Многоканальный аспиратор и аспирационная система транспортного средства (варианты)
Изобретение относится к многоканальному аспиратору, который может быть использован в автотранспортных областях для создания и поддержания разрежения. В одном или более вариантах осуществления аспиратор транспортного средства содержит корпус с входной частью и выходной частью и рукавную часть, соединенную с корпусом в месте между входной частью и выходной частью, в котором поперечный разрез входной части содержит внутреннюю стенку и наружную стенку, окружающую внутреннюю стенку. Наружная стенка может быть пространственно отделена от внутренней стенки вдоль наружного периметра внутренней стенки. Внутренняя и наружная стенки могут быть концентрическими друг для друга. Изобретение позволяет улучшить эффективность аспиратора. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Раскрытая идея изобретения главным образом относится к многоканальному аспиратору, который может быть использован в автотранспортных областях применения для создания и поддержания разрежения.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Определенные транспортные средства могут использовать разряжение впускного коллектора для обеспечения усиления тормоза или усилителя. В соответствии с этими конструкциями для создания и/или поддержания уровня разрежения, необходимого для усиления тормоза, может быть использован аспиратор. Некоторые существующие аспираторы имеют ограничения, например, требуют отдельный байпас с дополнительными клапанными средствами управления, проектирование и использование которых является трудоемким и дорогостоящим решением.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном или более вариантах осуществления аспиратор транспортного средства содержит корпус с входной частью и выходной частью и рукавную часть, соединенную с корпусом в месте между входной частью и выходной частью, в котором поперечный разрез входной части содержит внутреннюю стенку и наружную стенку, окружающую внутреннюю стенку. Наружная стенка может быть пространственно отделена от внутренней стенки вдоль наружного периметра внутренней стенки.
Внутренняя и наружная стенки могут определять, соответственно, внутренний и наружный каналы вдоль первой продольной оси корпуса. Рукавная часть может содержать рукавный канал вдоль второй продольной оси рукавной части.
Два канала, выбранные из внутреннего, наружного и рукавного каналов, могут быть выполнены с возможностью сообщения с первым источником текучей среды, а другой из них выполнен с возможностью сообщения со вторым источником текучей среды, отличным от первого источника текучей среды. В частности, внутренний и рукавный каналы могут быть выполнены с возможностью сообщения с первым источником текучей среды, а наружный канал - выполнен с возможностью сообщения со вторым источником текучей среды.
Внутренняя и наружная стенки могут иметь разные формы поперечного разреза.
Поперечный разрез входной части также может содержать внешнюю стенку, окружающую наружную стенку, внешняя стенка и наружная стенка вместе определяют внешний проход.
Аспиратор может также содержать клапан, выполненный с возможностью сообщения с любым из внутреннего, наружного и рукавного каналов.
Один или несколько преимущественных признаков, раскрытых в настоящем документе, будут понятны из нижеследующего раскрытия одного или нескольких вариантов осуществления и на основе прилагаемых графических материалов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Для более полного понимания настоящего изобретения следует обратиться к одному или нескольким вариантам осуществления, более подробно проиллюстрированным в прилагаемых графических материалах и раскрытых ниже, где:
на фиг. 1 проиллюстрирован аспиратор, который может быть использован в соединении с вакуумным резервуаром и впускным коллектором двигателя согласно одному или нескольким вариантам осуществления;
на фиг. 2 проиллюстрирован в увеличенном масштабе аспиратор, показанный на фиг. 1;
на фиг. 3 проиллюстрирован поперечный разрез аспиратора, показанного на фиг. 1;
на фиг. 4A проиллюстрирован альтернативный вид аспиратора, показанного на фиг. 1;
на фиг. 4B проиллюстрирован поперечный разрез аспиратора, показанного на фиг. 4A; и
на фиг. 5 показаны эксплуатационные данные пробного аспиратора согласно одному или более вариантам осуществления.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фигурах одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы. В нижеследующем раскрытии разные рабочие параметры и элементы раскрыты в отношении разных разработанных вариантов осуществления. Конкретные параметры и элементы приведены исключительно в качестве примеров, и не несут какого-либо ограничительного смысла.
Раскрытая идея изобретения относится к аспирационной системе, которая может быть расположена между вакуумным резервуаром и впускным коллектором двигателя для извлечения нежелательного воздуха из вакуумного резервуара. Идея изобретения, реализуемая в одном или более вариантах осуществления, позволяет достичь преимуществ и обеспечить экономически эффективное и технически простое решение путем обеспечения отдельного дополнительного канала(ов) текучей среды внутри корпуса аспиратора и исключения необходимости внешнего по отношению к корпусу байпасного канала(ов) текучей среды. Кроме того, так как в данном случае текучая среда из разных каналов текучей среды может быть смешана в корпусе сравнительно раньше и более тщательно вдоль продольной оси корпуса, то можно ожидать улучшения рабочих характеристик системы.
В одном или нескольких вариантах осуществления, как показано на фиг. 1, аспирационная система, целиком обозначенная номером 102, содержит аспиратор 100, расположенный между вакуумным резервуаром 104 и впускным коллектором 108 двигателя. Аспирационная система 102 также содержит источник 106 воздуха, расположенный выше по потоку от аспиратора 100, для создания потока текучей среды из вакуумного резервуара 104 через аспиратор 100. Два входа могут быть подсоединены к вакуумному резервуару 104, как показано на фиг. 1, альтернативно, один вход подсоединяют к вакуумному резервуару 104, а другой - к системе принудительной вентиляции картера (ПВК).
На фиг. 1, а также на фиг. 2, на которой показан детализированный вид аспиратора 100, показанного на фиг. 1, аспиратор 100 содержит корпус 110 с входной частью 114 и выходной частью 116. Корпус 110 содержит внутренний канал 124 и наружный канал 122, каждый из которых проходит вдоль продольной оси «L» корпуса 110 для выведения потока текучей среды. Ниже по потоку от входной части 114 расположен рукавный канал 126, проходящий через рукавную часть 112, для введения потока другой текучей среды. В определенных вариантах осуществления потоки текучей среды, проходящие через каналы 124 и 126, могут быть названы вытяжными потоками, а поток текучей среды, проходящий через канал 122, может быть назван движущим потоком. Потоки текучей среды из каналов 122, 124 и 126 смешиваются в смесителе 128 аспиратора 100 для получения смешенного потока текучей среды, перемещаемого вниз по потоку, например, во впускной коллектор 108 двигателя.
На фиг. 3 проиллюстрирован поперечный разрез входной части 114 аспиратора 100. Внутренний канал 124 определен внутренней стенкой 132. Наружный канал 122 определен наружной стенкой 130 и внутренней стенкой 132. Как показано на фиг. 3, наружная стенка 130 пространственно отделена от внутренней стенки 132 вдоль наружного периметра 132b внутренней стенки 132. Для полного сохранения потока текучей среды, по меньшей мере один из внутреннего и наружного периметров 132a, 132b внутренней стенки 132 представляет собой замкнутый контур. По той же причине по меньшей мере один из внутреннего и наружного периметров 130a, 130b наружной стенки 130 также представляет собой замкнутый контур.
Чтобы удовлетворить определенным требованиям по динамике потока, опционально внутренний канал 124 разделяют на любое подходящее количество отсеков любой подходящей формы. По той же причине опционально наружный канал 122 разделяют на любое подходящее количество отсеков любой подходящей формы.
Как показано на фиг. 1, потоком, поступающим во входную часть 114 корпуса 110, а также во вход 118 рукавной части 112 независимо друг от друга может управлять клапан. Например, потоком из вакуумного резервуара 104 через внутренний канал 124 может управлять клапан 150. Потоком из вакуумного резервуара 104 через рукавный канал 126 может управлять клапан 154. Потоком от источника 106 воздуха через наружный канал 122 может управлять клапан 152.
Необязательно, чтобы внутренний канал 124 и рукавный канал 126 были выполнены с возможностью сообщения по текучей среде с вакуумным резервуаром 104, а наружный канал 122 - с источником 106 воздуха. Предпочтительнее, каждый из каналов 122, 124 и 126 может быть установлен с возможностью введения любого из потоков текучей среды, поскольку поток текучей среды от каждого источника 104, 106 впускают по меньшей мере через один из каналов 122, 124, 126. В определенных вариантах осуществления канал 122 может быть использован как источник воздуха, а каналы 124 и 126 - как источник разряжения. Опционально каждый из каналов 122, 124 и 126 может быть соединен с источником воздуха, обеспечивающим движущую силу, или с источником разряжения.
На фиг. 1 вакуумный резервуар 104 представлен одним из примеров конструкций первого источника текучей среды, который может находиться в соединении с аспиратором 100 и обеспечивать подачу в него текучей среды. Другие примеры конструкций первого источника текучей среды включают в себя картер. По той же причине источник 106 воздуха представлен одним из примеров конструкций второго источника текучей среды, который может находиться в соединении с аспиратором 100 и обеспечивать подачу в него текучей среды. Другие примеры конструкций второго источника текучей среды включают в себя атмосферный или сжатый воздух ниже по потоку от компрессора.
На фиг. 2 и на фиг. 3 внутренний канал 124 и наружный канал 122 опционально имеют одинаковые или разные поперечные формы. Неограничивающие примеры форм поперечных сечений содержат круг, овал, квадрат, прямоугольник, треугольник и другие геометрические формы. Если поперечные формы не одинаковы, внутренний канал 124 может быть в форме круга, а наружный канал 122 может быть в форме овала. Не желая ограничиваться какой-либо конкретной теорией, считают, что наружный канал 122, определенный формами наружной и внутренней стенок 130, 132, может оказывать влияние на динамику потока текучей среды, проходящего через него, а также схему слияния всех потоков текучей среды, сходящихся друг с другом. Соответственно, возможность обеспечения различных поперечных форм каналов в корпусе 110 обеспечивает больше возможностей для организации различных потоков и эффективной работы аспиратора 100.
На фиг. 3 внутренняя и наружная стенки 132, 130 могут быть концентрическими друг другу относительно центральной точки «A», независимо от того, имеют ли стенки 132, 130 одинаковые геометрические формы, или нет. Неограничивающие примеры парных конструкций содержат концентрические круги, концентрические круг и квадрат, концентрические круг и треугольник, концентрические прямоугольники или квадраты, и концентрические треугольники.
Вдобавок, отношение внутренней площади, определенной внутренней стенкой, и наружной площади, определенной внутренней и наружной стенками, может иметь любые подходящие значения, и в некоторых вариантах осуществление составляет от 1:1,5 до 1:2,0.
На фиг. 2 и на фиг. 3 поток, приходящий через рукавный канал 126 может по меньшей мере частично сначала ударяться о наружную поверхность 130b наружной стенки 130. Все потоки из каналов 122, 124 и 126 могут вступать в контакт друг с другом в горловой области 128, расположенной ниже по потоку от рукавной части 112, и смешиваться здесь и далее. Не желая ограничиваться какой-либо конкретной теорией, считают, что обеспечение непосредственного контакта потока с наружной поверхностью 130b позволяет эффективно изменять направление потока, например, с перпендикулярного на горизонтальное или параллельное направление, что, соответственно, увеличивает скорость вытяжного потока через каналы 124, 126. Вдобавок, путем соединения или смешения трех потоков в горловой области 128 можно создать относительно низкое статическое давление в этой зоне и, следовательно, относительно максимизировать поток текучей среды из каналов 124 и 126.
На фиг. 4A проиллюстрирована схема потока в аспираторе с вариантом аспиратора, показанным на фиг. 3, при этом на фиг. 4B проиллюстрирован поперечный разрез входной части 414 аспиратора 100. Поперечный разрез входной части 414, согласно варианту осуществления, дополнительно содержит внешнюю стенку 434, внешнюю относительно внутренней и наружной стенок 132, 130. Наружная и внешняя стенки 130, 434 вместе определяют внешний канал 426 вдоль продольной оси «L» корпуса 110. Два отдельных потока текучей среды вводят через внутренний и наружный каналы 124, 122, определенные внутренней стенкой 132 и внутренней и наружной стенками 132, 130 соответственно. Другой поток текучей среды вводят через рукавный канал 126. В этой конфигурации рукавная часть 112 может быть подсоединена к корпусу 110 через внешнюю стенку 434 так, чтобы обеспечить сообщение элементов по текучей среде. Поток через рукавный канал 126 проходит через внешний канал 426 и затем все три потока текучей среды приходят в контакт друг с другом в месте 402. Даже если три потока сходятся приблизительно в одной области, например, горловой области 428, относительные места могут варьироваться и определяться вычислительным гидрогазодинамическим (ВГД) моделированием. Один из возможных путей достижения этого является максимизация скорости потока из тормозного бачка, при этом поток из тормозного бачка необходимо вводить в место с максимально низким статическим давлением.
На фиг. 5 показана функция массового расхода потока от давления разрежения, измеренного в пробном аспираторе, например, аспираторе 100, показанном на фиг. 1. В этом примере используют РГД моделирование, где оба потоковых канала 124 и 126 подсоединены к тормозному вакуумному бачку для проведения вытяжных потоков, а канал 122 открыт для подачи атмосферного воздуха с давлением около 100 кПа для проведения движущего потока. Давление в тормозном вакуумном бачке поддерживают около 85 кПа, в то время как массовые расходы потока рассчитывают для всех трех потоковых входов, чтобы выходное давление (в коллекторе) опустилось с 90 кПа до 60 кПа (давление разряжения в коллекторе увеличивается с 10 до 40 кПа, что показано на горизонтальной оси на фиг. 5). Для сравнения характеристик устраивают такой же аспиратор, внутренний канал 124 которого устанавливают снаружи корпуса 110.
Численные значения сравнительных характеристик показаны на фиг. 5, где буквой «A» отмечены результаты сравнения, а буквой «B» - результаты для аспиратора изображенной на фиг. 1 конструкции. Как можно видеть на фиг. 5, в то время как движущий поток для каждой конструкции остается приблизительно одинаковым, скорость вытяжного потока ощутимо меняется при сравнении двух конструкций. В частности, относительно большую скорость вытяжного потока наблюдают при конструкции согласно фиг. 1 или ее вариантах, обсуждаемых в настоящем документе, по сравнению с контрольным вариантом. Улучшение вытяжного потока, в частности, наблюдают при давлении разрежения около 10-23 кПа в данном примере. Это улучшение делает возможным исключение байпаса, соединенного с дорогостоящим управляющим клапаном, на холостом ходу двигателя, когда давление разряжения относительно низкое, например, в интервале 10-23 кПа, как показано на фиг. 5.
В одном или нескольких вариантах осуществления настоящее изобретение, как изложено в настоящем документе, позволяет решить определенные проблемы, связанные с эффективностью аспирации. Однако специалисту в данной области техники будет понятно из приведенных материалов, что возможны различные изменения, модификации и варианты без отклонения от идеи и объема настоящего изобретения, определенного нижеследующей формулой изобретения.
1. Аспиратор транспортного средства, содержащий:
- корпус с входной частью и выходной частью, поперечный разрез входной части включает в себя внутреннюю стенку, наружную стенку, окружающую внутреннюю стенку, и внешнюю стенку, окружающую наружную стенку, при этом внутренняя стенка определяет внутренний канал, внутренняя и наружная стенки вместе определяют наружный канал, и наружная и внешняя стенки вместе определяют внешний канал; и
- рукавную часть, соединенную с корпусом в месте между входной частью и выходной частью и содержащую рукавный канал для сообщения с корпусом.
2. Аспиратор по п. 1, в котором рукавный канал рукавной части выполнен с возможностью сообщения по текучей среде с внешним каналом корпуса.
3. Аспирационная система транспортного средства, содержащая:
- вакуумный резервуар и
- аспиратор по п. 1, расположенный ниже по потоку от вакуумного резервуара.
4. Аспирационная система по п. 3, также содержащая впускной коллектор двигателя, расположенный ниже по потоку от аспиратора.
5. Аспирационная система по п. 3, в которой наружная стенка пространственно отделена от внутренней стенки вдоль наружного периметра внутренней стенки.
6. Аспирационная система по п. 3, в которой внутренняя и наружная стенки являются концентрическими друг для друга.
7. Аспирационная система по п. 3, в которой два канала, выбранные из внутреннего, наружного и рукавного каналов, предназначены для сообщения с вакуумным резервуаром, а другой из них предназначен для сообщения со вторым источником текучей среды, отличным от вакуумного резервуара.
8. Аспирационная система по п. 3, в которой внутренняя и наружная стенки имеют разные формы поперечного разреза.
