DE102019119579A1

DE102019119579A1 - Verfahren und system für ein null-hysterese-ventil

Info

Publication number: DE102019119579A1
Application number: DE102019119579.9A
Authority: DE
Inventors: Abdul Motin; Chin-Yuan Perng
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2020-01-23
Also published as: US10933738B2; US20200023729A1; CN110735740A

Abstract

Diese Offenbarung stellt Verfahren und Systeme für ein Null-Hysterese-Ventil bereit. Es werden Verfahren und Systeme für ein Null-Hysterese-Ventil bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst ein Ventil Vorsprünge, die so geformt sind, dass sie einen Abstand zwischen einem beweglichen Abschnitt des Ventils und einem Ventilsitz aufrechterhalten.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich im Allgemeinen auf ein oder mehrere Merkmale und Einlass- und Auslassgrößen, um Null-Hysterese zwischen dem Öffnen und Schließen des Ventils bereitzustellen.
Allgemeiner Stand der Technik
Verschiedene Arten von Ventilen können verwendet werden, um die Gas- und Flüssigkeitsströmung von einem Raum eines Fahrzeugs zu einem anderen anzupassen. Beispielsweise kann ein Ventil so geformt sein, dass die Kraftstoffdampfströmung von einem Kraftstoffdampfbehälter eines Kraftstoffsystems zu einem Verteiler eines Verbrennungsmotors angepasst wird. Das Ventil und andere ähnliche Ventile oder Rückschlagventile, die sich als Reaktion auf einen Druck öffnen und schließen, können sich jedoch abrupt öffnen und schließen. Die plötzliche Zunahme oder Abnahme des Kraftstoffdampfs kann zu unerwünschten Verbrennungsmotor-Betriebsbedingungen führen (z. B. „Stolpern“).
Ferner umfassen Versuche, die Ventilhysterese anzugehen, verschiedene Ansätze, wie etwa eine zweistufige Strömung. Ein beispielhafter Ansatz ist durch Mills in U.S. 5,253,668 gezeigt. Darin umfasst ein druckbetriebenes Kugelkopfventil mit niedriger Hysterese radiale Entlüftung und eine kleine Entlüftungsöffnung. Unterhalb eines festgelegten Drucks ruht die Kugel auf einem Ventilsitz, um alle Öffnungen außer der Entlüftungsöffnung zu schließen. Wenn ein Dampfdruck in einem Kraftstofftank einen vorbestimmten Druck erreicht, hebt sich die Kugel sanft vom Ventilsitz ab, um das Strömungsvolumen zu erhöhen.
Die Erfinder haben hierin die vorstehenden Probleme sowie Wechselbeziehungen zwischen diesen ebenso wie mögliche Probleme mit solchen Systemen wie bei Mills erkannt. Wenn beispielsweise der Druck abnimmt, folgt eine abnehmende Strömungskurve der ansteigenden Strömungskurve immer noch mit einer gewissen Hysterese. Diese Hysterese kann zu einem Missklang von Geräuschen führen, die von einer Stelle des Ventils ausgehen und für einen oder mehrere Fahrzeuginsassen hörbar sein können. Als weiteres Beispiel verringert das von Mills gezeigte Kugelventil nicht die Hysterese in Kolbenventilen, bei denen ähnliche Probleme auftreten.
Einige Ventile können elektromagnetische oder externe Steuermodule verwenden, um Hysterese zu beseitigen oder signifikant abzuschwächen. Diese Ventile erhöhen jedoch die Herstellungskosten und können für eine Verschlechterung anfällig sein. Darüber hinaus kann Hysterese durch Erhöhen eines Verhältnisses eines Öffnungsanschlussdurchmessers zu einem Ventilkolbendurchmesser abgeschwächt werden. Es ist jedoch möglicherweise nicht möglich, das Verhältnis auf ein Verhältnis zu erhöhen, sodass Hysterese beseitigt wird. Eine vollständige Beseitigung von Hysterese kann nur möglich sein, wenn ein Öffnungsanschlussdurchmesser gleich einem Kolbendurchmesser ist, was nicht praktikabel ist. Dies kann daran liegen, dass ein bestimmter Ventilsitzbereich erforderlich ist, um den Kolben im Gehäuse in der geschlossenen Position zu halten. Dieser Ventilsitzbereich erzeugt einen aktiven Differentialhydraulikbereich auf einer Kolbenfläche, wenn sich das Ventil zwischen einer geschlossenen und einer offenen Position befindet, wodurch sich Hysterese ergibt. Wenn außerdem die Ventilsitzfläche im Vergleich zu dem Kolbenflächenbereich sehr klein ist, kann eine mechanische Spannungskonzentration über einem gewünschten Schwellenwert sowohl an einer Kolbenkante als auch an einer Ventilsitzkante auftreten, was zu einer Verschlechterung führt. Daher besteht immer noch ein Bedarf an einem passiv betriebenen Null-Hysterese-Ventil, das möglicherweise keine parasitären Energieverluste hervorruft.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Ventil angegangen werden, das einen Kolben umfasst, der so geformt ist, dass er innerhalb eines Ventilgehäuses schwingt, wobei ein Vorsprung physisch mit dem Kolben gekoppelt und so geformt ist, dass er verhindert, dass sich der Kolben innerhalb eines Schwellenabstands eines Ventilsitzes bewegt. Auf diese Weise kann ein Bereich des Kolbens, auf den Druck ausgeübt werden kann, in einer geschlossenen und einer offenen Position einheitlich sein.
Als ein Beispiel umfasst der Vorsprung ferner Lücken, die so geformt sind, dass sie den eingehenden Druck gleichmäßig über die Fläche des Kolbens verteilen. Darüber hinaus weist das Ventilgehäuse mindestens zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordnete Auslässe auf, die ferner zur gleichmäßigen Druckverteilung über die Kolbenfläche beitragen können. Auf diese Weise kann Hysterese zwischen der offenen und geschlossenen Position des Ventils beseitigt werden, was zu einem ruhigeren und vorhersehbareren Betrieb des Ventils führt.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile vermeiden.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine Darstellung eines in einem Hybridfahrzeug beinhalteten Verbrennungsmotors.
Die 2A und 2B zeigen geschlossene bzw. offene Positionen des Null-Hysterese-Ventils.
3A zeigt eine Draufsicht eines Vorsprungs, der auf einer Oberseite eines beweglichen Abschnitts des Ventils angeordnet ist.
3B zeigt eine perspektivische Ansicht des vorstehenden Merkmals, das auf einer Oberseite des beweglichen Abschnitts des Ventils angeordnet ist.
4 zeigt verschiedene optionale Querschnittsformen des Vorsprungs.
Die 2-4 sind ungefähr maßstabsgetreu gezeigt, wenngleich nach Bedarf auch andere relative Abmessungen verwendet werden können.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Verringern von Hysterese auf eine Schwellenhysterese in einem Ventil. In einem Beispiel ist die Schwellenhysterese Null. Das Ventil kann ein Kolben- oder Kugelventil sein, das so geformt ist, dass es sich als Reaktion auf einen oder mehrere Verbrennungsmotor-Betriebsparameter eines Verbrennungsmotors, der in einem Hybridfahrzeug enthalten ist, wie in 1 gezeigt, anpasst.
Das Null-Hysterese-Ventil kann in eine geschlossene oder eine offene Position betätigt werden, wie in den 2A und 2B gezeigt ist. In einigen Beispielen kann das Null-Hysterese-Ventil ähnlich wie ein Rückschlagventil funktionieren, wobei die Betätigung des Ventils als Reaktion auf einen Druck, eine Temperatur oder dergleichen stattfindet. Das Ventil kann bemessene Öffnungen umfassen, die als ein oder mehrere von Einlässen und Auslässen basierend auf verschiedenen Verbrennungsmotor-Betriebsparametern funktionieren. In den Beispielen der 2A und 2B umfasst das Ventil einen Einlass und zwei Auslässe, wobei die Auslässe einander diametral gegenüber angeordnet sind.
Ein beweglicher Abschnitt des Ventils kann ein Merkmal darauf umfassen. Eine Draufsicht des beweglichen Abschnitts ist in 3A gezeigt. Eine perspektivische Ansicht des beweglichen Abschnitts, die das Merkmal weiter veranschaulicht, ist in 3B veranschaulicht. Das Merkmal kann eine Vielzahl von Formen umfassen, wobei eine Vielzahl von Querschnitten des Merkmals in 4 gezeigt ist.
Die 1-4 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn derartige Elemente so gezeigt sind, dass sie einander direkt berühren oder direkt gekoppelt sind, dann können sie mindestens in einem Beispiel als sich direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander angrenzend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander angrenzend bzw. zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in flächenteilendem Kontakt zueinander liegen, als in flächenteilendem Kontakt bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich nur ein Abstand dazwischen befindet und keine anderen Komponenten, in mindestens einem Beispiel derart bezeichnet werden. Als noch ein anderes Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug aufeinander derart bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements in mindestens einem Beispiel als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Im hier verwendeten Sinne können sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s) /untere(r/s), über/unter auf eine senkrechte Achse der Figuren beziehen und dazu verwendet werden, die Positionierung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Demnach sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, in einem Beispiel senkrecht über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein anderes Beispiel können Formen der Elemente, die innerhalb der Figuren dargestellt sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (wie z. B. als rund, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen). Ferner können Elemente, die so gezeigt sind, dass sie einander schneiden, in mindestens einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden. Es versteht sich, dass eine oder mehrere Komponenten, die als „im Wesentlichen ähnlich und/oder identisch“ bezeichnet werden, sich je nach Herstellungstoleranzen (z. B. mit 1-5 % Abweichung) voneinander unterscheiden.
Es ist zu beachten, dass 2B Pfeile zeigt, die angeben, wo es Raum für eine Gasströmung gibt, und die durchgezogenen Linien der Vorrichtungswände zeigen, wo eine Strömung blockiert wird und keine Verbindung aufgrund des Fehlens einer Fluidverbindung möglich ist, das sich dadurch ergibt, dass sich die Vorrichtungswände von einem Punkt zu einem anderen erstrecken. Die Wände erzeugen eine Trennung zwischen Regionen, außer an Öffnungen in der Wand, welche die beschriebene Fluidverbindung ermöglichen.
1 stellt ein Verbrennungsmotorsystem 100 für ein Fahrzeug dar. Das Fahrzeug kann ein Straßenfahrzeug sein, das Antriebsräder aufweist, die einen Straßenbelag berühren. Das Verbrennungsmotorsystem 100 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 10, der eine Vielzahl von Zylindern umfasst. 1 beschreibt einen solchen Zylinder oder eine solche Brennkammer näher. Die verschiedenen Komponenten des Verbrennungsmotors 10 können durch eine elektronische Verbrennungsmotorsteuerung 12 gesteuert werden.
Der Verbrennungsmotor 10 beinhaltet einen Zylinderblock 14 mit mindestens einer Zylinderbohrung 20 und einen Zylinderkopf 16 mit Einlassventilen 152 und Auslassventilen 154. In anderen Beispielen kann der Zylinderkopf 16 einen oder mehrere Einlassanschlüsse und/oder Auslassanschlüsse beinhalten, in Beispielen, in denen der Verbrennungsmotor 10 als ein Zweitaktverbrennungsmotor ausgelegt ist. Der Zylinderblock 14 beinhaltet Zylinderwände 32 mit einem Kolben 36, der darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Somit können der Zylinderkopf 16 und der Zylinderblock 14, wenn sie aneinandergekoppelt sind, eine oder mehrere Brennkammern bilden. So wird das Volumen der Brennkammer 30 basierend auf einer Schwingung des Kolbens 36 angepasst. Die Brennkammer 30 kann hierin auch als Zylinder 30 bezeichnet werden. Der Darstellung nach kommuniziert die Brennkammer 30 über entsprechende Einlassventile 152 und Auslassventile 154 mit einem Ansaugkrümmer 144 und einem Abgaskrümmer 148. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Alternativ können eines oder mehrere des Einlass- und Auslassventils durch eine elektromechanisch gesteuerte Baugruppe aus Ventilspule und -anker gesteuert werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Somit können die Brennkammer 30 und die Zylinderbohrung, wenn die Ventile 152 und 154 geschlossen sind, fluidisch abgedichtet sein, sodass Gase nicht in die Brennkammer 30 eintreten oder diese verlassen können.
Die Brennkammer 30 kann durch die Zylinderwände 32 des Zylinderblocks 14, den Kolben 36 und den Zylinderkopf 16 gebildet sein. Der Zylinderblock 14 kann die Zylinderwände 32, den Kolben 36, die Kurbelwelle 40 usw. beinhalten. Der Zylinderkopf 16 kann eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, wie etwa die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, ein oder mehrere Einlassventile 152 und ein oder mehrere Auslassventile, wie etwa die Auslassventile 154, beinhalten. Der Zylinderkopf 16 kann über Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Bolzen und/oder Schrauben, an den Zylinderblock 14 gekoppelt sein. Insbesondere können der Zylinderblock 14 und der Zylinderkopf 16, wenn sie gekoppelt sind, über eine Dichtung in abdichtendem Kontakt miteinander sein, und somit können der Zylinderblock 14 und der Zylinderkopf 16 die Brennkammer 30 abdichten, sodass Gase nur in die und/oder aus der Brennkammer 30 über den Ansaugkrümmer 144, wenn die Einlassventile 152 geöffnet sind, und/oder über den Abgaskrümmer 148, wenn die Auslassventile 154 geöffnet sind, strömen können. In einigen Beispielen kann für jede Brennkammer 30 nur ein Einlassventil und ein Auslassventil beinhaltet sein. In anderen Beispielen kann jedoch mehr als ein Einlassventil und/oder mehr als ein Auslassventil in jeder Brennkammer 30 des Verbrennungsmotors 10 beinhaltet sein.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung beinhalten. Ein Zündsystem 190 kann bei ausgewählten Betriebsmodi als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 dem Zylinder 14 über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Verbrennungsmotor 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch Kraftstoffeinspritzung einleiten kann, was bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 kann so positioniert sein, dass sie Kraftstoff direkt in die Brennkammer 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 führt Flüssigkraftstoff proportional zu der Impulsbreite des Signals FPW von der Steuerung 12 zu. Kraftstoff wird der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. Der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 wird Betriebsstrom von einem Treiber 68 zugeführt, der auf die Steuerung 12 reagiert. In einigen Beispielen kann der Verbrennungsmotor 10 ein Benzinmotor sein und kann der Kraftstofftank Benzin beinhalten, das durch die Einspritzvorrichtung 66 in die Brennkammer 30 eingespritzt werden kann. In anderen Beispielen kann der Verbrennungsmotor 10 jedoch ein Dieselmotor sein und kann der Kraftstofftank Dieselkraftstoff beinhalten, der durch die Einspritzvorrichtung 66 in die Brennkammer eingespritzt werden kann. Ferner kann der Verbrennungsmotor 10 in solchen Beispielen, in denen der Verbrennungsmotor 10 als Dieselmotor konfiguriert ist, eine Glühkerze beinhalten, um die Verbrennung in der Brennkammer 30 einzuleiten.
Der Darstellung nach kommuniziert der Ansaugkrümmer 144 mit einer Drossel 62, welche eine Position einer Drosselklappe 64 anpasst, um die Luftströmung zu dem Verbrennungsmotorzylinder 30 zu steuern. Dies kann Steuern einer Luftströmung von aufgeladener Luft aus einer Ansaugladedruckkammer 146 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Drossel 62 weggelassen sein und kann eine Luftströmung zu dem Verbrennungsmotor über eine einzelne Luftansaugsystemdrossel (air intake system throttle - AIS-Drossel) 82, die an einen Luftansaugkanal 42 gekoppelt ist und sich stromaufwärts zu der Ansaugladedruckkammer 146 befindet, gesteuert werden. In noch anderen Beispielen kann die AIS-Drossel 82 weggelassen sein und kann die Luftströmung zu dem Verbrennungsmotor mit der Drossel 62 gesteuert werden.
In einigen Ausführungsformen ist der Verbrennungsmotor 10 zum Bereitstellen einer Abgasrückführung oder AGR konfiguriert. Wenn sie enthalten ist, kann die AGR als Hochdruck-AGR und/oder Niederdruck-AGR bereitgestellt sein. In Beispielen, in denen der Verbrennungsmotor 10 eine Niederdruck-AGR beinhaltet, kann die Niederdruck-AGR über einen AGR-Kanal 135 und ein AGR-Ventil 138 zu dem Motorluftansaugsystem an einer Position stromabwärts der Luftansaugsystem(AIS)-Drossel 82 und stromaufwärts des Verdichters 162 von einer Stelle in dem Abgassystem stromabwärts einer Turbine 164 bereitgestellt sein. Die AGR kann aus dem Abgassystem in das Ansaugluftsystem gesaugt werden, wenn eine Druckdifferenz vorliegt, um die Strömung anzutreiben. Eine Druckdifferenz kann erzeugt werden, indem die AIS-Drossel 82 teilweise geschlossen wird. Die Drosselklappe 84 steuert den Druck an dem Einlass zu dem Verdichter 162. Das AIS kann elektrisch gesteuert werden und seine Position kann basierend auf einem optionalen Positionssensors 88 angepasst werden.
Umgebungsluft wird über den Ansaugkanal 42, der ein Luftfilter 156 beinhaltet, in die Brennkammer 30 gesaugt. Somit tritt Luft zuerst über den Luftfilter 156 in den Ansaugkanal 42 ein. Der Verdichter 162 saugt dann Luft von dem Luftansaugkanal 42 an, um die Ladedruckkammer 146 über ein Verdichterauslassrohr (in 1 nicht gezeigt) mit verdichteter Luft zu versorgen. In einigen Beispielen kann der Luftansaugkanal 42 einen Luftkasten (nicht gezeigt) mit einem Filter beinhalten. In einem Beispiel kann der Verdichter 162 ein Turbolader sein, bei dem Leistung für den Verdichter 162 aus der Abgasströmung durch die Turbine 164 bezogen wird. Konkret können Abgase die Turbine 164, die über eine Welle 161 an den Verdichter 162 gekoppelt ist, zum Drehen bringen. Ein Wastegate 72 ermöglicht es, dass Abgase die Turbine 164 umgehen, sodass der Ladedruck bei variierenden Betriebsbedingungen gesteuert werden kann. Das Wastegate 72 kann als Reaktion auf einen erhöhten Ladebedarf, wie etwa während einer Pedalbetätigung durch den Fahrzeugführer, geschlossen werden (oder eine Öffnung des Wastegates kann verkleinert werden). Durch das Schließen des Wastegates können Abgasdrücke stromaufwärts der Turbine erhöht werden, was die Drehzahl und Spitzenleistungsausgabe der Turbine steigert. Dies ermöglicht eine Steigerung des Ladedrucks. Zusätzlich kann das Wastegate in Richtung der geschlossenen Position bewegt werden, um den gewünschten Ladedruck beizubehalten, wenn das Verdichterrückführungsventil teilweise geöffnet ist. In einem anderen Beispiel kann das Wastegate 72 als Reaktion auf einen verringerten Ladebedarf, wie etwa während eines Loslassens des Pedals durch den Fahrzeugführer, geöffnet werden (oder kann eine Öffnung des Wastegates vergrößert werden). Durch das Öffnen des Wastegates kann der Abgasdruck reduziert werden, was die Turbinendrehzahl und Turbinenleistung reduziert. Dies ermöglicht eine Senkung des Ladedrucks.
Jedoch kann in alternativen Ausführungsformen der Verdichter 162 ein Kompressor sein, bei dem Leistung für den Verdichter 162 aus der Kurbelwelle 40 bezogen wird. Somit kann der Verdichter 162 über eine mechanische Verbindung, wie etwa einen Riemen, an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein. Damit kann ein Teil der von der Kurbelwelle 40 abgegebenen Drehenergie auf den Verdichter 162 übertragen werden, um den Verdichter 162 anzutreiben.
Ein Verdichterrückführungsventil 158 (compressor recirculation valve - CRV) kann in einem Verdichterrückführungsweg 159 um den Verdichter 162 herum bereitgestellt sein, sodass sich Luft von dem Verdichterauslass zu dem Verdichtereinlass bewegen kann, um so einen Druck zu reduzieren, der sich über den Verdichter 162 entwickeln kann. Ein Ladeluftkühler 157 kann in der Ladedruckkammer 146 stromabwärts des Verdichters 162 positioniert sein, um die dem Verbrennungsmotoreinlass zugeführte aufgeladene Luftladung abzukühlen. Jedoch kann in anderen Beispielen, wie in 1 gezeigt, der Ladeluftkühler 157 stromabwärts der elektronischen Drossel 62 in einem Ansaugkrümmer 144 positioniert sein. In einigen Beispielen kann der Ladeluftkühler 157 ein Luft-Luft-Ladeluftkühler sein. Jedoch kann in anderen Beispielen der Ladeluftkühler 157 ein Flüssigkeit-Luft-Kühler sein.
In dem abgebildeten Beispiel ist der Verdichterrückführungsweg 159 dazu konfiguriert, gekühlte verdichtete Luft von stromaufwärts des Ladeluftkühlers 157 zu dem Verdichtereinlass zurückzuführen. In alternativen Beispielen kann der Verdichterrückführungsweg 159 dazu konfiguriert sein, verdichtete Luft von stromabwärts des Verdichters und stromabwärts des Ladeluftkühlers 157 zu dem Verdichtereinlass zurückzuführen. Das CRV 158 kann über ein elektrisches Signal von der Steuerung 12 geöffnet und geschlossen werden. Das CRV 158 kann als Dreizustandsventil konfiguriert sein, das eine standardmäßige halboffene Position aufweist, aus der es in eine vollständig offene Position oder eine vollständig geschlossene Position bewegt werden kann.
Der Darstellung nach ist eine Breitbandlambda(Universal Exhaust Gas Oxygen - UEGO)-Sonde 126 an den Abgaskrümmer 148 stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 70 gekoppelt. Alternativ dazu kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden. Die Emissionssteuervorrichtung 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorwabenkörper beinhalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen mit jeweils mehreren Wabenkörpern verwendet werden. Während das dargestellte Beispiel die UEGO-Sonde 126 stromaufwärts der Turbine 164 zeigt, versteht sich, dass in alternativen Ausführungsformen die UEGO-Sonde in dem Abgaskrümmer stromabwärts der Turbine 164 und stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 positioniert sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Emissionssteuervorrichtung 70 einen Dieseloxidationskatalysator (diesel oxidation catalyst - DOC) und/oder einen Dieselkaltstartkatalysator, einen Partikelfilter, einen Dreiwegekatalysator, eine NO_x-Falle, eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion und Kombinationen daraus umfassen. In einigen Beispielen kann ein Sensor stromaufwärts oder stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 angeordnet sein, wobei der Sensor dazu konfiguriert sein kann, eine Bedingung der Emissionssteuervorrichtung 70 zu diagnostizieren.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangskanäle 104, einen Nur-LeseSpeicher 106, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Der Darstellung nach empfängt die Steuerung 12 zusätzlich zu den zuvor erläuterten Signalen verschiedene Signale von den an den Verbrennungsmotor 10 gekoppelten Sensoren, die Folgendes beinhalten: eine Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; einen Positionssensor 134, der an eine Eingabevorrichtung 130 zum Erfassen der Eingabevorrichtungspedalposition (PP) gekoppelt ist, die durch einen Fahrzeugführer 132 angepasst wird; einen Klopfsensor zum Bestimmen der Zündung von Endgasen (nicht gezeigt); eine Messung des Verbrennungsmotorskrümmerdrucks (engine manifold pressure - MAP) von einem Drucksensor 121, der an den Ansaugkrümmer 144 gekoppelt ist; eine Messung von Ladedruck von einem Drucksensor 122, der an die Ladedruckkammer 146 gekoppelt ist; einen Verbrennungsmotorpositionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der eine Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der in den Verbrennungsmotor einströmenden Luftmasse von einem Sensor 120 (z. B. einem Hitzdraht-Luftmassenmesser); und eine Messung der Drosselposition von einem Sensor 58. Ein Umgebungsluftdruck kann ebenfalls zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Hall-Effekt-Sensor 118 eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, anhand derer sich die Verbrennungsmotordrehzahl (U/min) bestimmen lässt. Die Eingabevorrichtung 130 kann ein Gaspedal und/oder ein Bremspedal umfassen. Somit können Ausgaben von dem Positionssensor 134 verwendet werden, um die Position des Gaspedals und/oder des Bremspedals der Eingabevorrichtung 130 zu bestimmen und damit ein gewünschtes Verbrennungsmotordrehmoment bestimmen. Somit kann ein gewünschtes Verbrennungsmotordrehmoment, wie von dem Fahrzeugführer 132 angefordert, basierend auf der Pedalposition der Eingabevorrichtung 130 geschätzt werden.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 5 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 59 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 5 ein herkömmliches Fahrzeug mit nur einem Verbrennungsmotor oder ein Elektrofahrzeug mit nur (einer) elektrischen Maschine(n). In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 den Verbrennungsmotor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Elektromotor/Generator handeln. Die Kurbelwelle 40 des Verbrennungsmotors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 59 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingerückt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 40 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzurücken oder auszurücken, um so die Kurbelwelle 40 mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann verschiedenartig konfiguriert sein, einschließlich als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 52 nimmt elektrische Leistung aus einer Traktionsbatterie 58 auf, um den Fahrzeugrädern 59 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Verbrennungsmotorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, anzupassen. Zum Beispiel kann das Anpassen des Betriebs der elektrischen Maschine 52 basierend auf einer Rückmeldung von dem ECT-Sensor 112 erfolgen.
Das Fahrzeug 5 kann ferner ein Ventil 210 beinhalten, das an einer oder mehreren Stellen des Verbrennungsmotorsystems 100, des Getriebes 54, einer Kraftübertragung oder eines anderen Bereichs angeordnet ist. Insbesondere kann das Ventil 210 mit Kühlkanälen des Verdichters 162 fluidisch gekoppelt sein und kann so geformt sein, dass Kühlmittel zu den Kühlkanälen strömt. Ein anderes Beispiel des Ventils 210 kann fluidisch mit der Kühlhülse 114 gekoppelt sein, um die Kühlmittelströmung zu oder von der Kühlhülse anzupassen. Zusätzlich oder alternativ kann das Ventil 210 an einer Stelle angeordnet sein, die einem Kraftstoffbehälter-Spülventil ähnlich ist, wie es dem Fachmann bekannt ist. Das Ventil 210 wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Nun wird auf die 2A und 2B Bezug genommen, die die Ausführungsformen 200 und 250 des Ventils 210 zeigen, die in einer geschlossenen Position bzw. einer offenen Position angeordnet sind. Das Ventil 210 kann in einem oder mehreren von einem Verbrennungsmotorsystem, einem Getriebesystem, einer Kraftübertragung und einem anderen Hydrauliksystem des Fahrzeugs (z. B. Fahrzeug 5 aus 1) angeordnet sein und kann geformt sein, um eine Strömung eines Fluids anzupassen, wobei das Fluid ein Gas, eine Flüssigkeit, eine Flüssigkeit mit einer darin angeordneten Feststoffmenge und/oder eine Kombination davon sein kann.
Das Ventil 210 kann ein Ventilgehäuse 212 mit einem beweglichen Abschnitt 214 umfassen, der mit einer darin angeordneten Feder 216 gekoppelt ist. Hierin ist der bewegliche Abschnitt 214 ein Kolben 214 und das Ventil 210 ist ein Kolbenventil. Es versteht sich jedoch, dass die hierin beschriebenen Merkmale, die so geformt sind, dass sie Hysterese zwischen dem Öffnen und Schließen des Ventils 210 verringern, auch auf ein Kugelventil angewendet werden können.
In 2A veranschaulicht die Ausführungsform 200 das Ventil 210 in einer geschlossenen Position, in der kein Fluid durch das Ventil strömen kann. Die geschlossene Position kann eine Standardposition des Ventils 210 sein, wobei die Feder 216 den Kolben 214 zu einer Oberseite des Ventils 210 drückt. Zusätzlich oder alternativ kann die Feder 216 den Kolben 214 als Reaktion auf eine externe Bedingung, die geringer als ein Schwellenbetrag ist, zu der Oberseite des Ventils 210 zwingen. Die externe Bedingung kann eine oder mehrere von einer Temperatur, einem Druck, einer Feuchtigkeit und dergleichen umfassen. Hierin ist die externe Bedingung Druck. Als solches kann die Feder 216 geformt und gespannt sein, um auf einen Druck zu reagieren, sodass, wenn der Druck gleich oder größer als der Schwellenbetrag ist, die Feder 216 komprimiert werden kann und das Ventil 210 in eine offene Position bewegt werden kann, wie in 2B gezeigt. Somit kann der Druck die Kraft der Feder 216 überwinden. Wie hierin beschrieben, weist das Ventil 210 Merkmale auf, die dazu dienen, den Druck gleichmäßig auf eine Fläche des Kolbens 214 zu verteilen, sodass Hysterese zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position des Ventils 210 beseitigt wird.
Das Ventil 210 umfasst mindestens einen Einlass 222, der symmetrisch entlang einer Mittelachse 292 des Ventils 210 angeordnet sein kann. Die Mittelachse 292 kann parallel zu einer Achse sein, um die der Kolben 214 schwingt. Der Einlass 222 kann eine runde, quadratische oder eine andere Form aufweisen. Hierin ist der Einlass 222 rund und umfasst einen Einlassdurchmesser 224.
Das Ventil 210 umfasst ferner eine Vielzahl von Auslässen 230. Insbesondere kann die Vielzahl von Auslässen 230 einen ersten Auslass 232 und einen zweiten Auslass 236 beinhalten. Der erste Auslass 232 und der zweite Auslass 236 können hinsichtlich Größe und Form im Wesentlichen identisch sein. Eine erste Auslassbreite 234 kann gleich einer zweiten Auslassbreite 238 sein. Hierin sind die erste und zweite Auslassbreite 234, 238 der erste und zweite Auslassdurchmesser 234, 238. Der erste und der zweite Auslassdurchmesser 234, 238 können kleiner als der Einlassdurchmesser 224 sein. In einem Beispiel ist eine Summe des ersten und des zweiten Auslassdurchmessers 234, 238 gleich dem Einlassdurchmesser 224. Als ein anderes Beispiel kann eine Summe der Bereiche des ersten und des zweiten Auslasses 232, 236 gleich einem Bereich des Einlasses 222 sein. Auf diese Weise kann eine Menge von Fluid, die in ein Innenvolumen 218 des Ventils 210 eintritt, gleich einer Menge von Fluid sein, die aus dem Innenvolumen 218 austritt.
Der erste Auslass 232 und der zweite Auslass 236 können einander direkt gegenüber angeordnet sein. In einem Beispiel sind der erste Auslass 232 und der zweite Auslass 236 genau gegenüberliegend angeordnet. Auf diese Weise können der erste Auslass 232 und der zweite Auslass 236 um 180° entlang einer Achse senkrecht zu der Mittelachse 292 voneinander getrennt sein. Indem der erste und der zweite Auslass 232, 236 einander direkt gegenüber angeordnet sind, kann eine Seitenbelastung des Kolbens 214 ausgeglichen werden.
In einigen Beispielen kann die Vielzahl von Auslässen 230 mehr als zwei Auslässe umfassen. Beispielsweise kann die Vielzahl von Auslässen 230 drei, vier, fünf, sechs, sieben usw. Auslässe umfassen, die symmetrisch um den Ventilkörper 212 angeordnet sind. Wenn zum Beispiel die Vielzahl von Auslässen 230 drei Auslässe umfasst, dann können die Auslässe durch 120 ° getrennt sein.
Basierend auf der Anordnung und Form des Einlasses 222, des ersten Auslasses 232, des zweiten Auslasses 236, des Kolbens 214, des Ventilkörpers 212 und der Feder 216 kann das Ventil 210 vollständig dreh- und bilateral symmetrisch um die Mittelachse 292 sein. Durch Aufrechterhalten einer Symmetrie des Ventils 210 kann eine Druckverteilung über einer Fläche des Kolbens 214 durch eine Vielzahl von Positionen und Bedingungen des Ventils 210 im Wesentlichen einheitlich sein, wodurch Hysterese auf Null verringert wird.
Das Ventil 210 kann ferner eine Entlüftung 252 umfassen, die distal zu einem Ventilsitz 213 in der Nähe einer Unterseite des Ventils 210 angeordnet ist. Die Entlüftung 252 kann unterhalb des Kolbens 214 angeordnet sein, sodass in das Ventil 210 strömende Fluide nicht durch die Entlüftung 252 strömen können. Das Ventil 252 kann ermöglichen, dass in einer Federkammer Atmen auftritt, in der die Feder 216 während der Schwingung des Kolbens 214 angeordnet ist. Zusätzlich kann die Entlüftung 252 dazu dienen, Fluide, die zwischen dem Kolben 214 und dem Ventilgehäuse 212 ausgelaufen sind, in die Federkammer abzulassen. Auf diese Weise kann die Entlüftung 252 zusätzlich dazu dienen, eine Ansammlung von ausgetretenen Fluiden zu mindern, die ansonsten die Funktionalität des Ventils 210 beeinträchtigen könnte. Die Entlüftung 252 kann fluidisch mit einer Umgebungsatmosphäre gekoppelt sein oder kann Fluide zu einer Fluidquelle umleiten, die fluidisch mit dem Einlass 222 gekoppelt ist.
Das Ventil 210 umfasst ferner einen Vorsprung 242, der zwischen dem Kolben 214 und dem Ventilsitz 213 angeordnet sein kann. Wenn sich das Ventil 210 in der geschlossenen Position befindet, wie in dem Beispiel von 2A gezeigt, kann der Vorsprung 242 einen Linienkontakt mit dem Ventilsitz bilden. Dieser Linienkontakt kann ermöglichen, dass ein vorstehender offener Flächenbereich des Kolbens 214 in der geschlossenen Position im Wesentlichen gleich einem vorstehenden offenen Flächenbereich des Kolbens 214 in der offenen Position ist. Als solches kann der Vorsprung 242 relativ fest sein, wobei eine Festigkeit des vorstehenden Merkmals derart sein kann, dass eine Kraft der Feder 216 den Vorsprung 242 nicht komprimieren kann, wenn er gegen den Ventilsitz 213 gedrückt wird.
Anders ausgedrückt, kann der Vorsprung 242 einen Abstand 246 zwischen dem Kolben 214 und dem Ventilsitz 213 derart aufrechterhalten, dass ein effektiver Bereich des Kolbens 214, auf den Druck ausgeübt werden kann, in jeder beliebigen Position des Kolbens 214 (z. B. vollständig geschlossen, vollständig geöffnet oder eine Position dazwischen) im Wesentlichen gleich sein kann. Auf diese Weise kann sich der Kolben 214 nicht zu einer Position innerhalb des Abstands 246 des Ventilsitzes 213 bewegen. Somit wird ein Abstand gleich oder größer als der Abstand 246 zwischen dem Ventilsitz 213 und dem Kolben 214 konstant aufrechterhalten.
Der Vorsprung 242 kann ein oder mehrere Materialien umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kohlefaser, Schaum, Silikon, Kunststoff und dergleichen. Der Schaum kann ein Schaum mit hoher oder niedriger Dichte sein, der eine gewünschte Festigkeit basierend auf einer gespeicherten Energie der Feder 216 umfasst. Der Kunststoff kann ein Hartkunststoff sein.
Der Vorsprung 242 umfasst ferner Räume 244 und/oder Öffnungen 244 und/oder Lücken 244, die zwischen Abschnitten des Vorsprungs 242 angeordnet sind. In einem Beispiel umfasst der Vorsprung 242 einen ersten Vorsprung 242A und einen zweiten Vorsprung 242B, die symmetrisch auf dem Kolben 214 angeordnet sind, wobei Lücken 244 zwischen den äußersten Enden jedes der Vorsprünge angeordnet sind. Der Vorsprung 242 und die Lücken 244 sind nachstehend unter Bezugnahme auf die 3A und 3B detaillierter veranschaulicht.
Die Lücken 244 können ein Fluid so lenken, dass es sich gleichmäßig über einer Fläche des Kolbens 214 ausbreitet, mit der der Vorsprung 242 physisch gekoppelt ist, wodurch ermöglicht wird, dass eine gesamte Kolbenfläche im Wesentlichen gleich einem effektiven Hydraulikbereich ist. Somit kann der Flächenbereich des Ventilsitzes 213 gar keine Auswirkung auf die effektive Hydraulikfläche haben, was andernfalls ein Flächendifferential in vorherigen Beispielen von Ventilen, wie den vorstehend beschriebenen Ventilen, erzeugen würde. Eine Kombination des ersten und des zweiten Auslasses 232, 236, des Vorsprungs 242 und der Lücken 244 kann ermöglichen, dass sogar in der geschlossenen Position ein Ventileinlassdruck über eine gesamte Fläche des Kolbens 214 ausgeübt wird. Wenn der Ventileinlassdruck eine Kraft der Feder 216 überwindet und den Kolben 214 nach unten drückt, ergibt sich eine keine Änderung in einem Hydraulikbereich an dem Kolben 214, da der Kolben 214 nur in der geschlossenen Position den Linienkontakt bilden kann. Infolgedessen wird keine Druckhysterese zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position des Ventils 210 generiert, wodurch ein reibungsloser Betrieb des Ventils 210 mit minimalen bis keinen Geräusch-, Vibrations- und Härteproblemen (NVH - noise, vibration, and harshness) ermöglicht wird.
Sobald der Kolben 214 vollständig nach unten in eine vollständig geöffnete Position bewegt und die Feder 216 komprimiert ist, kann Fluid, dargestellt durch die Pfeile 294, durch den Einlass 222 und durch den ersten und den zweiten Auslass 232, 236 strömen, wie in dem Beispiel aus 2B gezeigt. In einigen Beispielen kann Fluid, das durch den ersten und den zweiten Auslass 232, 236 strömt, zu einer einzelnen Komponente (z. B. einem Verbrennungsmotor) strömen. Zusätzlich oder alternativ kann der erste Auslass 232 mit einer ersten Komponente fluidisch gekoppelt sein und der zweite Auslass 236 kann mit einer zweiten Komponente fluidisch gekoppelt sein, die sich von der ersten unterscheidet. Somit kann das Ventil 210 ferner so geformt sein, dass es zwei verschiedenen Verbrennungskomponenten Fluid bereitstellt. Auf diese Weise kann eine Anzahl von Auslässen basierend auf einer Anzahl von Komponenten angepasst werden, die dazu bestimmt ist, das Fluid aufzunehmen. In einigen Beispielen kann das Ventil 210 als Strömungsteiler verwendet werden, wobei das Ventil 210 die eingehende Fluidströmung gleichmäßig oder ungleichmäßig auf zwei oder mehr getrennte Komponenten aufteilen kann.
Es wird nun auf 3A Bezug genommen, die eine Draufsicht 300 des Kolbens 214 eines Null-Hysterese-Ventils zeigt (z.B. Ventil 210 aus 2). Die Draufsicht 300 veranschaulicht eine Anordnung des ersten vorstehenden Merkmals 242A und des zweiten vorstehenden Merkmals 242B. Die Draufsicht veranschaulicht ferner eine Anordnung des ersten und des zweiten vorstehenden Merkmals 242A, 242B in Bezug auf eine erste Lücke 244A, eine zweite Lücke 244B und einen ersten und einen zweiten Auslass 232, 236.
Wie vorstehend beschrieben, ist das Ventil vollständig symmetrisch, wobei der erste und der zweite Auslass 232, 236 entlang einer horizontalen Achse einander direkt gegenüber angeordnet sind. Der erste und der zweite Vorsprung 242A, 242B können direkt zwischen dem ersten und dem zweiten Auslass 232, 236 entlang der horizontalen Achse einander direkt gegenüber angeordnet sein. Wenn sich der Kolben 214 in einer derartigen Position befindet, dass sich der erste und der zweite Auslass 232, 236 und der erste und der zweite Vorsprung 242A, 242B bei der gleichen Höhe befinden, dann kann jeder des ersten und des zweiten Auslasses 232, 236 und des ersten und des zweiten Vorsprungs 242A, 242B um die horizontale Achse ausgerichtet sein.
Der erste und der zweite Vorsprung 242A, 242B können in Form und Größe im Wesentlichen identisch sein. Der erste und der zweite Vorsprung 242A, 242B können bogenförmig sein, wobei der Bogen der Vorsprünge einem Profil des Kolbens 214 folgen kann. Das heißt, ein Abstand zwischen einer Kante und/oder einem Umfang des Kolbens 214 zu dem ersten oder zweiten Vorsprung 242A, 242B kann einheitlich sein.
Die erste Lücke 244A kann zwischen einem ersten Paar von benachbarten äußersten Enden des ersten und des zweiten Vorsprungs 242A, 242B angeordnet sein. Gleichermaßen kann die erste Lücke 244B zwischen einem zweiten Paar von benachbarten äußersten Enden des ersten und des zweiten Vorsprungs 242A, 242B, das sich von dem ersten Paar unterscheidet, angeordnet sein. Die erste und die zweite Lücke 244A, 244B können ähnlich bemessen und geformt sein. Die erste und die zweite Lücke 244A, 244B können geformt sein, um eine auf den Kolben 214 ausgeübte Kraft anzupassen. In einem Beispiel sind die erste und die zweite Lücke 244A, 244B so geformt, dass sie die Kraft einheitlich entlang der Fläche des Kolbens 214 verteilen, um Hysterese zu beseitigen. Auf diese Weise können die erste und die zweite Lücke 244A, 244B so geformt sein, dass sie Fluid und/oder Druck von einer Position radial innerhalb des ersten und des zweiten Vorsprungs 242A, 242B zu einer Position radial außerhalb oder umgekehrt leiten.
Es wird nun auf 3B Bezug genommen, die eine perspektivische Ansicht 350 des Kolbens 214 und des ersten und des zweiten Vorsprungs 242A und 242B zeigt. Der erste Vorsprung 242A und der zweite Vorsprung 242B können gekrümmte Halbzylinder sein, die von einem Umkreis und/oder einer Kante und/oder einem Umfang des Kolbens 214 beabstandet sind. Der erste und der zweite Vorsprung 242A, 242B können einen ersten externen Radius r1 und einen zweiten externen Radius r2 umfassen. Der zweite externe Radius r2 ist größer als der erste externe Radius r1, wobei jeder der Radien von einer Mitte des Kolbens 214 aus gemessen wird. In einem Beispiel kann eine Mittelachse, wie die Mittelachse 292 aus Figur, 2 direkt durch die Mitte des Kolbens 214 verlaufen.
Der erste externe Radius r1 kann von der Mitte des Kolbens 214 zu einer Innenkante des ersten oder zweiten Vorsprungs 242A, 242B gemessen werden. Der zweite externe Radius r2 kann von der Mitte des Kolbens 214 zu einer Außenkante des ersten oder zweiten Vorsprungs 242A, 242B gemessen werden. Eine Differenz zwischen dem zweiten externen Radius r2 und dem ersten externen Radius r1 kann gleich einer Breite des ersten und des zweiten Vorsprungs 242A, 242B sein.
In einigen Beispielen können zusätzlich oder alternativ der erste und der zweite externe Radius r1 und r2 auf einem Durchmesser 352 des Kolbens 214 basieren. In einigen Beispielen können der erste und der zweite externe Radius r1 und r2 gleich einem Wert zwischen 10 und 45 % des Durchmessers 352 des Kolbens 214 sein. In einigen Beispielen können zusätzlich oder alternativ der erste und der zweite externe Radius r1 und r2 zwischen 35 bis 45 % des Durchmessers 352 betragen.
Eine Höhe 354 des ersten und des zweiten Vorsprungs 242A, 242B kann einem Radius eines Zylinders entsprechen, aus dem der erste und der zweite Vorsprung 242A, 242B geformt sind. Zusätzlich oder alternativ kann die Höhe 354 im Wesentlichen gleich der Hälfte der Differenz des ersten und des zweiten externen Radius r1 und r2 sein. Das heißt, die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten externen Radius r1 und r2 kann einem Durchmesser des Zylinders entsprechen, wobei der erste und der zweite Vorsprung 242A und 242B ähnlich der Hälfte des Zylinders geformt sind, wobei die Halbzylinder gekrümmt ist, um mit einer Krümmung des Kolbens 214 übereinzustimmen.
Die Höhe 354 des ersten und des zweiten Vorsprungs 242A, 242B kann fest sein. In einem Beispiel ändert sich die Höhe 354 nicht. Somit kann, wenn der Kolben 214 entlang einer Achse (z. B. der Mittelachse 292 aus 2) schwingt, die Höhe 354 selbst dann konstant bleiben, wenn er mit einem Ventilsitz des Ventils (z. B. dem Ventilsitz 213 von Ventil 210 aus 2) in Kontakt steht. Somit kann die Höhe 354 im Wesentlichen gleich dem Schwellenabstand (z. B. Abstand 246 aus 2) sein, der zwischen dem Kolben 214 und dem Ventilsitz aufrechterhalten wird.
Eine Lückenbreite 356 kann von benachbarten äußersten Enden des ersten und des zweiten Vorsprungs 242A, 242B gemessen werden. Die Lückenbreite 356 kann für jede der ersten und zweiten Lücke 244A, 244B gleich sein. Die Lückenbreite 356 kann fest, da der erste und der zweite Vorsprung 242A, 242B unbeweglich sind.
Die 2, 3A und 3B zeigen eine Ausführungsform des Ventils, die einen beweglichen Abschnitt umfasst, an den ein Vorsprung physisch gekoppelt ist. Dabei ist der Vorsprung mit dazwischen angeordneten Lücken in zwei Teile getrennt. Es versteht sich jedoch, dass andere Formen und Anordnungen des Vorsprungs an dem beweglichen Abschnitt des Ventils angeordnet sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die Vorsprünge sind gekrümmt, um eine Krümmung des beweglichen Abschnitts nachzuahmen, um die Symmetrie aufrechtzuerhalten. Ebenso können die Lücken ähnlich gekrümmt sein, um die Symmetrie des Ventils aufrechtzuerhalten und Druckungleichgewichte über eine Fläche des beweglichen Abschnitts zumindest teilweise zu vermeiden.
Die Vorsprünge können halbzylindrisch sein, wobei eine flache Seite des Halbzylinders physisch mit einer Fläche (z. B. einer oberen Fläche) eines beweglichen Abschnitts gekoppelt ist und mit dieser in flächenteilendem Kontakt steht. Die Vorsprünge können dazu dienen, einen Kontakt zwischen der Fläche des beweglichen Abschnitts und einem Ventilsitz des Ventils zu verhindern. In einem Beispiel halten die Vorsprünge mindestens einen minimalen Abstand aufrecht, der im Wesentlichen gleich einer Höhe der Vorsprünge zwischen dem Ventilsitz und dem beweglichen Abschnitt ist. Es versteht sich, dass die Abmessungen der Vorsprünge, Lücken, eines Einlasses des Ventils und der Auslässe des Ventils basierend auf Drücken angepasst werden können, die mit einem System assoziiert sind, in dem das Ventil angeordnet ist. Wenn beispielsweise ein erstes System typischerweise höheren Drücken als ein zweites System ausgesetzt ist, dann kann ein in dem ersten System angeordnetes Ventil Auslässe mit einem vergrößerten Durchmesser, Vorsprünge mit einer vergrößerten Höhe und Lücken mit einer vergrößerten Bogenlänge umfassen, die größer als ein im zweiten System angeordnetes Ventil sind.
Ein Profil der Vorsprünge und Lücken kann im Wesentlichen rund sein, wobei der Kreis der Vorsprünge und Lücken einen Umkreis umfassen kann, der kleiner als ein Umkreis des beweglichen Abschnitts ist. Die Lücken sind entlang einer Achse, die senkrecht sowohl zu einer Mittelachse des Ventils, entlang welcher der Kolben schwingt, als auch einer Achse ist, entlang welcher die Auslässe angeordnet sind, einander direkt gegenüber angeordnet. In Beispielen des Ventils, in denen mehr als zwei Auslässe angeordnet sind, können die Lücken derart angeordnet sein, dass sie sich an keinem der Auslässe ausrichten. Auf diese Weise können die Lücken zu den Auslässen des Ventils radial versetzt sein. In einigen Beispielen können die Lücken radial an mindestens einigen der Auslässe des Ventils ausgerichtet sein.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Vorsprungformen zeigt. In der Ausführungsform 400 ist der Querschnitt ein Halbkreis und/oder ein Halbzylinder. Somit kann die Ausführungsform 400 ein Querschnitt des in den 2, 3A und 3B veranschaulichten Vorsprungs sein.
In der Ausführungsform 410 ist der Querschnitt des Vorsprungs geschossförmig. Somit kann eine gesamte Basis des Geschosses in Kontakt mit dem Ventilsitz stehen, wenn sich das Ventil in der vollständig geschlossenen Position befindet, wie etwa der in 2 gezeigten Position.
In der Ausführungsform 420 ist der Querschnitt des Vorsprungs dreieckig. Somit kann eine Spitze oder eine Seite des Dreiecks in Kontakt mit dem Ventilsitz stehen, wenn sich das Ventil in der vollständig geschlossenen Position befindet, wie etwa der in 2 gezeigten Position. Zusätzlich oder alternativ kann eine Spitze des Dreiecks abgestumpft sein, wie es durch eine gestrichelte Spitze 422 gezeigt ist, um eine Konzentration von mechanischer Spannung, die auf dem Vorsprung auftritt, abzuschwächen.
In der Ausführungsform 430 ist der Querschnitt des Vorsprungs trapezförmig. Somit kann eine gesamte Seite des Trapezes in Kontakt mit dem Ventilsitz stehen, wenn sich das Ventil in der vollständig geschlossenen Position befindet, wie etwa der in 2 gezeigten Position.
In der Ausführungsform 440 ist der Querschnitt des Vorsprungs winkelförmig und/oder pfeilförmig. Somit kann eine gesamte Seite oder eine Spitze Trapezes in Kontakt mit dem Ventilsitz stehen, wenn sich das Ventil in der vollständig geschlossenen Position befindet, wie etwa der in 2 gezeigten Position. Zusätzlich oder alternativ kann eine Spitze des Winkels abgestumpft sein, wie es durch eine gestrichelte Spitze 442 gezeigt ist, um eine Konzentration von mechanischer Spannung, die auf dem Vorsprung auftritt, abzuschwächen.
In der Ausführungsform 450 ist der Querschnitt des Vorsprungs fünfeckig. Somit kann eine gesamte Seite oder eine Ecke des Fünfecks in Kontakt mit dem Ventilsitz stehen, wenn sich das Ventil in der vollständig geschlossenen Position befindet, wie etwa der in 2 gezeigten Position. Zusätzlich oder alternativ kann eine Spitze des Fünfecks abgestumpft sein, wie es durch eine gestrichelte Spitze 452 gezeigt ist, um eine Konzentration von mechanischer Spannung, die auf dem Vorsprung auftritt, abzuschwächen.
In einigen Beispielen kann der Vorsprung zusätzlich oder alternativ ein einzelner kontinuierlicher Ring sein. Um jedoch zu ermöglichen, dass Fluid von dem Vorsprung radial nach innen und radial nach außen strömt, kann der Vorsprung mehrere Kanäle umfassen, die sich durch seinen Körper erstrecken. Auf diese Weise können Abschnitte des Vorsprungs, die physisch mit dem beweglichen Abschnitt des Ventils gekoppelt sind, durch einen Kanal der Vielzahl von Kanälen getrennt werden. Anders ausgedrückt kann sich jeder Kanal der Vielzahl von Kanälen mit Abschnitten des Vorsprungs abwechseln, die physisch mit dem beweglichen Abschnitt gekoppelt sind.
In einigen Ausführungsformen können zusätzlich oder alternativ mehr als zwei Vorsprünge und mehr als zwei Lücken vorhanden sein. Beispielsweise können drei, vier, fünf, sechs, sieben oder mehr Vorsprünge und Lücken vorhanden sein. Die Vorsprünge und Lücken können sich derart abwechseln, dass eine Symmetrie des Ventils aufrechterhalten wird und sich keine zwei Vorsprünge berühren.
Auf diese Weise kann ein Ventil Merkmale umfassen, die geformt sind, um Hysterese zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zu beseitigen. Die Merkmale beinhalten das Anordnen gegenüberliegender Ventilauslässe und eines Paares von halbzylindrischen Vorsprüngen auf einer Kolbenfläche. Der technische Effekt des Einbringens dieser Merkmale in ein Ventil besteht darin, einen effektiven Druckbereich des Kolbens während aller Positionen des Ventils aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise kann der Ventilbetrieb ruhiger werden und vom Ventil ausgehende Geräusche können beseitigt werden.
Eine Ausführungsform eines Ventils umfasst einen Kolben, der so geformt ist, dass er in einem Ventilgehäuse schwingt, wobei ein Vorsprung physisch mit dem Kolben gekoppelt und so geformt ist, dass er verhindert, dass sich der Kolben innerhalb eines Schwellenabstands eines Ventilsitzes bewegt. Ein erstes Beispiel des Ventils beinhaltet ferner, dass das Ventilgehäuse einen einzelnen Einlass umfasst, der symmetrisch entlang einer Mittelachse angeordnet ist, entlang welcher der Kolben schwingt. Ein zweites Beispiel des Ventils, das gegebenenfalls das erste Beispiel einschließt, beinhaltet, dass das Ventilgehäuse einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass, der direkt gegenüber dem anderen angeordnet ist, entlang einer Achse umfasst, die senkrecht zu der Mittelachse ist. Ein drittes Beispiel des Ventils, das gegebenenfalls das erste und/oder das zweite Beispiel einschließt, beinhaltet ferner, dass der Vorsprung ein erster Vorsprung ist und dass ein zweiter Vorsprung physisch mit dem Kolben gekoppelt ist. Ein viertes Beispiel des Ventils, das gegebenenfalls eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels einschließt, beinhaltet ferner, dass der erste Vorsprung und der zweite Vorsprung identisch sind. Ein viertes Beispiel des Ventils, das gegebenenfalls eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels einschließt, beinhaltet ferner, dass Lücken den ersten und den zweiten Vorsprung trennen und dass das Ventil um seine Mittelachse vollständig symmetrisch ist.
Eine Ausführungsform eines Systems umfasst eine Drucksteuervorrichtung, die einen beweglichen Abschnitt umfasst, der so geformt ist, dass er Strömung eines Fluids durch einen Einlass und eine Vielzahl von Auslässen anpasst, wobei die Drucksteuervorrichtung ferner einen oder mehrere Vorsprünge umfasst, die physisch mit einer Oberseite des beweglichen Abschnitts verbunden sind, wobei die Drucksteuervorrichtung symmetrisch ist. Ein erstes Beispiel des Systems beinhaltet ferner, dass die Vorsprünge einen ersten Vorsprung und einen zweiten Vorsprung beinhalten und dass der erste und der zweite Vorsprung einander direkt gegenüber angeordnet sind und in Bezug auf die Vielzahl von Auslässen radial nach innen gerichtet sind. Ein zweites Beispiel des Systems, das gegebenenfalls das erste Beispiel einschließt, beinhaltet ferner, dass der erste und der zweite Vorsprung undurchlässig gegenüber Fluidströmung sind, und dass Lücken zwischen dem ersten und dem zweiten Vorsprung angeordnet sind und diese trennen, und dass Fluid durch die Lücken strömt. Ein drittes Beispiel des Systems, das gegebenenfalls das erste und/oder das zweite System einschließt, beinhaltet ferner, dass der eine oder die mehreren Vorsprünge nur einen einzelnen Vorsprung beinhalten, dass der Vorsprung diskontinuierlich mit dem Kolben gekoppelt ist und dass Räume an Abschnitten des Vorsprungs existieren, die nicht physisch mit dem Kolben für strömendes Fluid gekoppelt sind. Ein viertes Beispiel des Systems, das gegebenenfalls eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels einschließt, beinhaltet ferner, dass der eine oder die mehreren Vorsprünge einen Mindestabstand zwischen dem Kolben und einem Ventilsitz der Drucksteuervorrichtung aufrechterhalten. Ein fünftes Beispiel des Systems, das gegebenenfalls eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels einschließt, beinhaltet ferner, dass der eine oder die mehreren Vorsprünge nur über eine Spitze einen Ventilsitz berühren und sich nicht als Reaktion auf das Berühren des Ventilsitzes komprimieren. Ein sechstes Beispiel des Systems, das gegebenenfalls eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels einschließt, beinhaltet ferner, dass eine erste effektive Hydraulikfläche des Kolbens in einer geschlossenen Position gleich einer zweiten effektiven Hydraulikfläche des Kolbens in einer offenen Position ist. Ein siebtes Beispiel des Systems, das gegebenenfalls eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels einschließt, beinhaltet ferner, dass die Drucksteuervorrichtung zwischen ihrem Öffnen und Schließen Null-Hysterese aufrechterhält. Ein achtes Beispiel des Systems, das gegebenenfalls eines oder mehrere des ersten bis siebten Beispiels einschließt, beinhaltet ferner, dass die Drucksteuervorrichtung in einem oder mehreren von einem Verbrennungsmotor, einem Getriebe und einer Kraftübertragung enthalten ist.
Eine Ausführungsform eines Verfahrens umfasst das Schließen eines Ventils durch gleichmäßiges Anwenden eines ersten Drucks an einen ersten effektiven Bereich eines Kolbens des Ventils und das Öffnen des Ventils durch gleichmäßiges Anwenden eines zweiten Drucks an einen zweiten effektiven Bereich des Kolbens, wobei der erste und der zweite effektive Bereich exakt identisch sind; wobei der Kolben ferner einen ersten Vorsprung und einen zweiten Vorsprung umfasst, die physisch mit einer Oberseitenfläche des Kolbens gekoppelt sind, und wobei der erste Vorsprung und der zweite Vorsprung durch eine erste und eine zweite Lücke getrennt sind, die so geformt sind, um ein Fluid zwischen dem ersten und dem zweiten Vorsprung strömen zu lassen. Ein erstes Beispiel des Verfahrens beinhaltet ferner, dass das Fluid über einen einzelnen Einlass in das Ventil eintritt, gleichmäßig über die Oberseitenfläche des Kolbens strömt und das Ventil über einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass verlässt. Ein zweites Beispiel des Verfahrens, das gegebenenfalls das erste Beispiel einschließt, beinhaltet ferner, dass der erste Auslass und der zweite Auslass 180 ° voneinander entfernt angeordnet sind und dass das Ventil um eine Mittelachse parallel zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens symmetrisch ist. Ein drittes Beispiel des Verfahrens, das gegebenenfalls das erste und/oder das zweite Beispiel einschließt, beinhaltet ferner, dass der erste Vorsprung und der zweite Vorsprung starr sind und nicht als Reaktion darauf zurückspringen, dass sich der Kolben in eine geschlossene Position bewegt, in der der erste und der zweite Vorsprung in Kontakt mit einem Ventilsitz des Ventils stehen. Ein viertes Beispiel des Verfahrens, das gegebenenfalls eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels einschließt, beinhaltet ferner, dass der erste und der zweite Vorsprung Halbzylinder sind, die gekrümmt sind, um einer Krümmung des Kolbens zu entsprechen.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, 16-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotorarten angewendet werden. Zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehören alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen und weitere in dieser Schrift offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Schutzumfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Ventil bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Kolben, der so geformt ist, dass er innerhalb eines Ventilgehäuses schwingt, wobei ein Vorsprung physisch mit dem Kolben gekoppelt und so geformt ist, dass er verhindert, dass sich der Kolben innerhalb eines Schwellenabstands eines Ventilsitzes bewegt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ventilgehäuse einen einzelnen Einlass, der symmetrisch entlang einer Mittelachse des Ventils angeordnet ist, entlang welcher der Kolben schwingt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ventilgehäuse einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass, der direkt gegenüber dem anderen angeordnet ist, entlang einer Achse, die senkrecht zu der Mittelachse ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Vorsprung ein erster Vorsprung, wobei ein zweiter Vorsprung physisch mit dem Kolben gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform weisen der erste Vorsprung und der zweite Vorsprung eine identische Form auf, wobei die Form des ersten und des zweiten Vorsprungs ein Halbzylinder mit einer flachen Seite in flächenteilendem Kontakt mit einer Oberseite des Kolbens ist, und wobei sich ein Halbkreis von der flachen Seite erstreckt und ein Abschnitt des Halbkreises geformt ist, um den Ventilsitz ohne Komprimieren zu berühren, und wobei der erste und der zweite Vorsprung gekrümmt sind, um mit einer Krümmung eines Umkreises des Kolbens übereinzustimmen.
Gemäß einer Ausführungsform trennen Lücken den ersten und den zweiten Vorsprung, wobei das Ventil drehbar und bilateral symmetrisch ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Drucksteuervorrichtung, die einen beweglichen Abschnitt umfasst, der so geformt ist, dass er Strömung eines Fluids durch einen Einlass und eine Vielzahl von Auslässen anpasst, wobei die Drucksteuervorrichtung ferner einen oder mehrere Vorsprünge umfasst, die physisch mit einer Oberseite des beweglichen Abschnitts verbunden sind, und wobei die Drucksteuervorrichtung symmetrisch ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Vorsprünge einen ersten Vorsprung und einen zweiten Vorsprung, wobei der erste und der zweite Vorsprung einander direkt gegenüber angeordnet sind und in Bezug auf die Vielzahl von Auslässen radial nach innen gerichtet sind.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste und der zweite Vorsprung undurchlässig gegenüber Fluidströmung, wobei Lücken zwischen dem ersten und dem zweiten Vorsprung angeordnet sind und diese trennen, und wobei Fluid durch die Lücken strömt und die Lücken zu jedem Auslass der Vielzahl von Auslässen radial versetzt sind.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten der eine oder die mehreren Vorsprünge nur einen einzelnen Vorsprung, wobei der Vorsprung diskontinuierlich mit dem Kolben gekoppelt ist und wobei Räume an Abschnitten des Vorsprungs existieren, die nicht physisch mit dem Kolben für strömendes Fluid gekoppelt sind.
Gemäß einer Ausführungsform halten die einen oder mehreren Vorsprünge einen minimalen Abstand zwischen dem Kolben und dem Ventilsitz der Drucksteuervorrichtung aufrecht.
Gemäß einer Ausführungsform komprimieren sich der eine oder die mehreren Vorsprünge nicht, wobei der eine oder die mehreren Vorsprünge einen ersten und einen zweiten Vorsprung beinhalten, und wobei der erste und der zweite Vorsprung durch eine erste Lücke und eine zweite Lücke voneinander beabstandet sind, wobei die erste und die zweite Lücke in Form und Größe identisch sind, und wobei die erste und die zweite Lücke so geformt sind, dass sie einer Krümmung des ersten und des zweiten Vorsprungs folgen, wobei eine kombinierte Krümmung des ersten und des zweiten Vorsprungs und der ersten und der zweiten Lücke einen Kreis vollenden, der einen Umkreis aufweist, der kleiner als ein Umkreis des beweglichen Kolbens ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein effektiver Hydraulikbereich des Kolbens in einer geschlossenen Position gleich einem effektiven Hydraulikbereich des Kolbens in einer offenen Position.
Gemäß einer Ausführungsform erhält die Drucksteuervorrichtung Null-Hysterese bei einer vollständig geschlossenen Position, einer vollständig offenen Position und Positionen dazwischen aufrecht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Drucksteuervorrichtung in einem oder mehreren von einem Verbrennungsmotorsystem, einem Getriebesystem und einer Kraftübertragung enthalten.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet Verfahren das Schließen eines Ventils durch gleichmäßiges Anwenden eines ersten Drucks an einen ersten effektiven Bereich eines Kolbens des Ventils und das Öffnen des Ventils durch gleichmäßiges Anwenden eines zweiten Drucks an einen zweiten effektiven Bereich des Kolbens, wobei der erste und der zweite effektive Bereich exakt identisch sind; wobei der Kolben ferner einen ersten Vorsprung und einen zweiten Vorsprung umfasst, die physisch mit einer oberen Oberseitenfläche des Kolbens gekoppelt sind, und wobei der erste Vorsprung und der zweite Vorsprung durch eine erste und eine zweite Lücke getrennt sind, die geformt sind, um ein Fluid zwischen dem ersten und dem zweiten Vorsprung strömen zu lassen.
Gemäß einer Ausführungsform tritt das Fluid über einen einzelnen Einlass in das Ventil ein, strömt gleichmäßig über die Oberseitenfläche des Kolbens und verlässt das Ventil über einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Auslass und der zweite Auslass 180 ° voneinander entfernt angeordnet, wobei das Ventil um eine Mittelachse parallel zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens symmetrisch ist.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Vorsprung und der zweite Vorsprung starr und springen nicht als Reaktion darauf zurück, dass sich der Kolben in eine geschlossene Position bewegt, in der der erste und der zweite den Ventilsitz des Ventils berühren.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste und der zweite Vorsprung Halbzylinder, die gekrümmt sind, um mit einer Krümmung des Kolbens übereinzustimmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5253668 [0003]

Claims

Ventil, Folgendes umfassend: einen Kolben, der so geformt ist, dass er innerhalb eines Ventilgehäuses schwingt, wobei ein Vorsprung physisch mit dem Kolben gekoppelt und so geformt ist, dass er verhindert, dass sich der Kolben innerhalb eines Schwellenabstands eines Ventilsitzes bewegt.
Ventil nach Anspruch 1, wobei das Ventilgehäuse einen einzelnen Einlass umfasst, der symmetrisch entlang einer Mittelachse des Ventils angeordnet ist, entlang welcher der Kolben schwingt.
Ventil nach Anspruch 2, wobei das Ventilgehäuse einen ersten Auslass und einen zweiten Auslass, der direkt gegenüber dem anderen angeordnet ist, entlang einer Achse umfasst, die senkrecht zu der Mittelachse ist.
Ventil nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung ein erster Vorsprung ist, und wobei ein zweiter Vorsprung physisch mit dem Kolben gekoppelt ist.
Ventil nach Anspruch 4, wobei der erste Vorsprung und der zweite Vorsprung eine identische Form aufweisen und wobei die Form des ersten und des zweiten Vorsprungs ein Halbzylinder mit einer flachen Seite in flächenteilendem Kontakt mit einer Oberseite des Kolbens ist, und wobei sich ein Halbkreis von der flachen Seite erstreckt und ein Abschnitt des Halbkreises geformt ist, um den Ventilsitz ohne Komprimieren zu berühren, und wobei der erste und der zweite Vorsprung gekrümmt sind, um mit einer Krümmung eines Umkreises des Kolbens übereinzustimmen.
Ventil nach Anspruch 4, wobei Lücken den ersten und den zweiten Vorsprung trennen und wobei das Ventil drehbar und bilateral symmetrisch ist.
System, Folgendes umfassend: eine Drucksteuervorrichtung, die einen beweglichen Abschnitt umfasst, der so geformt ist, dass er Strömung eines Fluids durch einen Einlass und eine Vielzahl von Auslässen anpasst, wobei die Drucksteuervorrichtung ferner einen oder mehrere Vorsprünge umfasst, die physisch mit einer Oberseite des beweglichen Abschnitts verbunden sind, und wobei die Drucksteuervorrichtung symmetrisch ist.
System nach Anspruch 7, wobei die Vorsprünge einen ersten Vorsprung und einen zweiten Vorsprung beinhalten und wobei der erste und der zweite Vorsprung einander direkt gegenüber angeordnet sind und in Bezug auf die Vielzahl von Auslässen radial nach innen gerichtet sind.
System nach Anspruch 8, wobei der erste und der zweite Vorsprung undurchlässig gegenüber Fluidströmung sind, und wobei Lücken zwischen dem ersten und dem zweiten Vorsprung angeordnet sind und diese trennen, und wobei Fluid durch die Lücken strömt und die Lücken zu jedem Auslass der Vielzahl von Auslässen radial versetzt sind.
System nach Anspruch 7, wobei der eine oder die mehreren Vorsprünge nur einen einzelnen Vorsprung beinhalten, und wobei der Vorsprung diskontinuierlich mit dem Kolben gekoppelt ist und wobei Räume an Abschnitten des Vorsprungs existieren, die nicht physisch mit dem Kolben für strömendes Fluid gekoppelt sind.
System nach Anspruch 7, wobei die einen oder mehreren Vorsprünge einen minimalen Abstand zwischen dem Kolben und dem Ventilsitz der Drucksteuervorrichtung aufrechterhalten.
System nach Anspruch 7, wobei sich der eine oder die mehreren Vorsprünge nicht komprimieren, und wobei der eine oder die mehreren Vorsprünge einen ersten und einen zweiten Vorsprung beinhalten, und wobei der erste und der zweite Vorsprung durch eine erste Lücke und eine zweite Lücke voneinander beabstandet sind, wobei die erste und die zweite Lücke in Form und Größe identisch sind, und wobei die erste und die zweite Lücke so geformt sind, dass sie einer Krümmung des ersten und des zweiten Vorsprungs folgen, wobei eine kombinierte Krümmung des ersten und des zweiten Vorsprungs und der ersten und der zweiten Lücke einen Kreis vollenden, der einen Umkreis aufweist, der kleiner als ein Umkreis des beweglichen Kolbens ist.
System nach Anspruch 7, wobei ein effektiver Hydraulikbereich des Kolbens in einer geschlossenen Position gleich einem effektiven Hydraulikbereich des Kolbens in einer offenen Position ist.
System nach Anspruch 7, wobei die Drucksteuervorrichtung Null-Hysterese bei einer vollständig geschlossenen Position, einer vollständig offenen Position und Positionen dazwischen aufrechterhält.
System nach Anspruch 7, wobei die Drucksteuervorrichtung in einem oder mehreren von einem Verbrennungsmotorsystem, einem Getriebesystem und einer Kraftübertragung enthalten ist.