專(zhuān)利名稱(chēng)：用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的壓力平衡回轉(zhuǎn)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配置為調(diào)節(jié)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的排氣通道中的流量的裝置，具體涉及用 于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的流量裝置的壓力平衡回轉(zhuǎn)閥。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中用閥阻止流體沿通道向下游流動(dòng)以控制渦輪增壓器?；剞D(zhuǎn)閥可用 在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣道中，因?yàn)槠渚邆淇捎行У孛芊馀艢馔ǖ缽亩鴰缀醪辉试S流體流到閥下 游的能力。因?yàn)槠湎鄬?duì)于流動(dòng)方向的配置，回轉(zhuǎn)閥需要非常多的能量來(lái)工作。
美國(guó)專(zhuān)利5, 634， 333號(hào)中描述了渦輪增壓器控制的一個(gè)示例。在該示例中認(rèn)識(shí)到
應(yīng)盡可能高效地正確密封排氣通道的需要。其使用了改良的回轉(zhuǎn)閥密封排氣通道。該 改良包括通過(guò)一系列軸和樞軸連接到閥板的彈簧機(jī)構(gòu)和隔膜。隔膜連接到進(jìn)氣歧管以 允許歧管壓力在隔膜上施加力從而移動(dòng)彈簧并允許排氣門(mén)開(kāi)啟。因?yàn)槭褂眠M(jìn)氣壓力而 不是電力來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)執(zhí)行器，這允許發(fā)動(dòng)機(jī)更高效地工作。
控制排氣道中的流量的另一種方法可以使用蝶閥。蝶閥需要小得多的驅(qū)動(dòng)力就可 開(kāi)啟閥。不幸的是，蝶閥不能有效地密封通道，因?yàn)樗荒苁罐D(zhuǎn)動(dòng)的閩板落座以阻止 流體在通道中的流動(dòng)。
發(fā)明人在此認(rèn)識(shí)到上述方法中的每個(gè)的若干問(wèn)題。首先，改良的回轉(zhuǎn)閥可能在多 種不同的發(fā)動(dòng)機(jī)工況下不開(kāi)啟。例如，如果歧管壓力過(guò)低，則改良的回轉(zhuǎn)閥不能開(kāi)啟。 在改良的回轉(zhuǎn)閥中使用進(jìn)氣壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)有效地向發(fā)動(dòng)機(jī)中的汽 缸提供的壓力從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。用于在改良的回轉(zhuǎn)閥中驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器的管道系統(tǒng)會(huì) 由于增加額外的部件而增加發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸和成本。最后，蝶閥不需要非常大的驅(qū)動(dòng)力 即可開(kāi)啟，但不能有效地密封通道，從而使大量流體在閥處于關(guān)閉位置時(shí)通過(guò)閥流向 下游。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)在排氣通道中使用壓力平衡回轉(zhuǎn)閥可以解決上述問(wèn)題，壓 力平衡回轉(zhuǎn)閥用于減少操作回轉(zhuǎn)閥需要的功率量，使渦輪增壓器系統(tǒng)更加高效地工 作，同時(shí)當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時(shí)在通道中保持有效的密封。通過(guò)簡(jiǎn)單的傳動(dòng)裝置將流體 施加在閥上的力變換為對(duì)抗的力(opposingforces),可以實(shí)現(xiàn)此效果。以此方式，
可以獲得流動(dòng)面積的高效使用，且該方法可以進(jìn)一步應(yīng)用于包括圓形管道的各種管道 形狀。此外，在一個(gè)示例中，可以通過(guò)內(nèi)部齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)變換力，從而提供小型化的設(shè)計(jì)。


圖1示出具有壓力平衡回轉(zhuǎn)閥的串聯(lián)式渦輪增壓器系統(tǒng)的示意圖。
圖2a示出處于關(guān)閉位置的示例壓力平衡回轉(zhuǎn)閥的示意圖。
圖2b示出處于開(kāi)啟位置的示例壓力平衡回轉(zhuǎn)閥的示意圖。
圖2c示出圖2a和2b中的示例壓力平衡回轉(zhuǎn)閥的附加視圖。
圖3示出描述用于控制圖l所示發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的搡作的示例方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出包括串聯(lián)的一對(duì)渦輪增壓器和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)36的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)50的示意 圖。該對(duì)串聯(lián)的渦輪增壓器可以包括較大容量渦輪增壓器20和較小容量渦輪增壓器 28。較大容量渦輪增壓器可以包括經(jīng)軸24連接到較大容量渦輪26的較大容量壓縮機(jī) 22。較小容量渦輪增壓器可以包括經(jīng)軸32連接到較小容量渦輪34的較小容量壓縮機(jī) 30。渦輪增壓器20和28可以單獨(dú)使用或組合使用以在較寬范圍的工況下提供預(yù)定的 增壓水平?？梢苑謩e提供壓縮機(jī)旁路通道13和17以允許進(jìn)氣繞過(guò)壓縮機(jī)22和30。 可以沿壓縮機(jī)旁路通道13提供壓縮機(jī)旁路閥14,沿壓縮機(jī)旁路通道17提供壓縮機(jī) 旁路閥18以控制繞過(guò)每個(gè)壓縮機(jī)的進(jìn)氣的量。
作為壓縮機(jī)旁路通道和相關(guān)的壓縮機(jī)旁路閥的補(bǔ)充或替代，可以分別提供壓縮機(jī) 進(jìn)氣閥12和16以進(jìn)一步調(diào)節(jié)向壓縮機(jī)22和30提供的進(jìn)氣的量。壓縮機(jī)旁路閥和/ 或壓縮機(jī)進(jìn)氣閥可以是回轉(zhuǎn)閥、節(jié)流閥，或壓力平衡回轉(zhuǎn)閥。參考圖2a-圖2c詳細(xì) 示出可作為閥12、 14、 16或18中的一個(gè)使用的示例壓力平衡回轉(zhuǎn)閥的示意圖。
進(jìn)氣節(jié)流閥io可以位于壓縮機(jī)和壓縮機(jī)旁路閥的上游以進(jìn)一步調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)接收
的進(jìn)氣的量。作為替代或補(bǔ)充，可以在壓縮機(jī)30的出口下游提供進(jìn)氣節(jié)流閥。
位于多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)36的下游的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道37向在該示例中串聯(lián)的渦輪 34和/或渦輪26提供排氣。可以提供旁路通道39和43分別用于渦輪34和26。旁路 通道39和43分別可以包括旁路閥40和44。旁路閥40和44可以由電子控制器48 控制以改變重定向繞過(guò)渦輪中的一個(gè)或兩者的排氣的量。注意，雖然控制器48如所 示與閥44通信，控制器48也可以與本文中所述的每個(gè)閥通信。例如，控制器"可
以接收來(lái)自每個(gè)閥的指示閥位置的輸入并可以向與每個(gè)閥關(guān)聯(lián)的執(zhí)行器提供閥控制 信號(hào)以改變閩位置。渦輪進(jìn)氣閥38和42分別位于渦輪34和26的上游以進(jìn)一步調(diào)節(jié) 渦輪所接收的排氣的量。渦輪旁路閥和/或渦輪進(jìn)氣閩可以是回轉(zhuǎn)閥、節(jié)流閥，或壓 力平衡回轉(zhuǎn)閥。因此，可以基于選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式和工況在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間調(diào)節(jié) 各個(gè)閥的位置，如本文中參考圖3詳述。參考圖2a-圖2c詳細(xì)示出可作為閥38、 40、 42或44中的一個(gè)使用的示例壓力平衡回轉(zhuǎn)閥的示意圖。在較大容量渦輪26的出口的下游提供后處理裝置46。后處理裝置可以包括催化 劑、過(guò)濾器、捕集器，或其他適合的排氣后處理裝置。
可以提供控制系統(tǒng)，包括控制器48,用于確定發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的工況和調(diào)節(jié)和/或監(jiān) 視一個(gè)或多個(gè)下列參數(shù)(components):進(jìn)氣節(jié)流閥10的位置、壓縮機(jī)旁路閥14和 18的位置、壓縮機(jī)進(jìn)氣閥12和16的位置、渦輪旁路閥40和44的位置、渦輪閥38 和42的位置、來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)36的曲軸角傳感器的曲軸角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽 缸的燃料的噴射正時(shí)和噴射量，及發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，以及本文中所述的其他發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)。
現(xiàn)參考圖2a、 2b和2c，示出可作為圖1所示的閥12、 14、 16、 18、 38、 40、 42 和/或44中的一個(gè)或多個(gè)使用的示例壓力平衡回轉(zhuǎn)閥。然而，應(yīng)理解，本文中所述的 壓力平衡回轉(zhuǎn)閥可以包括在其他不一定含有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)配置中。
圖2a示出處于完全關(guān)閉位置的示例壓力平衡回轉(zhuǎn)閥200的側(cè)視圖的示意圖。作 為一個(gè)示例，壓力平衡回轉(zhuǎn)閥可以沿如作為通道的縱向截面圖的圖2a和2b所示290 處的進(jìn)氣通道或排氣通道設(shè)置。在一些實(shí)施例中，通道290可以是圓形通道。
在該具體示例中，壓力平衡回轉(zhuǎn)閥200如圖所示包括閥殼體232，該閥殼體可以 緊靠通道290的內(nèi)壁落座。閥200包括由總體上在230處示出的變換裝置套簡(jiǎn)或殼體 包含的變換裝置或變換機(jī)構(gòu)236。第一閥板212經(jīng)閥板臂213可移動(dòng)地連接到變換裝 置236。第二閥板224經(jīng)閥板臂225可移動(dòng)地連接到變換裝置236。第一和第二閥板 的每個(gè)可以部分為圓形，如基本上為如圖2c所示的半月形。例如，閥板可以具有基 本上與外部通道290的形狀匹配的第一圓形邊，在一個(gè)示例中外部通道290可以基本 上為圓形。閥板的每個(gè)還可以在閥的內(nèi)部區(qū)域中如圖2c所示具有基本上為直線(xiàn)的第 二邊。再者，內(nèi)部區(qū)域中的第二邊可以包括附加的缺口以允許安裝到如圖所示的齒輪。 以此方式，可以實(shí)現(xiàn)流動(dòng)面積的高效使用，同時(shí)提供壓力平衡閥操作。
在一些示例中，閥板212可以經(jīng)樞軸連接215可移動(dòng)地連接到閥板臂213,閥板 224可以經(jīng)樞軸連接227可移動(dòng)地連接到閥板臂225。在該具體示例中，樞軸連接215 和227允許閥板212和224相對(duì)于其相應(yīng)的臂在單個(gè)自由度上旋轉(zhuǎn)，然而應(yīng)理解，在 其他示例中，樞軸連接215和217可以配置為允許閥板212和224相對(duì)于其相應(yīng)的臂 在多個(gè)自由度上旋轉(zhuǎn)。例如，柩軸連接215和227可以配置為球窩接頭。以此方式， 樞軸連接215和227可以允許閥板更好地符合擋框(stopper frame)上的配合面， 從而在如圖2a所示的關(guān)閉位置上提供更好的閥密封。
閥200包括由第一擋框210界定的第一流動(dòng)區(qū)域229。在圖h所示的關(guān)閉位置 上，閥板212可以緊靠擋框210以基本上減少或禁止通過(guò)流動(dòng)區(qū)域229的氣流。因此， 在至少一個(gè)示例中，擋框210界定第一流動(dòng)區(qū)域229的周長(zhǎng)。閥200還包括由第二擋 框222界定的第二流動(dòng)區(qū)域231。在圖2a所示的關(guān)閉位置上，閥板224可以緊靠擋 框222以基本上減少或禁止通過(guò)流動(dòng)區(qū)域231的氣流。因此，在至少一個(gè)示例中，擋 框222界定第二流動(dòng)區(qū)域231的周長(zhǎng)。作為一個(gè)非限制性示例，上部閥板和下部閥板可以具有由其相應(yīng)的擋框互補(bǔ)的半圓環(huán)盤(pán)狀，如圖2c所示。然而，在其他示例中， 閥板的相對(duì)尺寸和/或形狀可以改變。例如，擋框和/或閥板可以具有不同的形狀以適 應(yīng)通道的具體幾何形狀。
閥臂213和225如圖所示連接到變換裝置236?？梢耘渲米儞Q裝置236以使閩板 212在對(duì)應(yīng)于通過(guò)流動(dòng)區(qū)域229的流體流量減少的方向上的運(yùn)動(dòng)(如，閥板212朝向 擋框210的運(yùn)動(dòng))造成閥板224在對(duì)應(yīng)于通過(guò)流動(dòng)區(qū)域231的流體流量減少的方向上 的運(yùn)動(dòng)(如，閥板224朝向擋框222的運(yùn)動(dòng))。類(lèi)似地，閥板212在對(duì)應(yīng)于通過(guò)流動(dòng) 區(qū)域229的流體流量增加的方向上的運(yùn)動(dòng)(如，閥板212離開(kāi)擋框210的運(yùn)動(dòng))造成 閥板224在對(duì)應(yīng)于通過(guò)流動(dòng)區(qū)域231的流體流量增加的方向上的運(yùn)動(dòng)(如，閥板224 離開(kāi)擋框222的運(yùn)動(dòng))。以此方式，這對(duì)閥板也可以在相同的角方向上旋轉(zhuǎn)，這會(huì)造 成閥板相對(duì)于234處所示的流體流動(dòng)方向反向變換。注意，在該具體示例中，閥板 212位于擋框210的上游側(cè)，閥板224位于擋框222的下游側(cè)。因此，為了關(guān)閉這兩 個(gè)流動(dòng)區(qū)域，閥板212和224落座在其相應(yīng)的擋框上(如通過(guò)直角接觸)，以基本上 密封整個(gè)通道290。
作為一個(gè)非限制性示例，變換裝置可以通過(guò)包括第一齒輪218的第一軸或軸承 219提供上述功能。即變換裝置可以是變換齒輪機(jī)構(gòu)。齒輪218可以與分別由軸或軸 承217和221支撐的齒輪216和220嚙合。閥臂213可以固定連接到軸217和/或齒 輪216以使軸217和/或齒輪216的旋轉(zhuǎn)造成閥臂213的旋轉(zhuǎn)，或使閥臂213的旋轉(zhuǎn) 造成軸217和/或齒輪216的旋轉(zhuǎn)。類(lèi)似地，閥臂225可以固定連接到軸221和/或齒 輪220以使軸221和/或齒輪220的旋轉(zhuǎn)造成閥臂225的旋轉(zhuǎn)，或使閥臂225的旋轉(zhuǎn) 造成軸221和/或齒輪220的旋轉(zhuǎn)。
軸219可以接收來(lái)自馬達(dá)或執(zhí)行器的輸入(如圖2c所示)以造成齒輪218在順 時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛏系男D(zhuǎn)，從而造成閥臂213和225相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)。此外，在一些示 例中，變換裝置210和/或軸219跨過(guò)通道290的中部。例如，閥殼體232可以在位 于通道的相對(duì)兩側(cè)的至少兩個(gè)位置上固定連接到殼體230和/或變換機(jī)構(gòu)236,如圖 2c示意性地示出。
為了從關(guān)閉位置開(kāi)啟壓力平衡回轉(zhuǎn)閥，執(zhí)行器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪(如，齒輪 218),使上部閥板和下部閥板離座并在逆時(shí)針?lè)较蛏闲D(zhuǎn)(如，參考圖2a和卩b所 示)。當(dāng)閥停在關(guān)閉位置時(shí)，流體向上部閥板施加力228,促使上部閥板關(guān)閉，并產(chǎn) 生圍繞左側(cè)從動(dòng)齒輪的力矩，左側(cè)從動(dòng)齒輪進(jìn)而向主動(dòng)齒輪218施加逆時(shí)針的力。流 體向下部閥板施加力230,促使下部閥板開(kāi)啟，并產(chǎn)生圍繞右側(cè)從動(dòng)齒輪的力矩，右 側(cè)從動(dòng)齒輪進(jìn)而向主動(dòng)齒輪218施加順時(shí)針的力。與不平衡的回轉(zhuǎn)閥相比，這些對(duì)抗 的力允許執(zhí)行器施加較低的驅(qū)動(dòng)力來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉閥。通過(guò)力在闊板上的平衡還可以減 小執(zhí)行器的尺寸和功率，從而提高執(zhí)行器的效率，即便在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的腐蝕性環(huán)境中 也不犧牲流密封性。右側(cè)從動(dòng)齒輪(如，齒輪220 )、左側(cè)從動(dòng)齒輪(如，齒輪216)及主動(dòng)齒輪(如， 齒輪218)可以由殼體232包含。殼體可以配置為阻止或減少通過(guò)變換裝置的流體流， 從而允許包含的部件保持較低溫度并較少地暴露在腐蝕性環(huán)境條件下。這進(jìn)而可以減 少部件的熱損傷和/或減少流體留在變換裝置上的殘留物(如，排氣產(chǎn)物)的累積。 該殼體可以由金屬，如不銹鋼組成。也可以使用具有類(lèi)似耐熱性和抗腐蝕的其他材料。 殼體中也可以包含有絕熱體(未示出)以減少?gòu)牧黧w到變換裝置的熱傳遞。在另一個(gè)
實(shí)施例(未示出)中，可以使用變換裝置的其他配置，包括附加的齒輪機(jī)構(gòu)。此外， 在一些示例中，應(yīng)理解變換裝置236可以包括不包含齒輪或包含其他齒輪配置的其他 配置，而仍然提供與上文所述相同的功能。
圖2b從側(cè)面示出處于開(kāi)啟位置的壓力平衡回轉(zhuǎn)閩。在該位置，減小的力作用于 上部閥板和下部閥板兩者，因?yàn)樯喜块y板和下部閥板與氣流234的流線(xiàn)成一直線(xiàn)。然 而，在壓力平衡回轉(zhuǎn)閥處于關(guān)閉位置且(如，由控制器48)開(kāi)始開(kāi)啟模式時(shí)，當(dāng)閥 板在(如，通過(guò)執(zhí)行器或馬達(dá))向主動(dòng)齒輪218提供的機(jī)械輸入作用下離開(kāi)其相應(yīng)的 擋框旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體流(如，氣流)作用于閥板上的力開(kāi)始增加。壓力平衡回轉(zhuǎn)閥將施 加在上部閥板和下部閥板的力變換為對(duì)抗的力，從而允許執(zhí)行器施加比其他方式所需 驅(qū)動(dòng)力小的驅(qū)動(dòng)力來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉閥。在壓力平衡回轉(zhuǎn)閥處于開(kāi)啟位置且控制器發(fā)出關(guān) 閉指令時(shí)，主動(dòng)齒輪可以施加逆時(shí)針的力(如，參考圖2a和2b所示)以克服力2" 和230，直到上部閥板和下部閥板與擋件(stopper)直接接觸。
在該示例中，描述開(kāi)啟模式和關(guān)閉模式。在關(guān)閉模式中，提供第一旋轉(zhuǎn)方向(如， 逆時(shí)針的驅(qū)動(dòng)力)，直到閥板緊靠其相應(yīng)的擋框落座。在開(kāi)啟模式中，控制器可以施 加順時(shí)針的驅(qū)動(dòng)力，直到閥板所成的線(xiàn)基本上平行于流體流動(dòng)方向。通過(guò)施加所需的 驅(qū)動(dòng)力以使閥板保持在不垂直或不平行于流體運(yùn)動(dòng)的固定位置(如，部分開(kāi)啟位置)， 可以實(shí)現(xiàn)多種不同模式。以此方式，可以精確控制經(jīng)過(guò)閥的氣流的量。注意，發(fā)動(dòng)機(jī) 控制器可以通信連接到執(zhí)行器或馬達(dá)以控制閥200的旋轉(zhuǎn)，例如圖2c所示。
圖2c示出與圖2a和2b所示縱向截面視圖正交的沿通道290的橫截面得到的替 代視圖。在圖2c的示例中，壓力平衡回轉(zhuǎn)閥處于關(guān)閉位置。圖中示出下部擋框、上 部閥板和下部閥板以及與控制器48通信的執(zhí)行器280。
圖3示出描述用于控制圖l所示發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)50的操作的示例方法的流程圖。在 310,確定發(fā)動(dòng)機(jī)工況。作為一個(gè)非限制性示例，控制器48可以基于從各種傳感器接 收的信號(hào)確定發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的當(dāng)前工況。例如，控制器48可以通過(guò)與發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通 信的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。控制器48還可以基于從用戶(hù)輸入裝置，如 加速器踏板接收的信號(hào)確定駕駛員要求的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。此外，控制器48可以接收指 示發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)和/或排氣系統(tǒng)的各個(gè)區(qū)域中的進(jìn)氣的質(zhì)量空氣流量、進(jìn)氣溫度， 和/或進(jìn)氣壓力的信號(hào)。本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本公開(kāi)后應(yīng)理解，這些和其他適合的發(fā) 動(dòng)機(jī)傳感器可以向控制器48提供對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的指示。響應(yīng)于310處確定的工況，可以在312判斷是否開(kāi)始較大容量渦輪增壓器20的 操作。作為一個(gè)示例，控制器可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和/或通過(guò)車(chē)輛駕駛員輸入要求的 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出確定開(kāi)始較大容量渦輪增壓器的操作。例如，較大容量渦輪增壓器的操作 可以在較高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下使用并在較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下停止或減少。如果312處的 回答為是，則控制器可以向適當(dāng)?shù)拈y發(fā)出指令以開(kāi)始較大容量渦輪增壓器的操作，如 搡作314 - 320中的一個(gè)或多個(gè)所示。
例如，在314，控制器可以指令壓縮機(jī)閥12進(jìn)入開(kāi)啟位置。在316,控制器可以 指令壓縮機(jī)旁路閥H進(jìn)入關(guān)閉位置。在31S,控制器可以指令渦輪閥"進(jìn)入開(kāi)啟位 置。在320,控制器可以指令渦輪旁路閥44進(jìn)入關(guān)閉位置。以此方式，可以引導(dǎo)排 氣通過(guò)較大容量渦輪增壓器20的渦輪26,從而增加壓縮機(jī)22的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而可以向 發(fā)動(dòng)機(jī)36提供增加的增壓。注意，在本文提供的每個(gè)示例中，閥12、 14、 42和44 中的一個(gè)或多個(gè)可以是參考圖2a-圖2c所述的壓力平衡回轉(zhuǎn)閥。
或者，如果312處的回答為否，如操作322 - 328中的一個(gè)或多個(gè)所示，控制器 可以向適當(dāng)?shù)拈y發(fā)出指令以停止較大容量渦輪增壓器的操作。例如，在322，控制器 可以指令壓縮機(jī)閥12進(jìn)入關(guān)閉位置。在316,控制器可以指令壓縮機(jī)旁路閥14進(jìn)入 開(kāi)啟位置。在31S,控制器可以指令渦輪閥42進(jìn)入關(guān)閉位置。在320,控制器可以指 示渦輪旁路閥44進(jìn)入開(kāi)啟位置。以此方式，可以減少引導(dǎo)通過(guò)較大容量渦輪增壓器 20的渦輪26的排氣的量或停止引導(dǎo)排氣通過(guò)該渦輪，從而降低壓縮機(jī)22的轉(zhuǎn)速， 進(jìn)而可以降低向發(fā)動(dòng)機(jī)36提供的增壓水平。
在330,可以基于310處確定的工況判斷是否開(kāi)始較小容量渦輪增壓器28的操 作。作為一個(gè)示例，與較大容量渦輪增壓器相比，可以在較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下或?qū)^ 低的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出請(qǐng)求開(kāi)始較小容量渦輪增壓器的操作。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和/或發(fā) 動(dòng)機(jī)扭矩或功率輸出減少時(shí)，可以開(kāi)始較小容量渦輪增壓器的操作并停止較大容量渦 輪增壓器的操作。相反，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和/或發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩或功率輸出增加時(shí)，可以開(kāi) 始較大容量渦輪增壓器的操作并停止較小容量渦輪增壓器的操作。此外，在更低的發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或發(fā)動(dòng)機(jī)輸出請(qǐng)求期間，也可以停止較大容量渦輪增壓器和較小容量渦輪增 壓器兩者的操作。再者，在更高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或發(fā)動(dòng)機(jī)輸出請(qǐng)求期間，也可以開(kāi)始較 大容量渦輪增壓器和較小容量渦輪增壓器兩者的操作。
如果330處的回答為是，則如操作332 - 338中的一個(gè)或多個(gè)所示，控制器可以 向適當(dāng)?shù)拈y發(fā)出指令以開(kāi)始較小容量渦輪增壓器的操作。在332,控制器可以指令壓 縮機(jī)閥16進(jìn)入開(kāi)啟位置。在334,控制器可以指令壓縮機(jī)旁路閥18進(jìn)入關(guān)閉位置。 在336,控制器可以指令渦輪閥38進(jìn)入開(kāi)啟位置。在33S,控制器可以指令渦輪旁路 閥40進(jìn)入關(guān)閉位置。以此方式，可以引導(dǎo)排氣通過(guò)較小容量渦輪增壓器28的渦輪 34,從而增加壓縮機(jī)30處的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而可以通過(guò)渦輪增壓器28向發(fā)動(dòng)機(jī)36提供增 加的增壓。注意，在本文提供的每個(gè)示例中，閥l6、 1S、"和40中的一個(gè)或多個(gè)可以是參考圖2a-圖2c所述的壓力平衡回轉(zhuǎn)閥。
或者，如果330處的回答為否，則如操作340 - 346中的一個(gè)或多個(gè)所示控制器 可以向適當(dāng)?shù)拈y發(fā)出指令以停止較小容量渦輪增壓器的操作。例如，在340，控制器 可以指令壓縮機(jī)閥16進(jìn)入關(guān)閉位置。在342,控制器可以指令壓縮機(jī)旁路閥18進(jìn)入 開(kāi)啟位置。在344,控制器可以指令渦輪閥38進(jìn)入關(guān)閉位置。在346,控制器可以指 令渦輪旁路閥40進(jìn)入開(kāi)啟位置。以此方式，可以減少引導(dǎo)通過(guò)較小容量渦輪增壓器 28的渦輪34的排氣的量或停止引導(dǎo)排氣通過(guò)該渦輪，從而降低壓縮機(jī)30處的轉(zhuǎn)速， 進(jìn)而降低向發(fā)動(dòng)機(jī)36提供的增壓水平。
雖然用于使用本文所述壓力平衡回轉(zhuǎn)閥的示例方法是在包括串聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)渦 輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的情況下闡述，但應(yīng)理解，壓力平衡回轉(zhuǎn)閥可以用在其他發(fā)動(dòng) 機(jī)系統(tǒng)中以實(shí)現(xiàn)相同或不同的優(yōu)點(diǎn)，包括具有不同渦輪增壓器配置的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)或不 包括渦輪增壓器或其他增壓裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
注意，本文中所包括的控制和估值例程可用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車(chē)輛系統(tǒng)配置。 本文中所述的具體例程可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一種或多種，如事件驅(qū)動(dòng)、 中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線(xiàn)程等。因此，所示的各個(gè)步驟、操作或功能可以按所示的順 序執(zhí)行，并行執(zhí)行，或在某些情況下省略。類(lèi)似地，處理的順序不是實(shí)現(xiàn)本文中所述 的示例實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必需，而是為便于演示和說(shuō)明而提供。取決于所使用的 具體策略，可以重復(fù)執(zhí)行所示步驟或功能中的一個(gè)或多個(gè)。此外，所述步驟可以在圖 形上表示編程到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體中的代碼。
應(yīng)理解，在本文中公開(kāi)的配置和例程本質(zhì)上是示例性的，且這些具體實(shí)施例不應(yīng) 被視為具有限制意義，因?yàn)榇罅康淖凅w是可能的。例如，上述技術(shù)可以應(yīng)用于V-6、 1-4、 1-6、 V-12、對(duì)置4、及其他的發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型。本公開(kāi)的主題包括在本文中公開(kāi)的 各種系統(tǒng)和配置，及其他特征、功能，和/或?qū)傩缘乃行路f和非顯而易見(jiàn)的組合及 子組合。
本申請(qǐng)的權(quán)利要求特別指出視為新穎和非顯而易見(jiàn)的特定組合及子組合。這些權(quán) 利要求可能引用"一個(gè)"元素或"第一"元素或其等價(jià)。這樣的權(quán)利要求應(yīng)被理解為 包括對(duì)一個(gè)或一個(gè)以上這樣的元素的結(jié)合，而不是要求或排除兩個(gè)或兩個(gè)以上這樣的 元素。所公開(kāi)的特征、功能、元素和/或?qū)傩缘钠渌M合及子組合可以通過(guò)本申請(qǐng)權(quán) 利要求的修改或通過(guò)在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求來(lái)請(qǐng)求保護(hù)。這樣的權(quán) 利要求，無(wú)論是在范圍上比原始權(quán)利要求更寬、更窄、等價(jià)或不同，都應(yīng)被視為包括 在本申請(qǐng)的主題之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種配置為調(diào)節(jié)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的圓形排氣通道中的流量的裝置，包括位于圓形排氣通道內(nèi)并界定出第一區(qū)域和第二區(qū)域的圓形殼體，其中第一區(qū)域包括第一擋件和第一閥板，第一擋件完全環(huán)繞第一區(qū)域，第一閥板落座于第一擋件上以密封第一區(qū)域，第二區(qū)域包括第二擋件和第二閥板，第二擋件完全環(huán)繞第二區(qū)域，第二閥板落座于第二擋件上以密封第二區(qū)域；連接在第一閥板和第二閥板之間的變換齒輪機(jī)構(gòu)，所述變換齒輪機(jī)構(gòu)通過(guò)殼體中的一組齒輪連接第一閥板和第二閥板，以通過(guò)該變換齒輪機(jī)構(gòu)將用于關(guān)閉第一閥板的力變換用于開(kāi)啟第二閥板，或通過(guò)該變換齒輪機(jī)構(gòu)將用于關(guān)閉第二閥板的力變換用于開(kāi)啟第一閥板；及用于使所述變換齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行器，該運(yùn)動(dòng)使第一閥板和第二閥板兩者同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述變換齒輪機(jī)構(gòu)包括多個(gè)齒輪。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第一閥板和第二閥板具有基本相同的尺寸。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述變換齒輪機(jī)構(gòu)至少包括三個(gè)齒 輪，其中第一齒輪在第一閥板的軸上連接到第一閥板，第二齒輪在第二閥板的軸上連 接到第二閥板，第三齒輪連接在第一齒輪和第二齒輪之間并與執(zhí)行器連接，且第一齒 輪、第二齒輪和第三齒輪在同一平面上。
5. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述變換齒輪機(jī)構(gòu)由所述圓形殼體 包含，以使變換齒輪機(jī)構(gòu)與氣流隔離。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第一閥板和第二閎板為半圓環(huán) 盤(pán)狀。
7. —種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，包括 具有旁路的渦輪增壓器；及配置為調(diào)節(jié)旁路中的排氣流量的閥裝置，所述裝置包括位于排氣通道中并界定出排氣通道的第一流動(dòng)區(qū)域的第一擋框；位于排氣通道中并界定出排氣通道的第二流動(dòng)區(qū)域的第二擋框；位于第一擋框的一部分和第二擋框的一部分之間并在第一流動(dòng)區(qū)域和第二流動(dòng)區(qū)域外部的閥套簡(jiǎn)；位于閥套簡(jiǎn)的內(nèi)部區(qū)域中的閥板變換器；可旋轉(zhuǎn)地連 接到閥板變換器的半月形的第一閥板，所述第一閥板位于第一擋框上游的排氣通道 中；可旋轉(zhuǎn)地連接到閥板變換器的半月形的第二閥板，所述第二閥板位于第二擋框下 游的排氣通道中，所述閥板變換器配置為將促使第一閩板從第一擋框上游的位置朝向 第一擋框運(yùn)動(dòng)的第一力變換為促使第二閥板從第二擋框下游的位置朝向第二擋框運(yùn) 動(dòng)的第二力，所述第一閥板圍繞第一軸旋轉(zhuǎn)，第二閩板圍繞第二軸旋轉(zhuǎn)，所述第一軸 位于所述第二軸上游。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括容量比所述渦輪增壓器小的 第二渦輪增壓器，所述第二渦輪增壓器的壓縮機(jī)設(shè)置在所述渦輪增壓器的壓縮機(jī)下 游。
9. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥裝置還包括與閩板變換器可 操作地連接的閥板執(zhí)行器，所述閩板執(zhí)行器配置為通過(guò)閥板變換器使第一閥板相對(duì)于 第一擋框運(yùn)動(dòng)并使第二閥板相對(duì)于第二擋框運(yùn)動(dòng)。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥板執(zhí)行器配置為通過(guò)閥板變 換器使第一閥板離開(kāi)第一擋框運(yùn)動(dòng)并使第二閥板離開(kāi)第二擋框運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的壓力平衡回轉(zhuǎn)閥，其中提供配置為調(diào)節(jié)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的排氣通道中的流量的裝置。該裝置包括位于排氣通道內(nèi)并界定出第一區(qū)域和第二區(qū)域的殼體，其中第一區(qū)域包括第一擋件和第一閥板，第一擋件完全環(huán)繞第一區(qū)域，第一閥板落座于第一擋件上以密封第一區(qū)域，第二區(qū)域包括第二擋件和第二閥板，第二擋件完全環(huán)繞第二區(qū)域，第二閥板落座于第二擋件上以密封第二區(qū)域；連接在第一和第二閥板之間的變換機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)通過(guò)殼體中的一組齒輪連接第一和第二閥板，以通過(guò)該機(jī)構(gòu)將用于關(guān)閉第一閥板的力變換用于開(kāi)啟第二閥板，或相反；及用于使該變換機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行器，該運(yùn)動(dòng)使第一和第二閥板兩者同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F02D9/00GK101413420SQ20081016975
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者帕特里克·塞克斯坦 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司