[發明專利]帶有具有通孔的氣缸的閥組件

在審

• 申請號: 201380056186.6
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN104755720A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: J·馬維爾
• 申請（專利權）人: 博格華納公司
• 主分類號: F02B37/18
• 分類號: F02B37/18;F02B37/12
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 徐舒

相關申請的交叉引用

本申請要求在2012年11月14日提交的并且題為“帶有具有通孔的氣缸的閥組件”的美國臨時申請號61/726,174的優先權及所有權益。

背景

披露的領域

本披露涉及用于排氣驅動的渦輪增壓器的部件。更具體地，本披露涉及在渦輪機殼體中使用的圓筒或活塞式廢氣門閥設計，其中氣缸具有一個通孔。

相關技術的說明

渦輪增壓的優點包括功率輸出增大、燃料消耗小以及污染物排放減少。不再主要從高功率性能方面來看發動機的渦輪增壓，而是視作一種基于較低二氧化碳(CO₂)排放的減少燃料消耗和環境污染的手段。當前，渦輪增壓的一個主要原因是使用排氣能量來減少燃料消耗和排放。在渦輪增壓的發動機中，燃燒空氣在被供給到發動機之前被預先壓縮。該發動機與一個自然吸氣發動機相比吸入了相同體積的空氣燃料混合物，但由于較高的壓力，因此較高的密度的更多的空氣和燃料質量以一種受控的方式被供給到燃燒室中。因此可以燃燒更多的燃料，從而發動機的功率輸出相對于速度和工作容積增大。

在排氣渦輪增壓中，普通情況下被浪費掉的排氣能量中的一些能量被用來驅動渦輪機。該渦輪機包括一個渦輪機葉輪，該渦輪機葉輪安裝在一個軸上并且通過排氣流而旋轉地驅動。渦輪增壓器將一些通常被浪費掉的排氣能量中的一些能量返回到發動機，從而有助于發動機效率和節省燃料。被該渦輪機驅動的壓縮機吸取過濾的周圍空氣，將其壓縮，并且然后將它供給到發動機。該壓縮機包括一個壓縮機葉輪，該壓縮機葉輪安裝在該同一軸上而使得該渦輪機葉輪的旋轉致使該壓縮機葉輪旋轉。

渦輪增壓器典型地包括連接至發動機的排氣歧管上的一個渦輪機殼體、連接至發動機的進氣歧管上的一個壓縮機殼體、以及將該渦輪機殼體和壓縮機殼體聯接在一起的一個中央軸承殼體。渦輪機殼體內的渦輪機葉輪是由從排氣歧管供應的排氣進氣流可旋轉地驅動的。

本披露聚焦于布置在渦輪增壓器的渦輪機殼體中的一個廢氣門閥。廢氣門(WG)閥組件包括能夠引導顯著部分(實例中為約30％)的排氣圍繞(即，繞過)渦輪增壓器渦輪機的一個閥、通氣孔和/或旁道，以用于限制/控制渦輪機工作，因此在適當時僅利用可用排氣能量的一部分。由此，WG閥組件調節排氣流并且確保渦輪機葉輪不以不希望的速度回轉。

對于固定幾何形狀的渦輪增壓器(即，沒有WG)而言，渦輪機必須被選擇成使得，在額定條件(高的發動機速度、最大功率)下，渦輪機葉輪速度不過分大。然而，這通常意味著，在峰值轉矩條件下(中間發動機速度、最大轉矩)，渦輪機殼體是不希望大，從而對瞬時響應和發動機轉矩產生負面影響。為了在峰值轉矩與額定條件之間獲得更好的折中，通常使用廢氣門。廢氣門選擇性地允許一部分排氣流繞過渦輪增壓器，確切地講是繞過渦輪機，從而管理從可用排氣流中提取的能量的量。

減小廢氣門閥的打開量就減小了允許繞過該渦輪機的排氣流的量，這將增大進入進氣歧管的空氣的壓力。用于該閥的致動器可以調整排氣是否穿過該廢氣門而繞過渦輪機。

廢氣門閥可以按常規方式例如由氣動致動器或電動致動器來操作以允許一些排氣流繞過渦輪機。由于更高的要求和增大的荷載，排氣溫度、壓力條件以及廢氣門閥和致動器上的應力增大。

常規的廢氣門閥可能具有大量零件從而是復雜的。此類廢氣門閥基本上執行打開/關閉功能。

概述

本披露提供了具有廢氣門閥的廢氣門閥組件，例如帶有通孔的可移動氣缸。氣缸可以被適配成用于旋轉形式的滾輪圓筒閥或往復運動形式的活塞閥。該滾輪圓筒閥具有在管狀腔室內旋轉的一個橫向通孔。該活塞閥在帶有多個不同特征的管狀腔室內線性地往復運動以控制排氣流。在活塞閥的一個實施例中，氣缸也可以包括一個橫向通孔，該橫向通孔包括外部徑向凹槽，以用于控制排氣流。

布置在渦輪機殼體中的廢氣門閥是使顯著部分的發動機排氣流排出或圍繞該渦輪機繞行以限制/控制渦輪機工作的一個閥。通過選擇性地允許排氣流繞過渦輪機，該渦輪增壓器在適當時僅使用一部分的可用排氣能量。由此，該廢氣門閥還確保了渦輪機葉輪不以不希望的速度回轉。

包括該滾輪圓筒閥在內的廢氣門閥可以具有多個橫向通孔，例如圓筒中的淚滴形孔，用于調制或精確移動。這些孔提供了用于排氣流的可調通路。完全通孔的一個關鍵優點是精確地控制抬離點時的閥行為。

該圓筒本身可以是實心的而帶有這些通孔作為通路，而不是其中氣體徑向地進入并軸向地離開的空心圓柱形設計。