[發明專利]蝶形旁通閥和包含它的節流損耗回收系統

有效

• 申請號: 201380021203.2
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN104220730B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: J.W.雷尹加;M.圭德里;P.貝列塞維奇
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: F02D9/10
• 分類號: F02D9/10;F02D9/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 崔幼平,李濤

技術領域

本申請總體上涉及用于內燃發動機的節流損耗回收系統，并且更具體地涉及在這類系統中以及其它應用中有用的蝶形旁通閥。

背景技術

火花點火發動機以及一些柴油發動機的動力輸出一般由節流板或蝶形閥控制，所述節流板或蝶形閥的位置由加速器踏板或類似物的設定控制。隨著節流板移動而使用于進氣的流道變窄，空氣流量降低，其降低來自發動機的扭矩和動力輸出，并且相應地空氣在到達發動機進氣歧管之前被膨脹(即，損失壓力)。進氣的這種節流導致整體發動機效率損失，因為實際上發動機必須更加努力地工作以牽引空氣穿過受到限制的節流閥。

因此，節流損耗回收(TLR)系統，一般為渦輪發電機系統，已經被開發出，其尋求調節進氣流，同時回收節流進程中的一部分能量損耗。在至少一部分發動機操作條件中，去往發動機進氣歧管的空氣首先穿過渦輪，其膨脹空氣并驅動發電機。因此，渦輪在這類條件中作為節流閥起作用。然而，這些現有系統常常不能滿意地解決可控性的問題，特別是如何確保進入進氣歧管的總空氣流量以適當方式響應于駕駛員需求的動力(即，加速器踏板位置)。

發明內容

解決可控性問題是特別困難的，因為需要在一些發動機操作條件(例如，大開節流閥或WOT)中減活TLR系統的渦輪，而對于另一些條件要激活它。這需要某種類型的閥系統來對于一些操作條件在進氣被輸送至進氣歧管之前將進氣選擇性地傳遞至渦輪，并在另一些操作條件時使空氣繞過渦輪并直接前進至進氣歧管。為使問題進一步復雜化，在再一些操作條件中，希望的是使總空氣流的一部分穿過渦輪，而其余部分繞過渦輪。因此，可控性不是無關緊要的問題。

對于可控性的一個可能途徑是提供一對平行的閥，一個調節渦輪空氣流而另一個調節旁通空氣流。另一途徑是提供一對串聯的閥，一個控制空氣流如何在渦輪與旁路通道之間分配，而另一個控制總空氣流。雙閥途徑的缺點是高復雜性和成本，以及協調兩個閥以便提供所需的節流對加速器踏板位置特性的難度。

本公開描述了一種蝶形旁通閥，其能夠提供上述雙閥系統所提供的功能，但是能夠以更容易的可控方式來為之。所公開的閥還比雙閥系統更簡單和更小(因此更容易封裝在發動機室中)，并且預期比雙閥系統更可靠和更便宜。

在一個實施例中，根據本公開的蝶形旁通閥包括：殼體，其限定出從其中穿過的旁通(或主)流道；和節流板，其設置在旁通流道中，所述節流板圍繞樞轉軸線可樞轉，所述樞轉軸線取向為橫切于穿過旁通流道的流動方向。當節流板處于關閉位置時，節流板的外周緣與殼體的內表面的密封部分基本上密封接合，使得節流板基本上限制流體流穿過旁通流道。節流板可樞轉至打開位置，其中節流板的部分邊緣與內表面間隔開，以允許流體流穿過旁通流道。

穿過殼體限定出端口，以允許流體的穿過旁通流道的部分穿過端口被移除。當節流板處于關閉位置時，節流板的邊緣限制流體流進入端口中。當節流板樞轉至打開位置時，端口被解除覆蓋，以允許流體流進入端口中。

所述殼體的內表面的與所述節流板的邊緣基本上密封接合的所述密封部分被構造成允許所述節流板朝所述打開位置樞轉預定量，同時維持所述節流板的邊緣與所述密封部分基本上密封接合，以便限制穿過所述旁通流道的流體流。所述端口相對于所述密封部分定位成使得，在所述節流板從所述關閉位置朝所述打開位置樞轉時，所述節流板開始逐漸解除覆蓋所述端口的第一部分，以允許流體流從其中穿過，同時所述節流板的邊緣仍然與所述密封部分基本上密封接合，從而限制流體流穿過所述旁通流道。

在一優選實施例中，整個端口處于密封部分內。

因此，節流板調節穿過旁通流道的流量以及穿過端口的流量，因此調節穿過閥的總流量。在旁通流道仍然關閉時，穿過端口的流動開始發生。在一優選實施例中，所述端口相對于所述密封部分定位成使得，在所述節流板完全解除覆蓋所述端口之前，所述節流板開始允許流穿過所述旁通流道。

閥有利于各種應用，特別是有利于用于內燃發動機的節流損耗回收系統，其包括連接至發電機的渦輪。閥設置成與TLR系統的渦輪平行，使得通過調節閥的節流板的位置，去往發動機的總空氣流可在渦輪與閥的旁通流道之間以各種方式分配。閥的端口連接至渦輪入口。因此，在節流板開始從關閉位置朝打開位置移動時，端口開始打開以允許流穿過渦輪。通過控制節流板位置來調節穿過渦輪的流量，并且渦輪作為節流閥起作用以使空氣膨脹。發電機被驅動以生成電力，從而回收要不然已經在節流進程中損失的能量的一部分。