到的是其它组件诸如各种阀和传感器可以被包括在发动机中，如在本文中进一步阐述的。
[0034]在一些实施例中，发动机系统10是增压发动机系统，其中发动机系统进一步包括增压装置。在当前示例中，进气道18包括用于增压沿进气道18接收的进气空气充气的压缩机90。增压空气冷却器26 (或中冷器)被连接在压缩机90的下游，用于在传送到进气歧管之前冷却增压空气充气。在增压装置为涡轮增压器的实施例中，压缩机90可以被连接到涡轮92，并通过发动机系统10的发动机排气系统25中的涡轮92被驱动。而且压缩机90可以至少部分地通过电动马达或曲轴16驱动。
[0035]可选的旁路通道28可以被连接在压缩机90两端以便把由压缩机90压缩的至少一部分进气空气转移回到压缩机的上游。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中的压缩机旁路阀(CBV)30而被控制。通过控制CBV30，并改变通过旁路通道28所转移的空气量，提供给压缩机下游的增压压力可以被调整。这实现了增压控制和喘振控制。
[0036]类似的，可选的旁路通道40可以被连接在涡轮92两端以便绕涡轮92转移至少一部分排气，从而控制涡轮转速和提供给发动机的增压压力。绕涡轮92转移的排气量可以通过打开位于旁路通道40中的废气门42而被控制。废气门42可以经由废气门致动器44而被移动，该废气门致动器44可以是电磁致动器、液压致动器或者如示例中所描述的真空驱动的致动器。
[0037]为了生成真空以驱动废气门致动器44，喷射器80可以被设置在压缩机的旁路流中。如所示，喷射器80被设置在环绕压缩机90的与旁路通道28平行的单独旁路通道82中。然而，在一些实施例中喷射器80可以位于旁路通道28中。来自压缩机出口的高压进气空气可以流经喷射器80 (图1中空气流经的通道和导管通常由箭头描述)并返回到压缩机进口的低压区域。通过喷射器80生成的真空可以经由导管84传送到废气门致动器44。
[0038]喷射器80可以是发射器、注入器、吸出器、引出器(eductor)、文丘里管、引射泵或者类似的被动设备。喷射器80可以具有空气经由其进入喷射器的上游动力流进口、经由导管84与废气门致动器44流体连通的管颈或夹带进口(entraining inlet)以及混合气流出口，穿过喷射器80的空气经由该出口可以排出并引导到低压接收器(sink)，诸如压缩机90上游的进气道18 (例如，其可以被引导到压缩机90的进口)。流经动力进口的空气可以在喷射器80中产生低压，从而产生连通到管颈(或夹带进口)的低压并且在管颈处吸出真空。喷射器管颈处的真空从导管84中吸出空气，然后向废气门致动器44提供真空。为了控制经过喷射器80的空气流，可选的动力流控制阀86可以被设置在旁路通道82中，喷射器动力流的上游、下游或中游。此外，如果喷射器的动力进口和真空致动器中的压力相等，可选的止回阀可以允许废气门致动器44保持其真空。这种止回阀可以利用进一步的通气阀，以防止废气门永久地打开。在本示例中，喷射器是三端口设备，其包括动力进口、混合气流出口和管颈/夹带进口。然而，在可替换的喷射器实施例中，止回阀可以被集成到喷射器中。
[0039]发动机系统10也可以包括控制系统46，其包括控制器50、传感器51和致动器52。不例传感器包括发动机转速传感器54、发动机冷却液温度传感器56、空气质量流量传感器58、歧管空气压力传感器60、压缩机进口压力传感器32和节气门进口压力传感器34。示例致动器包括CBV30、喷射器动力流控制阀86、节气门22和发动机阀、燃料喷射器和未在图1中示出的其它组件。控制器50可以进一步包括物理存储器，其具有用于操作发动机的指令、程序和/或代码。通过控制器50执行的示例程序在图5和图8中被示出。
[0040]因此，图1的系统提供用于真空致动的废气门阀以通过调整绕过涡轮增压器涡轮的排气量而控制增压压力。废气门致动器可以接收真空，该真空通过使空气流过连接在涡轮的压缩机两端的喷射器而生成。这样，废气门阀可以基于所提供增压的水平而被打开(例如，绕过压缩机并通过喷射器的空气量)，随着提供给废气门致动器的真空量增加，节气门进口压力(例如，增压)也随之增加。然而，可能期望对废气门致动器的额外控制。例如，可能期望在低增压或者没有增压的状况下打开废气门阀以增加燃料经济性。此外，可能还期望通过选择性地给废气门致动器供应真空，借助废气门致动器主动控制增压压力的量。图2图示说明发动机系统200，其包括图1中的特征，并增加了额外可选的组件以在低增压状况下提供增压控制和废气门致动。
[0041]发动机系统200包括与发动机系统10相似的特征,包括发动机12、压缩机90、润轮92、向废气门致动器44供应真空的喷射器80以及上述的其它组件。导管84从喷射器向废气门致动器44供应真空，其在图2中描述为从喷射器80经过整个长度直到致动器44。为了经由废气门42的致动提供主动增压控制，可以提供通气管路202以便将导管84连接到压缩机90上游的进气道18。通气阀204可以被设置在通气管路202中或者在通气管路202和导管84的交叉点处。通气阀204可以由控制器50控制，以调整供应给废气门致动器44的真空量，并且多余真空经由通气管路202传送回到进气管。因此，通过控制通气阀204，主动增压压力控制可以被提供。
[0042]为了在很小增压或没有增压(例如，当没有通过喷射器80生成足够的真空时)的状况下打开废气门42，真空可以从进气道或者进气歧管24被传送到废气门致动器44。为了提供进气歧管真空，第二喷射器206可以被连接到节气门22两端。第二喷射器206可以从来自节气门上游到节气门下游的进气空气的动力流生成真空。由第二喷射器206生成的真空可以被传送到导管84和/或经过通气阀204。经过第二喷射器206的流动的控制可以通过喷射器动力流控制阀208而被提供，其可以被设置在第二喷射器206的上游或者下游。
[0043]废气门致动器真空可以通过动力流阀(例如86，208)或者通气阀204控制，其可以施加真空或者真空的通气。
[0044]真空存储罐210可以被流体地连接到喷射器80和第二喷射器206两者并连接到废气门致动器44。如图2中所描述的，来自存储罐210的导管以及来自第二喷射器206的导管与导管84相交并流体地连接。因此，来自存储罐210和第二喷射器206的真空可以被传送到废气门致动器44。以这种方式，如果喷射器80和/或第二喷射器206两端的压力降不足以控制废气门42的位置，那么真空可以被储存在存储罐210中并被应用到废气门致动器44。此外，第一止回阀212和第二止回阀214可以防止真空从存储罐210的消耗和/或确保真空仅从喷射器80或第二喷射器206流向废气门致动器44而不是其它方向。与图1相似，经过发动机系统200的各个导管和通道的空气流由图2中的箭头描述。
[0045]图2中所描述的配置并不是限制性的，其它配置是有可能的。例如，存储罐210可以被省去。类似的，第二喷射器206可以被省去，并且来自进气歧管24的真空可以经由连接到节气门22下游的进气道18的直接供给管路被提供给导管84和废气门致动器44。而且，虽然图1和图2描述了由压缩机气流路径中的喷射器生成的真空和/或来自进气歧管的真空被引导到废气门致动器，除了废气门致动器之外或可替换地，其他真空消耗装置也可以接收真空。示例真空消耗装置包括用于车辆制动系统的制动助力器、增压移动控制阀、燃料蒸汽罐(为了提供真空以用于从罐中吹扫燃料蒸汽)以及其它真空消耗设备。
[0046]因此，图1和图2的系统提供了用于发动机的系统，包括连接到涡轮的压缩机；设置在压缩机的旁路路径中的喷射器；由真空致动器致动的涡轮的废气门阀；将喷射器连接到真空致动器的真空导管。该系统可以包括将真空导管连接到压缩机上游的进气道的通气管路。通气阀可以被设置在通气管路中，并且该系统可以包括控制器，其包括基于期望的增压压力而调整通气阀的指令。
[0047]系统可以包括设置在节气门两端并流体连接到真空导管的第二喷射器。阀可以被设置在压缩机的旁路路径中。在系统的一个示例中，控制器可以包括基于质量空气流量和压缩机压力比而打开阀的指令。在另一个示例中，控制器可以包括基于期望的增压压力而打开阀的指令。压缩机旁路阀可以被设置为平行于喷射器。
[0048]图3示出用于通过真空驱动的致动器来致动废气门阀的系统的另一个实施例。图3中所示的系统使用由发动机排气生成的真空而不是通过图1和图2系统中的压缩机旁路气流生成的真空来控制废气门致动器。图3图示说明了发动机系统300。发动机系统300类似于发动机系统10和200，体现在其包括发动机12、压缩机90、涡轮92、废气门42和废气门致动器44以及上述其它组件。在发动机系统300中，废气门致动器44通过设置在排气流路径中的喷射器302被供应真空。如所示，喷射器302被设置在与旁路通道40平行的旁路通道304中。然而，在一些实施例中，喷射器302可以被设置在旁路通道40中。因此，喷射器302接收流自发动机12的排气并将排气排出到涡轮92下游的排气道35中。由喷射器302生成的真空经由导管306被传送到废气门致动器44。因此，随着来自发动机的排气流增加，涡轮转速和增压压力增加，通过喷射器302供应给废气门致动器44的真空量也增加。
[0049]以这种方式，排气压力可以被用作致动压力，而不在排气流路径中设置废气门致动器，废气门致动器在排气流路径中将受到高温，因此危害致动器的隔膜和/或气动装置软管。在图3图示说明的配置中，增压压力同时提供打开废气门的信号和用于生成真空以打开废气门的机构。
[0050]虽然图3所示喷射器被连接在涡轮两端，其中涡轮进口作为喷射器高压源而涡轮出口作为低压接收器，但是其它配置是可能的。例如，喷射器可以从涡轮进口接收高压空气并将空气释放到压缩机进口。在另一个示例中，喷射器可以从涡轮出口接收空气并将空气释放到催化剂的下游或者压缩机进口。
[0051]为了提供废气门致动器的可控性，通气阀可以被插入到废气门致动器44和喷射器302之间。在“真空”位置，该阀可以应用喷射器302的全部真空。在“通气”位置，该阀可以使真空致动器44的每侧处于大气压力。通气阀可以总是在除了全真空以外的任何位置排出一些气流。在其它示例中，通气阀可以包括三种模式:增加真空、排出真空和保持当前真空。在任何情况下，该阀允许经由控制器替代直接经由气动机械调整的控制。
[0052]图4图示说明图3的真空生成系统，其具有在较低增压或无增压状况下可选的主动增压控制和废气门致动。图4图示说明包括图3的废气门致动器44和喷射器302以及其它已经描述的组件的示例发动机系统400。将喷射器302连接到废气门致动器44的导管306延伸在从喷射器302到废气门致动器44的整个长度上，并且以下说明的另外的管路和导管与导管306交叉并连接。
[0053]存储罐416可以通过四个独立源提供真空:喷射器302、410、406和进气歧管。基于其它喷射器的源也是可能的。[0054]喷射器302导致空气引入到排气流。这在某些情况下是有利的。一种情况是在可以用作辅助空气引入泵的催化剂点燃期间。另一种情况是在增加的空气降低了调节的排放物的富燃操作期间，尽管代价是增加了催化剂热量。
[0055]为了经由废气门42的致动提供主动增压控制，可以提供通气管路402以便将导管306连接到压缩机90上游的进气道18。通气阀404可以被设置在通气管路402中或者在通气管路402和导管306的交叉点处。通气阀404可以由控制器50控制，以便调整供应给废气门致动器44的真空量，并且多余真空经由通气管路402传送回进气。因此，通过控制通气阀404，主动增压压力控制可以被提供。
[0056]为了在很小增压或没有增压(例如，当没有通过喷射器302生成足够的真空时)的状况下打开废气门42，真空可以从进气歧管24被传送到废气门致动器44。为了提供进气歧管真空，第二喷射器406可以被连接在节气门22两端。第二喷射器406可以从来自节气门上游到节气门下游的进气空气的动力流生成真空。由第二喷射器406生成的真空可以被传送到导管306和/或经过通气阀404。经过第二喷射器406的气流的控制可以通过喷射器动力流控制阀408而被提供。
[0057]在一些实施例中，第三喷射器410可以被提供在压缩机旁路流动通道中，与参考图1和图2所描述的喷射器80类似。来自第三喷射器410的真空可以经由导管412被传送到导管306。为了控制经过第三喷射器410的气流，喷射器动力流控制阀414可以被提供在容纳第三喷射器410的旁路通道中。
[0058]真空存储罐416可以被流体连接到喷射器302、第二喷射器406、第三喷射器410以及废气门致动器44。如图4中所描述的，来自存储罐416的导管、来自第三喷射器410的导管412以及来自第二喷射器406的导管与导管306相交并流体连接。因此，来自存储罐416、第三喷射器410和/或第二喷射器406的真空可以被传送到废气门致动器44。以这种方式，真空可以被储存在存储罐416中，并且如果喷射器302、第三喷射器410和/或第二喷射器406两端的压力降不足以控制废气门42的位置，则真空可以被施加到废气门致动器44。此外，第一止回阀418、第二止回阀420和第三止回阀422可以防止真空从存储罐416的消耗和/或确保真空仅从喷射器302、第二喷射器406或第三喷射器410流向废气门致动器44而不是其它方向。与以上附图相似，经过发动机系统400的各个导管和通道的空气流由图3中的箭头描述。
[0059]在高进气歧管真空的状况下，经过第二喷射器406的空气流可能不需要用于生成足够的真空以致动废气门42。因此，直接通道424可以将进气歧管24上游的进气道18连接到导管306。第四止回阀426可以被提供在直接通道424中。
[0060]图4中描述的配置不是限制性的，其它配置是可能的。例如，存储罐416可以被省略。类似的，第二喷射器406和/或第三喷射器410可以被省略。而且，虽然图3和图4中描述了从排气流路径中的喷射器生成的真空和/或从进气歧管生成的真空被导入废气门致动器，但除了废气门致动器之外或可替换地，其它真空消耗装置也可以接收真空。示例真空消耗装置包括用于车辆制动系统的制动助力器、增压移动控制阀、燃料蒸汽罐(为了提供真空以用于从罐中吹扫燃料蒸汽)以及其它真空消耗设备。
[0061]图3和图4中图示说明的系统提供一种用于发动机的系统，其包括:设置在发动机进气系统中并连接到设置在发动机排气系统中的涡轮的压缩机；设置在排气流路径中的喷射器；通过真空致动器致动的涡轮的废气门阀；以及把喷射器连接到真空致动器的真空导管。喷射器的进口可以被设置在涡轮上游的排气流路径中，并且喷射器的出口可以被设置在涡轮下游的排气流路径中。在另一个示例中，喷射器进口可以被涡轮上游的排气系统中，并且喷射器出口可以被设置在压缩机上游的进气系统中。
[0062]系统可以进一步包括将真空导管连接到压缩机上游的进气道的通气管路。通气阀可以被设置在通气管路中，并且控制器可以包括基于期望的增压压力而调整通气阀的指令。系统可以包括设置在节气门两端并流体连接到真空导管的第二喷射器。第三喷射器可以被设置在压缩机两端并且流体连接到真空导管。
[0063]因此，图1和图2中提供的系统提供用于通过设置在压缩机旁路流路径中的喷射器生成的真空致动废气门，而图3和图4中的系统提供用于通过设置在排气流路径中的喷射器生成的真空致动废气门。每个废气门致动系统可以包括通过控制器可控的通气管路和通气阀，以向致动器供应选择的真空量，以此提供增压控制。而且，每个致动系统可以包括源自进气歧管真空的额外的真空源，以在低增压或没有增压的状况下向致动器供应真空。
[0064]图5图示说明了用于向真空致动器(诸如图1-4中的废气门致动器44)供应真空的方法500。方法500可以通过控制器50根据存储在其中的指令而被实现。方法500包括，在502处确定操作参数。操作参数可以包括发动机转速和负载、增压压力(通过压缩机进口压力(CIP)、歧管进口压力(TIP)和/或MAP确定)以及其它参数。在504，确定发动机是否以增压(例如，MAP大于大气压力)操作。如果发动机不在增压情况下操作，例如这可能在低负载操作期间发生，则方法500进行到506，通过向废气门致动器施加真空以打开设置在涡轮增压器涡轮两端的废气门。如508所描述的，真空可以从进气歧管被传送到废气门致动器，例如通过打开图2的阀208或者打开图4的阀408。真空可以直接从进气歧管被供应(或者歧管上游和节气门下游的进气道)，或者真空可以通过使进气空气流经连接在节气门两端的喷射器而生成。然而，在一些示例中，真空可以从真空存储罐而不是进气歧管被传送。通过打开废气门，即使在没有增压的状况下，经过涡轮的泵送损失也可以被减少，以此增加燃料经济性。然后方法500返回。
[0065]如果在504处确定发动机在增压下操作，则方法500进行到510以确定期望的增压量是否不同于提供的增压量。在一个示例中，期望的增压量可以基于发动机转速和负载。如果期望的增压量和提供的增压量没有不同，则不指示对当前废气门位置的调整，然后方法500进行到512以保持当前操作参数(例如，保持当前废气门位置)，然后方法500返回。
[0066]返回到510，如果期望的增压量和提供的增压量不同，则方法500进行到514，通过向废气门致动器施加真空以调整废气门位置。为了施加真空，在516，通气阀的位置可以被调整以向废气门致动器提供期望的真空量从而调整废气门位置。期望的真空量可以基于期望的增压压力。根据致动系统的配置，真空可以从各种源供应给废气门致动器。如518所指示的，当增压相对高和/或进气歧管真空相对低时，真空可以从压缩机旁路流路径被传送到致动器。而且，在一些示例中，在压缩机旁路流中的喷射器动力流控制阀可以被打开，以提供经过喷射器的动力流以生产真空。如果喷射器被设置在压缩机旁路流中，如图1和图2所图示说明的，当增压超过阈值时真空可以由喷射器生成。阈值增压量可以是零增压，所以真空可以增压可用的任何时刻供应给致动器。在另一个实施例中，阈值可以是期望的增压量，并且如果可用的多余增压超过期望的量，则真空可以通过喷射器生成并被供应给致动器。在再一个实施例中，阈值可以是固定的增压量，其可以提供足够的真空生成以致动废气门。通过压缩机旁路喷射器的真空生成可以通过打开阀86被主动控制，或者当提供的增压高于期望的增压时其可以被动发生。而且，废气门位置可以被选择以便保持一些多余增压用于生成真空。然而，在其它示例中，废气门位置可以被选择以使所提供的增压达到所期望增压的水平，即使多余增压对于真空生成基本不可用。
[0067]如果喷射器如图3和图4所图示的被设置在排气流中，当增压高和/或歧管真空低时，真空可以从排气流被传送到致动器，如520所指示的。用于从排气流传送真空的状况可以类似于从压缩机旁路流传送真空的状况，因为需要足够的增压量可用以生成真空。而且，在一些示例中，在排气流路径中的喷射器动力流控制阀可以被打开以提供经过喷射器的动力流以生成真空。
[0068]如522所指示的，如果增压压力太低而不能生成足够真空(用于压缩机旁路喷射器和排气喷射器)并且如果歧管真空高，则真空可以从进气歧管传送到致动器。从进气歧管传送真空可以类似于以上在506和508所描述的。然而，在一些实施例中，真空可以从真空存储罐而不是进气歧管中被传送。
[0069]因此，图5提供的方法500可以提供用于同时在较高增压和较低增压状况期间使用真空致动器来致动废气门。在一个示例中，用于包括具有涡轮驱动的压缩机的涡轮增压器的发动机的方法包括:经由压缩机旁路流通过喷射器生成真空，并且将真空从喷射器施加到废气门致动器上。用于包括具有涡轮驱动的压缩机的涡轮增压器的发动机的另一种方法包括:经由废气流通过喷射器生成真空，并且将真空从喷射器施加到废气门致动器上。
[0070]对于两种方法而言，废气门致动器可以被配置为调整涡轮的废气门阀。经由将喷射器流体地连接到废气门致动器的导管可以供应从喷射器到废气门致动器的真空，并且通气管路将导管流体连接到压缩机上游的进气道。
[0071]该方法可以进一步包括通过调整设置在通气管路中的阀而调整增压压力。该方法也可以包括从发动机的进气歧管向废气门致动器施加真空。从发动机的进气歧管向废气门致动器施加真空可以进一步包括经由设置在进气流路径中的第二喷射器生成真空。该方法可以包括将通过喷射器和/或第二喷射器生成的真空存储在真空存储罐中。
[0072]在另一个示例中，用于包括具有涡轮驱动的压缩机的涡轮增压器的发动机的方法包括在第一状况期间，借助从设置在压缩机旁路流路径中的喷射器接收的真空经由真空致动器来调整涡轮的废气门阀，以及在第二状况期间，借助从发动机的进气歧管接收的真空经由真空致动器来调整废气门阀。用于包括具有涡轮驱动的压缩机的涡轮增压器的发动机的额外方法包括在第一状况期间，借助从设置在排气流路径中的喷射器接收的真空经由真空致动器来调整涡轮的废气门阀，以及在第二状况期间，借助从发动机的进气歧管接收的真空经由真空致动器来调整废气门阀。
[0073]对于这些方法，第一状况可以包括增压压力在阈值以上并且第二状况可以包括增压压力在阈值以下。在这些方法的另一个示例中，第一状况可以包括进气歧管真空在阈值以下并且第二状况可以包括进气歧管真空在阈值以上。
[0074]这些方法可以进一步包括通过调整设置在通气管路中的通气阀而调整增压压力，其中通气管路将喷射器流体连接到压缩机上游的进气道。借助从进气歧管接收的真空经由真空致动器来调整废气门阀可以进一步包括借助从设置在进气歧管的节气门两端的第二喷射器接收的真空经由真空致动器来调整废气门阀。
[0075]当喷射器被设置在排气流路径中时，排气流路径中的动力流控制阀可以被打开以从喷射器生成真空。当喷射器被设置在压缩机旁路流路径中时，压缩机旁路流路径中的动力流控制阀可以被打开以从喷射器生成真空。
[0076]暂时返回到图2，图2中图示说明的两个喷射器(喷射器80和第二喷射器206)可以接收通过两个独立阀(动力流控制阀86和动力流控制阀208)控制的动力流，两个独立阀每个均具有自身的独立致动器以允许用于经过各自喷射器的动力流的独立控制。然而，这种致动器可能很贵。而且，在一般的喷射器系统中，从喷射器排出的空气经由高流速止回阀被传送到一个或更多个低压接收器(例如，进气歧管)，这也很贵。如图2所说明的，为了消除动力流路径中高流速止回阀的使用，多个喷射器可以被使用(例如，每个低压接收器均使用一个喷射器)。此外，单个的致动器可以被用于控制两个动力流控制阀的位置。这种配置将在以下所描述的图6和图7中被说明。
[0077]图6图示说明了发动机系统600，其包括进气歧管24、压缩机90、节气门22以及在上述图中描述的其它组件。尽管没有在图6中示出，进气歧管24被连接到发动机，与图1-4中所说明的进气歧管类似。发动机系统600包括两个喷射器，即第一喷射器602和第二喷射器604。第一喷射器被设置旁路通道606中，旁路通道606连接到进气道并且跨越节气门22连接；空气从中冷器26上游(尽管其可以可替换地从中冷器26的下游或者节气门的上游进入通道)进入旁路通道，行进经过第一喷射器602，并且排出到进气歧管24中。第一动力流控制阀608被设置在旁路通道606中。
[0078]第二喷射器604位于旁路通道610中，其绕过压缩机90。空气从压缩机出口进入旁路通道610，行进经过第二喷射器604，并且排出到压缩机进口。第二动力流控制阀612被设置在旁路通道610中。虽然图6说明了用于控制气流环绕压缩机的单独压缩机旁路阀30，但是在一些实施例中，压缩机旁路阀可以被第二动力流控制阀612替代。如以上所述，压缩机旁路阀30可以提供增压控制以及喘振保护。压缩机喘振发生在高增压压力(例如，压缩机两端的高压力比)和低空气流经过压缩机期间；在一些状况下压缩机喘振可以导致涡轮增压器组件的性能降低。因此，为了减少喘振，来自压缩机出口的空气可以经由压缩机旁路阀被传送回压缩机进口，以此增加流经压缩机的气流并减少喘振。可替换地，由后置充气空气冷却器冷却的空气可以绕压缩机流通以增加喘振极限。如果压缩机旁路阀30被省略，第二阀612可以作为喘振极限阀，在喘振状况下被打开以提供喘振保护。在涡轮旋转的状况下，诸如在车辆加速期间，第二阀612可以被关闭。通过将连续变化的压缩机旁路阀替换为开/闭第二阀612，由连续变化的压缩机旁路阀引起的“永久泄露”引入的涡轮旋转的可以被减少。
[0079]第一阀608和第二阀612可以通过共用致动器614驱动。致动器614可以是电磁致动器，其在从控制器50接收电流时被启动。致动器614可以具有未被启动时返回的默认位置。在该默认位置，一个阀可以被关闭而另一个被打开。在启动位置，关闭的阀打开，并且打开的阀关闭。例如，当致动器在默认位置，第一阀608可以被打开而第二阀612可以被关闭。在启动位置，第一阀608可以关闭而第二阀612可以打开。以这种方式，单个致动器可以被用于控制多个流控制阀的位置。图6图示说明的阀608、612是直列阀(iniine valve),然而其它阀配置也可以。例如，该阀可以是设置在喷射器管颈处的闸阀。而且，致动器614与阀608和阀612之间的控制线在图6中描述为虚线，通过该控制线致动器614调整阀的位置。
[0080]第一喷射器602和第二喷射器604可以分别将真空引导到真空存储罐616，该真空罐可以被连接到一个或更多个真空消耗装置618和620。真空消耗装置可以是利用真空的适合设备，诸如气动致动器(废气门致动器、CMCV致动器、制动助力器、发动机架、前轴断开、HVAC控制等)和/或燃气吸入系统/设备(例如，用于吸入气体燃料、曲轴箱气体、循环排气和燃料蒸汽)。
[0081 ] 而图6示出通过单个致动器致动的两个阀，在一些实施例中这两个阀可以由单个阀取代。如图7所示，与系统600类似的发动机系统700，包括旁路通道606和610，它们共享通向阀704的共用进气管路702。阀704可以通过致动器致动至两个位置之一。当致动器处于第一默认位置时，阀704可以是第一位置，在第一位置中来自进气管路702的空气被传送经过第一喷射器602，而当致动器在第二启动位置时，阀704可以移动到第二位置，在第二位置中空气从进气管路702被传送经过第二喷射器604。
[0082]图6和图7描述了通过两个喷射器的空气流的协调控制，从而使得当空气流经一个喷射器时，不流经另一个喷射器。因为一个喷射器在高增压(第二喷射器604)状况期间接收动力流，而另一个在高进气歧管真空的状况期间接收动力流，通过喷射器生成真空可以在大多数工况下进行，并且与当喷射器被独立控制时一样有效。
[0083]图6和图7的系统提供用于发动机的系统，其包括:设置在节气门两端并且通过第一阀控制的第一喷射器；设置在压缩机旁路流中并且通过第二阀控制的第二喷射器；以及配置为同步调整第一阀和第二阀的位置的共用致动器。第二阀可以包括连续变化的压缩机旁路阀。系统可以包括具有指令的控制器，该指令在增压压力超过阈值时启动共用致动器以打开第二阀并关闭第一阀。该控制器也可以包括指令，其响应于压缩机操作在喘振区域而启动共用致动器以打开第二阀并关闭第一阀，其中压缩机压力比超过阈值并且压缩机流速低于阈值。控制器可以包括指令，其响应于涡轮迟滞而启动共用致动器以关闭第二阀并打开第一阀，其中提供发动机功率要求所需的期望增压超过提供的增压多于阈值量。
[0084]现在转向图8，图示说明一种通过多个喷射器生成真空的方法800，其中多个喷射器具有由共用致动器致动的独立动力流控制阀。方法800可以通过控制器50根据存储在其中的指令被实现，以便在图6的发动机系统600或者图7的发动机系统700中生成真空。方法800包括，在802，借由在默认第一位置的致动器(例如，致动器614)经由第一喷射器生成真空。如以上所述，致动器可以具有致动器未被启动时呈现的默认位置。第一喷射器可以被设置在进气空气流路径中，在节气门的两端，诸如第一喷射器602。如在804所指示的，进气空气流经过第一喷射器以生成真空。而且，如806所指示的，当致动器在第一位置时，第一动力流控制阀(例如，第一阀608)打开而且第二动力流控制阀(例如，第二阀612)关闭。因此，当致动器在第一位置时空气流经第一阀到达第一喷射器，但是不流经第二阀到达第二喷射器。
[0085]在808，发动机操作参数被确定。所确定的发动机操作参数可以包括增压压力、发动机转速和负载、MAP以及其它参数。在810，确定增压压力是否超过阈值。阈值增压压力可以是零增压，所以任何增压都超过阈值。在其它实施例中，阈值可以是期望的增压，或者可以是固定的增压量。如果增压压力超过阈值，方法800进行到816，这将在下文中说明。如果增压压力没有超过阈值，方法800进行到812以将致动器保持在默认位置，因为没有足够的增压压力可用于借由第二喷射器生成真空。
[0086]方法800进行到814以确定压缩机是否当前正在操作在或预计操作在喘振区域中。压缩机喘振可以由低空气流经过压缩机产生；在某些情况下，诸如驾驶员松加速器踏板(tip-out)事件，压缩机两端的流速和压力比可以波动到可能导致噪声干扰的水平，并且在更严重的情况下可能导致性能问题和压缩机退化的水平。为了缓解这种喘振事件，如果第二阀已经替代了 CBV，其可以打开以增加经过压缩机的气流。如本文所使用的，术语“喘振区域”包括导致喘振(例如超过喘振水平)的压缩机操作点以及接近不导致喘振的喘振水平(但是当发生小空气流波动时可能将压缩机推向喘振)的操作点。此外，如果预测压缩机会在下一个要求的操作点处或者在转向下一个要求的操作点时进入喘振，压缩机可以认为操作在喘振区域。
[0087]压缩机的喘振区域是压缩机压力比(例如，增压压力)和经过压缩机的空气流的函数。压力比和经过压缩机的空气流可以绘制成压缩机操作图，其指示压缩机是否操作在喘振。此外，可以基于发动机转速和负载确定压缩机操作在喘振区域中。而且，即使压缩机当前没有操作在喘振中，可以基于下一个要求的操作点预测在喘振中的随后操作。例如，如果松加速器踏板事件或者其它降低发动机转速或负载事件发生后，可以预测到经过压缩机的空气流将要减少，并且因此可以估计压缩机将操作在喘振区域。
[0088]如果压缩机没有操作在喘振区域(或没有被预测操作在喘振区域)，方法800返回至IJ812以保持默认致动器位置。如果压缩机正操作在或预测将操作在喘振区域中，方法800进行到816以启动致动器的螺线管以将致动器调整到第二位置并且经由第二喷射器(例如，第二喷射器604)生成真空。此外，如以上所描述的，如果在810中确定增压压力超过阈值，方法800也进行到816以启动螺线管。
[0089]如818所指示的，当螺线管启动并且致动器处于第二位置时，压缩机旁路空气流经第二喷射器以生成真空。如820所指示的，为了使空气流经第二喷射器，致动器打开第二阀并且关闭第一阀。
[0090]在822，确定增压压力是否降低到低于阈值，或者是否检测到涡轮迟滞。涡轮迟滞是指提供的增压量不足以满足发动机功率要求的状况，并且可以发生在踩加速器踏板事件或车辆加速期间。涡轮迟滞可以导致车辆操作者能够察觉的暂时的、不期望的发动机功率迟滞。为了消除涡轮迟滞，排气道中的所有排气可以被传送通过涡轮以快速使涡轮旋转达到期望的转速从而产生所要求的增压，并且所有的进气空气可以被传送通过压缩机。因此，如果涡轮迟滞被检测到(或者预测到将发生涡轮迟滞)或者增压已降低到低于阈值，方法800进行到824以停用螺线管从而使致动器返回默认位置。
[0091]虽然图8所描述的方法800通过单个致动器由两个阀控制两个喷射器，但是如图7所描述的，两个喷射器可以可替换地通过单个阀控制。在这种配置中，致动器可以在使用第一喷射器产生真空的第一位置和使用第二喷射器产生真空的第二位置之间移动阀。
[0092]图9和图10图示说明了具有两个喷射器动力流控制阀的协调控制的示例发动机工况。图9图示说明了示出在稳定状态巡航状况下的工况的图表900，其中车辆行进在恒定的发动机功率下。曲线902图示说明节气门进气压力(TIP)，曲线904图示说明MAP，曲线906图示说明大气压力，其中时间在水平轴上而压力在垂直轴上。当TIP超过MAP时，更有效的真空生成可以发生在第二喷射器中，并且因此如曲线910所示，第二阀在图表900所图示说明的多数时间期间被打开。然而，在时刻tl到t2之间，TIP和MAP可能足够靠近所以优选通过第一喷射器生成真空，并且因此曲线908图示说明的第一阀在此期间被打开。如曲线908和910所示，当第一阀打开时，第二阀关闭，并且当第一阀关闭时，第二阀打开。
[0093]图10图示说明图表1000，其示出在发动机功率要求处于或超过所提供的空气流的加速事件期间与图9相同的操作参数。TIP通过曲线1002图示说明，MAP通过曲线1004图示说明，BP通过曲线1006图示说明，第一阀位置通过曲线1008图示说明，并且第二阀位置通过曲线1010图示说明。在时刻tl之前，TIP大于MAP，并且因此第二阀可以打开而第一阀关闭。然而在时刻tl之后，TIP接近或等于MAP，并且因此第一阀打开而第二阀关闭。
[0094]因此，此处所描述的系统和方法提供一种方法，其包括当增压低于阈值时，通过处于第一位置的致动器使空气从压缩机出口经过第一喷射器流入进气歧管而生成真空，以及当增压超过阈值时，通过处于第二位置的致动器使空气从压缩机出口经过第二喷射器流入压缩机进口而生成真空。通过处于第一位置的致动器生成真空可以进一步包括通过致动器打开第一阀并关闭第二阀以便使空气流经第一喷射器。通过处于第二位置的致动器生成真空可以进一步包括通过致动器关闭第一阀并打开第二阀以便使空气流经第二喷射器。
[0095]该方法可以进一步包括，响应于当前或预测压缩机操作在喘振区域，通过致动器关闭第一阀并打开第二阀并且使空气从压缩机出口流经第二喷射器进入压缩机进口。该方法也可以包括响应于当前或预测涡轮增压器迟滞，通过致动器打开第一阀并关闭第二阀。通过第一喷射器生成的真空和通过第二喷射器生成的真空可以被引导到真空致动器。真空致动器可以包括废气门致动器，制动助力器和增压移动控制阀中的一个或更多个。通过第一喷射器生成的真空和通过第二喷射器生成的真空可以被引导到发动机气体吸入装置。发动机气体吸入装置可以包括燃料蒸汽罐、发动机曲轴箱和进气歧管中的一个或更多个。
[0096]在另一个示例中，方法包括在第一状况期间通过共用致动器打开第一阀并关闭第二阀并且使空气从压缩机出口流经第一喷射器进入进气歧管从而经由第一喷射器生成真空，并且在第二状况期间，通过共用致动器关闭第一阀并打开第二阀并且使空气从压缩机出口流经第二喷射器进入压缩机进口从而经由第二喷射器生成真空。
[0097]在示例中，第一状况可以包括增压压力超过阈值，并且第二状况可以包括增压压力低于阈值。在另一个示例中，第一状况可以包括当前或预测压缩机操作在喘振区域中，并且第二状况可以包括当前或预测涡轮增压器迟滞。该方法可以进一步包括基于质量空气流速和所提供增压的水平来确定当前或预测的压缩机操作是否在喘振区域中。当前或预测的涡轮增压器迟滞可以基于期望增压压力和实际增压压力之间的差而被确定。该方法可以包括将第一喷射器生成的真空和第二喷射器生成的真空引导到真空存储罐，真空存储罐连接到一个或多个真空消耗装置。
[0098]可以领会到的是在此公开的配置和方法本质上是示例性的，并且这些具体的实施例并不被认为是为了限制的目的，因为多种变化是可能的。例如，以上技术可以被应用到V-6、L-4、L_6、V_12、对置4缸和其它发动机类型中。本公开的主题包括在此公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
[0099]权利要求具体指出被认为具有新颖性和非显而易见性的一些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或者“第一”元件或者其等同物。这些权利要求应被理解为包括一个或多个这种元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过对本权利要求的修改或者通过在本申请中或相关申请中提出新的权利要求而被要求。这种权利要求，无论其比原权利要求的范围更宽、更窄、等同或不同，均被认为是包括在本公开的主题范围内。
【权利要求】
1.一种方法，其包括: 当增压低于阈值时，通过处于第一位置的致动器使空气从压缩机出口流经第一喷射器到达进气歧管而生成真空；以及 当增压超过所述阈值时，通过处于第二位置的所述致动器使空气从所述压缩机出口流经第二喷射器到达压缩机进口而生成真空。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过处于所述第一位置的所述致动器生成真空进一步包括通过所述致动器打开第一阀并关闭第二阀以便使空气流经所述第一喷射器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中通过处于所述第二位置的所述致动器生成真空进一步包括通过所述致动器关闭所述第一阀并打开所述第二阀以便使空气流经所述第二喷射器。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括，响应于当前或预测的压缩机操作处于喘振区域中，通过所述致动器关闭所述第一阀并打开所述第二阀并且使空气从所述压缩机出口流经所述第二喷射器到达所述压缩机进口。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括响应于当前或预测的涡轮增压器迟滞，通过所述致动器打开所述第一阀并关闭所述第二阀。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述第一喷射器生成的所述真空和所述第二喷射器生成的所述真空引导到真空致动器。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述真空致动器包括废气门致动器、制动助力器和增压移动控制阀中的一个或多个。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述第一喷射器生成的所述真空和所述第二喷射器生成的所述真空引导到发动机气体吸入装置。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述发动机气体吸入装置包括燃料蒸汽罐、发动机曲轴箱和进气歧管中的一个或多个。
10.一种方法，其包括: 在第一状况期间，通过共用致动器打开第一阀并关闭第二阀并使空气从压缩机出口流经第一喷射器进入进气歧管，从而经由所述第一喷射器生成真空；以及 在第二状况期间，通过共用致动器关闭所述第一阀并打开所述第二阀并使空气从所述压缩机出口流经第二喷射器进入压缩机进口，从而经由所述第二喷射器生成真空。
【文档编号】F02B37/16GK103821608SQ201310566246
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】J·E·罗林格, D·贝尔, J·N·阿勒瑞, R·D·普斯夫 申请人:福特环球技术公司